ПОӘК 042-14-2-06 20. 44/01-2009.№1 баспа 2013 ж

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
3 деңгейлі СМЖ құжаты	УМКД	ПОӘК 042-18-38.1.107/02-2013
ПОӘК «Бейсызық физика мәселелерін орта және жоғары мектепте оқыту» пәнінің оқу-әдістемелік материалдары	№ 1 баспа 2013 ж.

Семей

МАЗМҰНЫ
1. Глоссарий

2. Дәрістер

3. Машықтану сабақтары

4. Магистранттардың өздік жұмыстары

1. ДӘРІСТЕР

1- дәріс «Механикалық қозғалыстағы бейсызықтық элементтері.».

Дәріс сабағының мазмұны:

1. 
   Материялық нүкте туралы түсінік.
   
2. 
   Материялық нүкте қозғалысының сипаттамасы.
   
3. 
   Бейсызық теориясы тұрғысынан қозғалыс заңы.
   
4. 
   Айналмалы қозғалыстың кинематикасының бейсызық элементтері.
   
5. 
   Қисық сызықты қозғалыстағы жылдамдық пен үдеудің ауытқушылығы.
   

Дененің уақыт өткен сайын кеңістіктегі басқа денелермен салыстырғанда орнының өзгеруі механикалық қозғалыс деп аталады.

Кинематика денелердің қозғалыстарын оны тудырушы және өзгертуші себептерінсіз зерттейтін бөлім.

Материялық нүкте деп белгілі бір жағдайда өлшемі мен формасын ескермеуге болатын денені айтады.

Материялық нүктенің қозғалыс кезінде сызатын сызығы траектория деп аталады. Материялық нүктенің траектория бойынша жүрген жолы теңдеуімен анықталады.

Уақыт бірлігіндегі жылдамдықтың модуль және бағыт жағынан өзгеру шапшаңдығын сипаттайтын векторлық шаманы - үдеу деп атайды.

. Жылдамдықтың уақыт бойынша өзгеру шапшаңдығын сипаттайтын құраушысы - тангенциальды үдеу, ол жылдамдықпен бағыттас, жанама бойымен бағытталады.

Жылдамдықтың бағыт бойынша өзгеру шапшаңдығын сипаттайтын құраушысы - нормаль үдеу, ол шеңбердің центріне қарай нормаль бойымен бағытталады, оны центрге тартқыш үдеу деп те атайды.

Материялық нүктенің толық үдеуі мынадай формуламен аныкталады:

Материалық нүкте шеңбер бойымен қозғалатын болса, онда сызықтық жылдамдық пен үдеумен қоса бұрыштық жылдамдық және бұрыштық үдеу ұғымдары да енгізіледі.

Бұрыштық жылдамдық:

Сызықтық жылдамдық ,

яғни

Бұрыштық үдеу бұрыштық жылдамдықтың уақыт бойынша туындысына тең

Үдеудің тангенциальды құраушысы

Үдеудің нормаль құраушысы

Шеңбер бойымен бір қалыпты айнымалы қозғалыс кезінде

мұндағы -бастапқы бұрыштық жылдамдық

1. 
   Материя және қозғалыс.
   
2. 
   Физиканың басқа ғылымдармен байланысы.
   
3. 
   Санақ жүйесі. Траектория, жол ұзындығы, орын ауыстыру векторы.
   
4. 
   Түзу сызықты қозғалыс. Орташа және лездік жылдамдық. Үдеу.
   
5. 
   Бірқалыпты және бірқалыпты айнымалы қозғалыс, оның кинематикасы.
   
6. 
   Қисық сызықты қозғалыс, оның кинематикасы. Нормаль және тангенциальды үдеу.
   

1. 
   Жанабаев З.Ж., Жангунов О.Н., Бигожаев О.Д. Бейсызык физика бастамалары. Қазақ университеті. 2002 ж.
   
2. 
   Мукушев Б.А. Изучение основ синергетики в высшей школе. Семей 2009.
   
3. 
   Абдуллаев Ж. Физика курсы. Алматы: Білімі, 1994.
   
4. 
   Жұбанов М. Физиканың негізігі заңдары. Алматы: Мектеп, 1989.
   

1. 
   Механикадағы күштерді бейсызық теориясы тұрғысынан түсіндіру: Гравитациялық күштер. Бүкіл әлемдік тартылыс заңы. Серпімділік күштері. Гук заңы. Үйкеліс күштері.
   
2. 
   Инерциалды және инерциалды емес санақ жүйесі.
   
3. 
   Абсолют қатты дене түсінігіндегі бейсызықтық.
   

Нәтижесінде денелер үдеу алатын, не деформацияланатын әсерлесулерді күш деп атайды. Күш векторлык шама, сондықтан ол шама және бағыты арқылы анықталады.

Ньютон заңдары тек инерциальды санақ жүйелерінде орындалады. Инерциальды санақ жүйесі денемен салыстырғанда тыныштық күйде немесе түзу сызықты қозғалыста болатын жүйе.

Серпімділік күштері – денелер өзара әсерлесу салдарынан деформацияға ұшыраған кезде пайда болады. Серпімділік күші күш пен дене бөлшектерінің ығысуына арама-қарсы бағытталады.

Үйкеліс күштері – жанасқан дене беттерінің әсерлесуі салдарынан пайда болады, осы беттерге жанама бойымен бағытталады және дененің қозғалысына кедергі келтіреді. Денеге әсер етуші күш болған кезде ғана дене қозғалысқа келеді.

Осыдан (- көлбеулік бұрышы).

Сонымен, үйкеліс коэффициенті көлбеулік бұрышының тангенсіне тең.

Бүкіл әлемдік тартылыс заңы: Кез - келген денелердің арасындағы тартылыс күші денелердің массаларына тура, олардың ара қашықтықтарының квадратына кері пропорциональ болады:

1. 
   Ньютон заңдары.
   
2. 
   Инерциальды күштер. Кориолис күштері.
   
3. 
   Серпімділік күштері. Үйкеліс күштері.
   
4. 
   Бүкіл әлемдік тартылыс заңы.
   

1. 
   Жанабаев З.Ж., Жангунов О.Н., Бигожаев О.Д. Бейсызык физика бастамалары. Қазақ университеті. 2002 ж.
   
2. 
   Мукушев Б.А. Изучение основ синергетики в высшей школе. Семей 2009.
   
3. 
   Абдуллаев Ж. Физика курсы. Алматы: Білімі, 1994.
   
4. 
   Жұбанов М. Физиканың негізігі заңдары. Алматы: Мектеп, 1989.
   

1. 
   Сыртқы және ішкі күштер. Массалар центрі. Импульстің сақталу заңының бейсызықтығы.
   
2. 
   Реактивті қозғалыс кезіндегі динамика заңдарының бұзылуы.
   

Механикалық жүйеге кіретін денелердің арасындағы күштер ішкі күштер деп, ал басқа денелердің жүйеге кіретін денелерге әсер күштері сыртқы күштер деп аталады. Егер материалық жүйеге сырттан ешқандай күш әсер етпесе оны оңашаланған жүйе деп атайды.

1. Импульс. Импульстің сақталу заңы.

2. Жұмыс.

3. Қуат.

4. Кинетикалық энергия.

3. Консервативті күштер. Потенциалық энергия.

4. Механикалық энергияның сақталу және айналу заңдары.

5. Екі дененің соқтығысуы.

6. Импульс моменті және оның сақталу заңы.

Пайдаланылатын әдебиеттер:

1. 
   Жанабаев З.Ж., Жангунов О.Н., Бигожаев О.Д. Бейсызык физика бастамалары. Қазақ университеті. 2002 ж.
   
2. 
   Мукушев Б.А. Изучение основ синергетики в высшей школе. Семей 2009.
   
3. 
   Абдуллаев Ж. Физика курсы. Алматы: Білімі, 1994.
   
4. 
   Жұбанов М. Физиканың негізігі заңдары. Алматы: Мектеп, 1989.
   

1. 
   Күш жұмысы және оның қисық сызықты интерграл арқылы берілетін өрнегін зерттеу.
   
2. 
   Механикалық жүйенің кинетикалық энергиясы және оның жүйеге түсірілетін сыртқы және ішкі күштердің жұмысымен байланысы.
   
3. 
   Сыртқы күш өрісіндегі материалдық нүктенің потенциалдық энергиясы және оның материалдық нүктеге әсер ететін күшпен байланысы.
   
4. 
   Консервативті және консервативті емес күштер. Механикадағы энергияның сақталу заңы.
   

Дененің механикалық қозғалысы оған сырттан күш әсер еткенде ғана өзгереді.

Егер, дене түзу сызық бойымен қозғалса және оған тұрақты күш әсер етсе (орын ауыстыруға қандай да бір бұрыш жасай), онда

Жұмыстың істелу тездігін сипаттау үшін қуат ұғымы енгізіледі. Қуат жұмыстың осы жұмысты істеуге кеткен уақыт -ға қатынасымен анықталатын физикалық шама:

Дененің немесе денелер жүйесінің энергиясы оның жұмыс істей алу мүмкіндігін көрсетеді. Жұмыс дегеніміз энергияның бір күйден екінші күйге өткендегі өзгерісінің сандық сипаттамасы.

Кинетикалық энергия дененің массасы мен жылдамдығына ғана байланысты, яғни кинетикалық энергия дененің қозғалыс күйін сипаттайтын функция.

Массасы , жер бетінен биіктіктегі дененің потенциалық энергиясы мынаған тең:

,

мұндағы дегеніміз нөлдік деңгейден бастап саналатын биіктік.

Ендеше тұйық жүйенің толық механикалық энергиясы



Ұсынылатын әдебиеттер:

1. 
   Жанабаев З.Ж., Жангунов О.Н., Бигожаев О.Д. Бейсызык физика бастамалары. Қазақ университеті. 2002 ж.
   
2. 
   Мукушев Б.А. Изучение основ синергетики в высшей школе. Семей 2009.
   
3. 
   Абдуллаев Ж. Физика курсы. Алматы: Білімі, 1994.
   
4. 
   Жұбанов М. Физиканың негізігі заңдары. Алматы: Мектеп, 1989.
   

Молекулалық физика - зат құрылысы мен қасиеттерін молекулалық-кинетикалық теория (МКТ) тұрғысынан қарастырып зерттейтін физиканың бөлімі. Молекулалық- кинетикалық теорияда “идеал газ” ұғымы қолданылады. Идеал газ деп:

а) газ молекулаларының өлшемі ескерілмейді;

б) газ молекулалары арасында өзара әсер күштері болмайды;

в) газ молекулалары арасындағы және олардың ыдыс қабырғасымен соқтығысулары абсолют серпімді деп есептелінеді.

Параметрлерге газ көлемі (V), қысымы (Р), температурасы (Т) және массасы жатады. Жүйе күйін сипаттаушы параметрлердің біреуі тұрақты қала отырып өтетін процестер изопроцестер деп аталады.

Газ бір күйден келесі күйге тұрақты температурада (Т = const) өтетін процесті изотермиялық процесс деп атайды.

Мұндай процесс Бойль-Мариотт заңы арқылы сипатталады, графигі изотерма деп аталады

Тұрақты қысымда ( Р = const) өтетін процесті изобаралық процесс дейді. Бұл процесс Гей-Люссак заңымен сипатталады. Қысымы тұрақты болған жағдайда оның көлемінің температураға тәуелділігі:

мұндағы - көлемдік ұлғаю коэффициенті, графигі изохора деп аталады. Газ күйінің тұрақты көлемде (V =const) өзгеруі изохоралық процесс делінеді. Бұл процесс Шарль заңымен сипатталады. Газдың көлемі тұрақты болса, қысымы температураға пропорционал болады.

мұндағы ?- қысымның термиялық коэффициенті. Графигі изохора делінеді.

мұндағы R-универсал газ тұрақтысы, R=8,31Дж/мольК.

Онда кез келген m массалы газ үшін Менделеев-Клапейрон теңдеуі былай жазылады:

Газ қысымы төмендегі теңдікпен анықталады:

мұндағы -Больцман тұрақтысы делінеді.

Бұл формуладан орташа квадраттық жылдамдықты анықтауға болады:

Молекулалардың орташа квадраттық жылдамдығы абсолюттік температураға пропорционал болады.

Молекулалардың орташа квадраттық жылдамдығының формуласы белгілі

бірақ, әр жеке молекуланың жылдамдықтары әртүрлі. Сондықтан белгілі жылдамдықпен қозғалатын молекулалар санын көрсете алмаймыз.

Максвелл ықтималдық теориясына сүйене отырып жылдамдықтары ( , ) интервалында жататын молекулалар санының төмендегідей формуламен анықталатындығын көрсетті:



– қатынасы үлестіру функциясы делінеді.

Бұл формула биіктік бойынша қысымның төмендеуін көрсетеді, сондықтан барометрлік формула делінеді.

Бұл Максвелл-Больцман таралу заңы делінеді.

Молекулалардың ілгерілемелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы формуласымен анықталады.

Егер еркiндiк дәреже саны -ге тең болса, бiр молекуланың барлық қозғалыс үшiн кинетикалық энергиясы

деп жазамыз.

Кез келген массалы идеал газ үшін ішкі энергия



_{Бақылау сұрақтары:}

1. 
   Термодинамикалық параметрлер..
   
2. 
   Идеал газ заңдары. Идеал газ күйінің теңдеуі.
   
3. 
   Максвелл таралуы. Бөлшектердің жылулық қозғалысының жылдамдығы.
   
4. 
   Сыртқы потенциялық өрістегі бөлшектер үшін Больцман таралуы.
   
5. 
   Идеал газдың ішкі энергиясы.
   
6. 
   Идеал газдың жылу сиымдылығының молекула-кинетикалық теориясы..
   

1. Абдуллаев Ж. Физика курсы

2. Қожанов Т.С «Физика курсы 1-том

3. Т.И.Трофимова «Курс физики»

4. Қойшыбаев Н., Шарықбаев А. Физика: Механика. Молекулалық физика.

Доріс № 6 Тасымалдау құбылысын бейсызықтық теория тұрғысынан зерттеу..

Дәріс сабағының мазмұны

1. 
   Тасымалдау құбылысының жалпы сипаттамасы.
   
2. 
   Молекулалардың соқтығысуының орташа саны және еркін жүру жолының орташа ұзындығы. Релаксация уақыты.
   
3. 
   Жылу өткізгіштік.
   
4. 
   Ішкі үйкеліс (тұтқырлық).
   
5. 
   Диффузия.
   

7. Ван-дер-Ваальс изотермалары.

8. Бірінші және екінші текті фазалық тепе-теңдік және фазалық алмасулар. Клапейрон-Клаузиус теңдеуі. Кризистік нүкте. Метастабильді күйлер. Үштік.

Дәрістің қысқаша мазмұны

Тасымалданушы шама

Тасымалдау құбылысы

Тасымалдау теңдеуі

Тасымалдау коэффициенті

Газ массасы

Диффузия

Импульс

Ішкіүйкеліс, тұтқырлық

Энергия

Жылу өткізгіштік

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Молекулалардың соқтығысуының орташа саны және еркін жүру жолының орташа ұзындығы. Релаксация уақыты.
   
2. 
   Жылу өткізгіштік.
   
3. 
   Ішкі үйкеліс (тұтқырлық).
   
4. 
   Диффузия.
   

6. Ван-дер-Ваальс изотермалары.

7. Бірінші және екінші текті фазалық тепе-теңдік және фазалық алмасулар.

8. Клапейрон-Клаузиус теңдеуі.

1. Абдуллаев Ж. Физика курсы

2. Қожанов Т.С «Физика курсы 1-том

3. Т.И.Трофимова «Курс физики»

4. Қойшыбаев Н., Шарықбаев А. Физика: Механика. Молекулалық физика.
Дәріс № 7 Электростатика негіздерін бейсызық теориясы негізінде зерттеу.

Дәріс сабағының мазмұны:

1. Электр зарядтарының өзара әсерлері. Электр зарядтарының сақталу заңы.

2. Электр өрісінің кернеулігі. уперпозиция принципі.

3. Электрлік диполь. Вектор ағыны.

4. Гаусс теоремасы.

Дәріс сабағының қысқаша мазмұны:

Зарядтардың екі түрі болады: оң зарядтар және теріс зарядтар. Аттас зарядтар бірін-бірі тебеді, әр аттас зарядтар бірін-бірі тартады. Элементар электр зарядының шамасы . Электрон және протон сәйкесінші теріс және оң заряд тасушылар болып табылады.

Фарадей электр зарядтарының сақталу заңын ашты: кез келген тұйық жүйенің

Кулон заңы: Вакуумдағы екі нүктелік зарядтар арасындағы өзара әсер күші зарядтарға тура пропорциональ, ал олардың ара қашықтықтарының квадратына кері пропорциональ

Электростатикалық өрістің кернеулігі берілген нүктедегі бірлік зарядқа әсер етуші күшке тең:

Тұйық беттен өтетін векторының ағыны

Интеграл тұйық бет бойынша алынады. векторының ағыны алгебралық шама, ол тек векторы өрісінің конфигурациясына ғана емес, сонымен қатар -нің бағытын таңдап алуға да байланысты. Тұйық беттер үшін нормальдің оң бағыты ретінде сыртқы нормаль бағыты, яғни бетті қамтитын ауданның ішіне қарай бағытталған бағыт алынады.

Бұл теңдеу электростатикалық өрістің суперпозиция принципін өрнектейді.

1. Электр зарядтарының өзара әсерлері. Электр зарядтарының сақталу заңы.

2. Электр өрісінің кернеулігі. уперпозиция принципі.

3. Электрлік диполь. Вектор ағыны.

4.

Ұсынылатын әдебиеттер:

1. Абдуллаев Ж. Физика курсы

2. Т.И.Трофимова «Курс физики»

3. Қойшыбаев Н., Шарықбаев А. Физика: Механика. Молекулалық физика.