Название работы	Кол-во страниц	Размер
Методические рекомендации по использованию корпусов в исследованиях.	1	136.8kb.
При очной форме обучения 6 лет. Основная образовательная программа...	1	245.23kb.
Методические рекомендации сд. 12 Социология безопасности основная...	1	183.96kb.
Основная образовательная программа подготовки бакалавра по направлению...	1	365.6kb.
Программа дисциплины академическая живопись основная образовательная...	1	192.67kb.
2. Характеристика профессиональной деятельности выпускника ооп бакалавриата...	10	3856.33kb.
1 Нормативные документы для разработки ооп бакалавриата по направлению...	1	141.41kb.
Программа дисциплины техника темперной живописи основная образовательная...	1	124.48kb.
Основная образовательная программа подготовки магистра по направлению...	1	225.42kb.
Основная образовательная программа подготовки магистра по направлению...	1	158.11kb.
Основная образовательная программа подготовки магистра по направлению...	1	151.97kb.
Библиографический список	1	11.6kb.
Викторина для любознательных: «Занимательная биология»	1	9.92kb.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Мурманский государственный гуманитарный университет»

(МГГУ)
Методические рекомендации

по изучению дисциплины

Б2.Б.3 СОВРЕМЕННАЯ НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА
Основная образовательная программа подготовки бакалавра
по направлению
040400.62 Социальная работа

1. Цели освоения дисциплины

- ознакомление с основами физической науки «Современная научная картина мира» ее основны­ми понятиями, законами и теориями;

- формирование в сознании студентов естественнонаучной картины окружающего мира;

овладение научным методом познания;

- выработка у студентов навыков самостоятельной учебной деятельности, развитие у них познавательной потребности.
2. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Выпускник должен обладать следующими компетенциями:

Владеть культурой мышления, быть способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1)

Использовать в профессиональной деятельности основные законы естественнонаучных дисциплин, в том числе медицины, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10)

Владеть способностью понимать и использовать в профессиональной и общественной деятельности современно-исторического и повседневно-прагматического, социогенетического и актуально-сетевого, технологического и феноменологического (ОК-18)

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Обучающийся, завершивший изучение курса «Современная научная картина мира»

должен знать:

- основные понятия и методы дисциплины «Современная научная картина мира»

- общую структуру и базисные элементы конкретных физи­ческих теорий;

применение основных принципов и законов физики в со­временной технике;

уметь:

- аргументировать научную позицию при анализе лженауч­ных и антинаучных утверждений;

владеть навыками:

использования аппарата «Современная научная картина мира» для реше­ния задач, тематика которых соответствует содержанию курса;

- работы с научной и научно-популярной литературой по специальности с целью непрерывного самообразования.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы

№ п/п	Шифр и наименование направления с указанием профиля (названием магистерской программы), формы обучения	Курс	Семестр	Виды учебной работы в часах							Вид итогового контроля (форма отчетности)
				Трудоемкость в часах/ЗЕТ	Всего аудит.	Часов в интеракт. форме (из ауд.)	ЛК	ПР/ СМ	ЛБ	Часы на СРС (для дисц. с экзаменом включая часы на экзамен)
1	040400 «Социальная работа»	1	1	288/8	36	8	14	22		186
2		1	2		30	8	10	20			экзамен

4. Содержание дисциплины

Разделы дисциплины и виды занятий (в часах). Примерное распределение учебного времени:

№ п/п	Наименование раздела, темы	Количество часов
		Всего ауд.ч./в интеракт.ф.	ЛК	ПР/ СМ	ЛБ	Часов на СРС
1	Предмет естествознания	10/2	2	8	–	40
2	Физическая картина мира	16/4	6	10	–	40
3	Астрономическая картина мира	14/4	6	8		26
4	Химическая картина мира	12/3	4	8	–	40
5	Биологическая картина мира	14/4	6	8	–	40
Всего:		26/10	24	42	–	186

5. Содержание разделов дисциплины

I) Предмет естествознания

Влияние естествознания на научно-технический прогресс, философию и политику.

II) Физическая картина мира

История науки. Физическая картина мира, её содержание и развитие. Структурность и системность материи. Поле и вещество. Классификация элементарных частиц. Кварки и их свойства. Физическое взаимодействие: общая характеристика. Гравитационное взаимодействие. Электромагнитное взаимодействие. Слабое и электрослабое взаимодействия. Сильное взаимодействие. Теории большого объединения и Суперобъединения. Развитие представлений о пространстве и времени. Общие свойства пространства-времени. Общие и специфические свойства пространства. Общие специфические свойства времени. Классический принцип относительности и его развитие в специальной и общей теории относительности. Основное содержание специальной теории относительности. Основное содержание общей теории относительности. Проблема одновременности. Динамические законы и классический детерминизм. Статистические законы и вероятностный детерминизм. Соотношение динамических и статистических законов. Принцип симметрии и его роль в современной физике. Типы симметрии и их иерархия. Принцип соответствия. Принцип дополнительности и соотношение неопределенностей. Принцип суперпозиции. Три начала термодинамики.

III) Астрономическая картина мира

Становление современной космологической модели Вселенной. Космологические парадоксы и их роль в становлении современной модели Вселенной. Неевклидовы геометрии и их роль в становлении современной модели Вселенной. Образование и эволюция структурной Вселенной (появление галактик, звезд, образование химических элементов). Образование Солнечной системы. Проблемы самоорганизации материи. Синергетика.

IV) Химическая картина мира.

Система химического знания. Реакционная способность вещества. Энергетика химических процессов. Учение о химическом процессе. Эволюционная химия. Теория открытых каталитических систем А.П. Руденко.

V) Биологическая картина мира.

История проблемы происхождения и сущности жизни. Концепция А.И. Опарина и её роль в решении проблемы происхождения жизни. Происхождение и сущность жизни с точки зрения современной науки. Появление и начальный этап развития жизни на Земле. История идеи развития в биологии. Эволюционная теория Ч. Дарвина. Антидарвинизм. Основы генетики. Современные теории эволюции. Происхождение и сущность человека. Телесный фактор в жизни человека. Проблема сохранения здоровья. Биосфера, человек и космос.

6. Темы для самостоятельного изучения

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Форма самостоятельной работы	Кол-во часов	Форма контроля выполнения самостоятельной работы
1.	Предмет естествознания	- контрольные работы - тестирование	40	- выполнение тестов - проверка контрольных работ
2.	Физическая картина мира		40
3.	Астрономическая картина мира		26
4.	Химическая картина мира.		40
5.	Биологическая картина мира.		40

7. Учебно-методическое обеспечение и информационное обеспечение дисциплины

Рекомендуемая литература:

Основная:

1. 
   Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1998.
   
2. 
   Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учеб. пособие для студентов вузов. – М.: Академия, 2008.
   
3. 
   Канке В.А. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Логос, 2003.
   
4. 
   Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум: учебное пособие.- М.: Высшая школа, 2004.
   
5. 
   Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие. – М.: Гардарики, 2003.
   
6. 
   Солонов Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. – М.: ВЛАДОС, 2005.
   
7. 
   Стрельник О.Н. Концепции современного естествознания. – М.: Юрайт-Издат, 2006.
   
8. 
   Хорошавина С.Г. Курс лекций «Концепции современного естествознания: (Серия «Учебники, учебные пособия»). Ростов на Дону: «Феникс», 2003.
   

Дополнительная:

1. 
   Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания. Лекции по курсу. – СПб.: «Лань», 2001.
   
2. 
   Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: «Центр», 2001.
   
3. 
   Ивашковская Т.В., Павлов В.А. Концепции современного естествознания: Конспект лекций. – СПб: Изд-во Михайлова В.А., 2000.
   
4. 
   Игнатова В.А. Естествознание. Учебное пособие. М.: ИКЦ «Академкнига», 2002.
   
5. 
   Жигалов Ю.И. Концепции современного естествознания: Учебно-методическое пособие для вузов. – М.: Гелиос АРВ, 2002.
   

Электронный образовательные ресурсы:

http://www.uchenyjkot.ru/infusions/pro_download_panel/download.php?catid=52

http://www.kirensky.ru/stud/natural/natural9.pdf

Программное обеспечение

программы Mathcad, Microsoft Word, Microsoft Excel.

8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
ТЕМА 1. Предмет естествознания.

1.1. Место естествознания в окружающем нас мире

Влияние естествознания на научно-технический прогресс, философию и политику

Образование в современном мире. Роль естествознания в современной науке и жизни. Среда, окружающая нас, и есте­ствознание. Основные проблемы естествознания. Влияние науки на принятие политических решений. Ядерная зима Н.Н. Моисее­ва. Озонный слой и его проблемы.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Что такое естествознание? Как вы понимаете слова "концеп­ции современного естествознания"?
   
2. 
   Почему студенты гуманитарных направлений должны вла­деть концептуальными знаниями по естествознанию?
   
3. 
   Как вы можете истолковать слова английского философа и социолога Спенсера "Великая цель образования — это не зна­ния, а действия"?
   
4. 
   Какова связь естествознания с научным и техническим про­грессом, с философией и экологией?
   
5. 
   Поясните слова А.С. Пушкина "Учись мой сын: наука сокра­щает нам опыты быстротекущей жизни"?
   
6. 
   Каковы задачи естествознания, в развивающемся мире (на примере ядерной войны, экологической безопасности)?
   
7. 
   Что является причиной негативных отношений к науке, к раз­витию различных технологий?
   
8. 
   Приведите примеры согласованного действия науки и прави­тельства.
   
9. 
   Как вы можете истолковать слова А.П. Чехова "Наука — са­мое важное, самое прекрасное и нужное в жизни человека"? Что означают слова "ценность науки"?
   
10. 
    Чем фундаментальная и прикладная науки отличаются друг от друга? Что общего между ними? Какой смысл делить на­уки на две части?
    
11. 
    Перечислите хотя бы некоторые черты, присущие лишь фун­даментальным исследованиям. В чем вы видите полезность и необходимость проведения фундаментальных исследований?
    
12. 
    Как вы представляете себе взаимоотношение между наукой и правительством? Примеры положительного и отрицательного взаимоотношений. Прокомментируйте в связи с этим выска­зывания Галилея, который в письме к герцогине Тосканской, Христине пишет, "вмешательство в дела ученых означало бы, что им приказывают не видеть того, Что они видят, не пони­мать того, что они понимают, и, когда они ищут, находить противоположное тому, что они встречают..."
    
13. 
    Как вы относитесь к фразе "Научно-технический прогресс привел к тому, что война стала не по уму генералам, а поли­тика — политикам".
    
14. 
    Как наука влияет на политику в государстве и в мире?
    
15. 
    Дайте краткую характеристику государственных функций в содействии развитию естествознания.
    

2. 2. Принципы научного познания

Критерии научного творчества. Механизм естественно науч­ного познания. Роль сознательного и подсознательного в научных исследованиях. Сущность метода Декарта в исследовательском процессе: сомнения, анализ, синтез. Естественные науки — пря­мая дорога к истине. Главные цели естествознания: описание, систематизация, объяснение. Объяснение как путь к установле­нию цепочки: причина - явление - следствие. Этапы установле­ния научной истины в математике и естествознании. Роль объек­тивных и субъективных факторов в процессе познания истины. Три основных принципа научного познания действительности: причинность, проверка истинности, относительность познания. Сущность причинности. Критерий истины - практика. Ограни­ченность познанного. Роль эксперимента в проверке истинности.

Истина - цель и предмет познания. Можно ли доверять науч­ным результатам? Что такое истина? Дискуссия — как средство достижения истины. Тяжелый и долгий путь истины (от статики до динамики). Модельный подход при исследовании явлений, его слабые и сильные стороны. Истина как правильное, адекватное отражение предметов и явлений действительности познающим субъектом, воспроизводящее их так, как они существуют вне и независимо от сознания. Абсолютная и относительная истина, связь между ними. Абсолютная истина как сумма (бесконечного чис­ла) относительных истин.

Математическая гармония природы. Необходимость знания математического аппарата для истинного естествознания. Необ­ходимость и достаточность владения математическим аппаратом при исследовании природы. Девиз Платоновской академии - "Не знающие математики сюда не входят". Связь между истинной наукой и математикой. (В любом частном учении о природе мож­но найти науку в собственном смысле лишь столько, сколько име­ется в ней математики. — И. Кант).

Темпы развития науки. Изменение роли науки в человечес­ком обществе от описания, систематизации и объяснение до ак­тивного участия в производственной деятельности. Темпы прироста физики, биологии, математики за последние 300 лет. Законо­мерности экспотенциального роста развития науки. Переход от интенсивного роста к экстенсивному.

Антинаучные тенденции в развитии науки. Естествознание и нравственность. Евгеника - теория о наследственном здоровье человека и путях его улучшения. Воздействие науки на мораль и морали на науку. Рациональная и реальная картина мира в фор­мировании мировоззрения. Научное и религиозное знания. Науч­ное знание — следствие синтеза опыта и логики. Религиозное зна­ние — следствие озарения. Схождение религии и науки. Призна­ки науки по Гегелю: объем данных, существование модели, воз­можность предсказания новых факторов.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Сформулируйте принципы метода Декарта для получения нового знания.
   
2. 
   В чем состоит процесс познания по Пуанкаре?
   
3. 
   Что придает индивидуальный характер решению той или иной проблемы?
   
4. 
   Какова главная цель естествознания?
   
5. 
   Что значит объяснить то или иное явление?
   
6. 
   Каковы этапы формирования естественной науки?
   
7. 
   Что в соответствии с В.И. Вернадским, лежит в основе есте­ствознания?
   
8. 
   Как вы понимаете слова Ф.И. Тютчева "Мысль изреченная есть ложь"?
   
9. 
   Что такое причинность?
   
10. 
    Что является критерием естественнонаучной деятельности?
    
11. 
    Поясните слова об относительности и ограниченности научно­го знания.
    
12. 
    Рождается ли истина в споре?
    
13. 
    Необходим ли контроль со стороны общества над наукой?
    
14. 
    Абсолютная и относительная истины. Как они связаны?
    
15. 
    Как влияет наука на общество?
    

ТЕМА 2.Физическая картина мира

2.1. Физические принципы описания природы

Физика — основополагающая наука естествознания.

Натурфилософия — предтеча физики. Роль эксперимента в становлении физики и вытеснении натурфилософии. Физика — наука о простейших формах движения материи. Физика и другие науки о природе. Основные этапы развития физики: древний и средневековый, классической физики и современной физики.

Древний и средневековый этап — этап геоцентрической сис­темы мира и переход к геоцентрической системе Николая Копер­ника.

Галилео Галилей и Исаак Ньютон — основоположники клас­сического этапа физики. Кеплер и его законы движения планет. Принцип относительности Г. Галилея. Законы механики Ньютона. Триумф механики Ньютона в объяснении движения планет. Раз­витие оптических, тепловых, электрических и магнитных областей знания. Создание электромагнитной теории Фарадеем и Максвел­лом. Первые работы по квантовой физике Макса Планка.

Характеристика современного этапа развития физики. Кон­цепции атомизма, микро- и макро мира. Вселенная. Суть кон­цепции атомизма. Молекула — атом химии. Электрон. Микро­мир. Макромир. Мегамир — мир звезд, галактик и Вселенной. Представление о пространственных масштабах тел микромира, макромира и мегамира. Универсальность физических законов.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Что такое натурфилософия ?
   
2. 
   Чем была вытеснена натурфилософия?
   
3. 
   Дайте определение физики как науки.
   
4. 
   Какова высшая задача физики по Эйнштейну?
   
5. 
   Чем характеризуется каждая из естественных наук?
   
6. 
   Дайте характеристику каждому из трех этапов развития физики.
   
7. 
   Сформулируйте три закона Кеплера.
   
8. 
   Сформулируйте принцип относительности Галилея и дайте его математическую формулировку.
   
9. 
   Закон инерции Галилея и его математическая формулировка.
   
10. 
    Какие постулаты лежат в основе классической механики? Дайте их математическую формулировку.
    
11. 
    В чем состоит концепция атомизма?
    
12. 
    Дайте определение молекулы.
    
13. 
    Дайте характеристику размеров различных физических объек­тов Вселенной от минимального, доступного измерению •»10~¹⁸м до максимального 10²⁶ м — радиуса космического го­ризонта.
    
14. 
    В чем состоит универсальность законов физики?
    
15. 
    Дайте краткую характеристику физических представлений Ари­стотеля. В чем заключается несостоятельность его взглядов?
    

2.3. Взаимодействие — причина движений во Вселенной

Основные виды взаимодействий между телами. Гравитаци­онное притяжение тел — причина существования звездных скоп­лений — галактик. Роль электромагнитных взаимодействий на близких расстояниях и при прямых контактах твердых и жидких тел, при взаимодействии атомных и молекулярных структур. Атом и электромагнитные взаимодействия.

Ядерные силы как причина устойчивости ядра. Слабые силы

— причина воздействия легких частиц на нуклоны ядра. Фунда­ментальные силы и их радиус взаимодействия. Четыре фунда­ментальных силы.

Гравитационное взаимодействие и его область приложений. Гравитоны — гипотетические переносчики гравитационного поля. Закон всемирного тяготения. Гравитационное взаимодействие вблизи поверхности Земли и внутри Земли. Электрическое поле и заряды. Магнитное поле и движущиеся заряды. Области дей­ствия электромагнитного поля. Фотон — переносчик электромаг­нитного поля. Закон Кулона. Закон Ампера. Сила Лоренца. Си­стема уравнений Максвелла. Сильные взаимодействия и их роль в формировании ядра. Полевые частицы ядерных взаимодействий — П-мезоны. Бета — распад ядерных частиц и слабые взаимодействия. Константа взаимодействия и радиус взаимодействия ос­новных фундаментальных сил.

Взаимодействие и движение — формы существования мате­рии. Пять основных форм движения материи: механическая, фи­зическая, химическая, биологическая и социальная. Универсаль­ность фундаментальных взаимодействий. Фундаментальные вза­имодействия — основа всех естественных форм движения мате­рии. Физические формы движения: теплота, звук, изменение аг­регатных состояний, процессы кристаллизации, ядерные реакции, процессы в сверхсильных полях тяготения, расширение Метага­лактики и др. Геологические формы движения. Движение в виде самоподдерживающихся термоядерных реакций. Взаимодействие форм движения материи. Диалектика простого и сложного. Не­сводимость формы движения сложных систем к более простым формам, в том числе фундаментальным взаимодействиям. Пере­ход количества в качество. Иерархия структур в микро- и макро­мире. Зависимость между размером структуры и ее устойчивос­тью. Принцип тождественности. Тождественность элементарных частиц и элементарных структур. Симметричные и антисиммет­ричные волновые функции микросистемы. Проблема создания единой фундаментальной теории.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Какие силы, действующие между физическими объектами вы знаете?
   
2. 
   Что такое сила?
   
3. 
   Назовите фундаментальные взаимодействия.
   
4. 
   Почему гравитация, электромагнитное, сильное и слабое вза­имодействие относятся к фундаментальным?
   
5. 
   Дайте краткую характеристику гравитационного взаимодей­ствия.
   
6. 
   Что такое электромагнитное взаимодействие и как оно связа­но с электрическим и магнитным взаимодействием?
   
7. 
   Каким фундаментального видом взаимодействия обеспечива­ется трение качения?
   
8. 
   Дайте краткие характеристики сильного и слабого взаимодействия.
   
9. 
   Какова взаимосвязь между фундаментальными взаимодействи­ями и движением?
   
10. 
    Назовите признаки различных форм движений.
    
11. 
    В чем состоит универсальность фундаментальных взаимодей­ствий?
    
12. 
    Кто разработал единую теорию электромагнитного и слабого взаимодействия?
    
13. 
    Назовите основные структурные образования в микромире.
    
14. 
    Назовите основные структурные образования в макро - и мегамире.
    
15. 
    Что такое великое объединение?
    

2.4. Фундаментальные принципы описания процессов в естествознании

Различие при описании природных процессов и явлений в искусстве и науке. Понятие материи в естествознании: поле, ве­щество, физический вакуум. Материальная частица и физичес­кое тело, материальная точка. Абсолютно твердое тело. Сила — мера воздействия одного тела на другое. Масса тела. Энергия. Заряд частиц. Тяжелая и инертная масса. Законы всемирного тяготения.

Понятие пространства и время. Относительность движения. Тела отсчета, система координат, масштабные линейки, часы. Скорость, импульс, ускорение, энергия. Определение времени в естествознании. Характеристика времени. Абсолютный и относи­тельный характер времени. Ньютоновское определение абсолют­ного и относительного времени. Синхронизация часов. Относи­тельность времени и относительность временных промежутков в специальной теории относительности. (СТО) Понятие простран­ства. Ньютоновское представление абсолютного пространства. Относительность трехмерного интервала в СТО. Преобразова­ние Лоренца как следствие предположения о постоянстве скорости света. Понятие пространства — времени в общей теории от­носительности (ОТО). Воздействие на геометрию пространства - время веществом. Вывод из ОТО о расширяющейся Вселенной.

Принцип относительности Галилея и независимость уравне­ний Ньютона от выбора инерциальной системы отсчет.

Частный принцип относительности Эйнштейна и постулат о независимости скорости света от скорости движения источника. Парадокс близнецов.

Свойства пространства — времени и закон сохранения. За­кон сохранения импульса и однородность пространства; однород­ность времени и закон сохранения энергии.

Консервативные и диссипативные силы. Закон сохранения энергии при действии только консервативных сил. Кинетическая, потенциальная и полная механическая энергия. Изменение пол­ной механической энергии при наличии диссипативных сил.

Изотропность пространства и инвариантность физических законов относительно выбора направлений осей координат сис­темы отсчета. Закон сохранения момента импульса. Симметрия и процесс познания. Теорема Эмми Нётер. Классическая концеп­ция Ньютона. 3 закона Ньютона. Классическая механика и Лапласовский детерминизм.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Что такое материя?
   
2. 
   Дайте определение материальной точки.
   
3. 
   Что такое сила.
   
4. 
   Объясните отличие двух параметров тела: масса тяжелая и масса инертная.
   
5. 
   Запишите закон всемирного тяготения
   
6. 
   Что в физике понимают под словом время?
   
7. 
   Что такое часы, какими свойствами они должны обладать?
   
8. 
   Понятие времени и пространства Ньютоном.
   
9. 
   Принцип относительности Галилея и принцип относительнос­ти Эйнштейна.
   
10. 
    Какие законы сохранения соответствуют однородности про­странства, времени, изотропности пространства?
    
11. 
    Сформулируйте первый закон Ньютона и дайте его матема­тическую формулировку.
    
12. 
    Сформулируйте второй закон Ньютона.
    
13. 
    Как формулируется третий закон Ньютона?
    
14. 
    Дайте математическую формулировку принципа относитель­ности Галилея.
    
15. 
    Какова сущность Лапласовского детерминизма?
    

2.5. Статистические и термодинамические свойства макросистем

Тепловые процессы в природе и история развития исследо­ваний тепловых явлений. Термометр и количественная характе­ристика меры нагретости тела. Понятие теплоты. Две точки зре­ния на теплоту: как на характеристику внутреннего движения и как на некоторую "жидкость" — теплород. Рождение теплоты при трении и исчезновение при совершении работы. Теплота — форма энергии.

Два подхода в описании тепловых свойств макроскопичес­ких систем: термодинамический и статистический. Термодинами­ка и молекулярная физика. Термодинамический подход при опи­сании тепловых свойств марксистом. Макроскопические свойства вещества. Термодинамическая система. Термодинамическое рав­новесие. Термодинамические параметры: температура, давление, удельный объем (объем единицы массы). Термодинамические процессы. Развитие корпускулярных представлений тепловых свойств макросистем.

Молекулярно кинетическая теория или статистическая ме­ханика.

Молекулярная физика - как наука о совокупном действии огромного числа молекул. Основные положения молекулярно-кинетических представлений: молекулярное строение вещества, ха­отичность движения молекул, температура — мера интенсивнос­ти движения молекул. Связь между средней кинетической энер­гией поступательного движения одной молекулы идеального газа Е и его термодинамической температурой. Термодинамическая температура. Идеальный газ. Термодинамические законы. Внут­ренняя энергия - энергия теплового движения молекул и потен­циальной энергии их взаимодействия. Два пути изменения внут­ренней энергии термодинамической системы: совершения рабо­ты и теплообмен.

Первое начало термодинамики - закон сохранения энергии и его количественная формулировка. Невозможность вечного дви­гателя первого рода. Необратимость тепловых процессов.

Второе начало термодинамики. Вечный двигатель второго рода. Статистический вес состояния. Энтропия тела как мера статистического веса состояния. Закон возрастания энтропии. Проблема тепловой смерти Вселенной.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Как измеряется степень нагретости тела?
   
2. 
   Каковы были подходы в объяснении тепловых процессов в 16-19 веках?
   
3. 
   В чем состоит корпускулярная теория тела?
   
4. 
   Приведите примеры несостоятельности вещественной теории тепла.
   
5. 
   Что такое термодинамическая система?
   
6. 
   Дайте понятие термодинамического равновесия макросистемы.
   
7. 
   Какие вы знаете параметры макроскопической термодинами­ческой системы?
   
8. 
   Что лежит в основе статистического описания тепловых про­цессов?
   
9. 
   Охарактеризуйте статистический смысл температуры.
   
10. 
    Назовите два способа изменения внутренней энергии термо­динамической системы.
    
11. 
    Что такое теплообмен?
    
12. 
    Что такое теплота?
    
13. 
    Определите понятие внутренней энергии макросистемы.
    
14. 
    Сформулируйте первое начало термодинамики.
    
15. 
    В чем смысл второго начала термодинамики? Определите понятие энтропии.
    

2.6. Законы электродинамики

Вещество и поле. Различные виды полей. Электромагнитное поле и электродинамика. Источники электромагнитного поля. Важность электромагнитного взаимодействия для повседневной жизни. Различные проявления электромагнитного взаимодействия. История открытия электромагнитного поля. Использование элек­тромагнитного поля в технике.

Концепция дальнодействия и близкодействия. Сущность кон­цепции дальнодействия. Конечность скорости распространения электромагнитного взаимодействия. Величина скорости. Концеп­ция близкодействия.

Дискретность и непрерывность материи. Чем характеризу­ется поле? Непрерывность и дискретность. Корпускулярно-волновый дуализм. Кванты электромагнитного взаимодействия. Фи­зический вакуум — новый эфир.

Сущность электромагнитной теории Максвелла. Возбужде­ние ЭДС в контуре сцепленного с меняющимся магнитным пото­кам через контур. Электрическое поле, возбуждаемое магнитным полем. Ток смещения — результат изменения электрического поля. Несимметрия уравнений Максвелла относительно электрическо­го и магнитного полей. Единое электромагнитное поле. Принцип относительности и уравнение Максвелла. Свет — частный случай электромагнитного поля. Электромагнитные волны. Шкала элек­тромагнитных волн. Корпускулярно — волновые свойства света. Волновые свойства света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Явление интерференции и дифракции света. Когерентность волн. Явление поляризации. Дисперсия света.

Квантовые свойства света. Опыт Г.Герца с заряженным положительно и отрицательно заряженным электрометром. Яв­ление фотоэффекта. Количественные закономерности фотоэффек­та: связь между током насыщения и интенсивностью светового излучения, независимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от интенсивности светового излучения; красная граница фотоэффекта. Затруднения теории Максвелла в связи с распределением энергии по длинам волн при тепловом излуче­нии абсолютного черного тела.

Гипотеза М. Планка о дискретном излучении света с повер­хности нагретого тела. Создание Эйнштейном квантовой теории света. Связь между основными параметрами света. Эффект Комптона. Свет — единство противоположных свойств, единство дискретности и непрерывности.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Какие виды материи вы знаете?
   
2. 
   Кто и когда ввел понятие поля?
   
3. 
   В чем сущность дальнодействия и близкодействия?
   
4. 
   Какими свойствами обладает поле — дискретности или непре­рывности?
   
5. 
   Какими свойствами обладает ток смещения?
   
6. 
   Назовите источники электрического поля.
   
7. 
   Назовите источники магнитного поля.
   
8. 
   Как образуется электромагнитное поле?
   
9. 
   В чем проявляются волновые свойства света?
   
10. 
    Подчиняется ли электромагнитное поле принципу относительности Галилея?
    
11. 
    Что такое интерференция света?
    
12. 
    Сущность дифракции света.
    
13. 
    Что такое дисперсия света и поляризация света?
    
14. 
    В чем заключается фотоэффект?
    
15. 
    Напишите формулу связывающую основные параметры све­та.
    

2.7. Модели атома и его структура

Первые представления об атоме. Доказательства реальнос­ти существования атома. Изучение катодных лучей. Электрон. Катодные лучи — поток электронов. Модель атома Томсона — модель булки с изюмом. Колебания электрона в атоме — источник света атомами. Модель Томсона и  - лучи. Облучение атомов потоком -частиц; образование положительно и отрицательно заряженных ионов. Эксперименты Резерфорда. Камера Вильсо­на. Траектория  - частиц в камере Вильсона — прямая траекто­рия. Рассеяние  - частиц на тонких золотых пластинках. Редкие случаи рассеяния  - частиц — назад.

Модель атома Резерфорда — планетарная модель атома. Ядро атома. Закон Мозли. Спект­ры излучения атомов. Неустойчивость модели Резерфорда. Не­прерывный спектр. Линейный спектр. Полосатый спектр. Спектр поглощения. Постулаты Бора. Первый постулат Бора — посту­лат стационарных состояний. Второй постулат — правило частот. Опыт Франка и Герца о передаче энергии атому определенными порциями. Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц. Ги­потеза Луи де Бройля об универсальном характере корпускулярно-волнового дуализма. Корпускулярные и волновые харак­теристики микрообъекта: энергия Е, импульс Р, частота v и дли­на волны X. Связь между корпускулярными и волновыми харак­теристиками.

Экспериментальное подтверждение гипотезы Л.де Бройля. Прин­цип неопределенности, соотношение неопределенности Гейзенберга — граница применимости классической механики. Принцип дополнительности Бора. Вероятный характер микропро­цессов. Волновая функция и вероятностное распределение частиц в пространстве. Уравнение Шредингера — основное уравнение квантовой механики. Принцип причинности и соответствия.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Перечислите модели атома от древности до наших дней.
   
2. 
   В чем суть модели Томсона?
   
3. 
   Опишите опыты Резерфорда.
   
4. 
   Что представляла собой модель атома Резерфорда? Почему ее называют планетарной?
   
5. 
   Сформулируйте постулаты Бора. Как с помощью постулатов Бора можно объяснить линейчатый спектр атома?
   
6. 
   Какие выводы можно сделать на основании опытов Франка и Герца?
   
7. 
   Можно ли с помощью теории Бора объяснить структуру ато­мов всех элементов таблицы Менделеева.
   
8. 
   Универсальный характер корпускулярно-волнового дуализма.
   
9. 
   Каким опытом впервые подтверждена гипотеза де Бройля?
   
10. 
    Движутся ли микрочастицы по определенным траекториям?
    
11. 
    Что представляет собой принцип неопределенности?
    
12. 
    Напишите и объясните соотношение Гейзенберга.
    
13. 
    Сформулируйте принцип дополнительности Бора.
    
14. 
    Какую информацию дает волновая функция?
    
15. 
    Сформулируйте в общем виде принцип соответствия.
    

2.8. Строение атомного ядра и ядерные процессы

Открытие нейтрона и создание модели нейтронно-протонной модели ядра. Возникновение ядерной физики. Ядерная физика. Элементарные частицы: протоны, нейтроны, электроны, фотоны, пи-мезоны, мюоны, тяжелые лептоны, нейтрино трех типов, стран­ные частицы (К-мезоны, гипероны), разнообразные резонансы, мезоны со скрытым очарованием, промежуточные векторные бо­зоны. Испускание и поглощение элементарных частиц, их неста­бильность, масса и размеры.

Участие элементарных частиц в фундаментальных взаимо­действиях: сильных, электромагнитных, слабых и гравитацион­ных. Относительная интенсивность взаимодействий (при Е 1 ГэВ).

Характеристики элементарных частиц: стабильные (элект­рон, протон, фотон, нейтрино), квазистабильные (распадающие­ся при электромагнитном и слабом взаимодействиях с  > 10²⁰ с) и резонансы (частицы, распадающиеся за счет сильного взаимо­действия с  ~10²² - 10²⁴ с). Параметры элементарных частиц: масса, время жизни, электрический заряд, спин и т.д. Спин — момент импульса элементарной частицы, проекция момента им­пульса на выбранное направление. Квантовые числа — дискрет­ные значения различных параметров элементарных частиц: спиновое, орбитальное, магнитное и др. квантовые числа. Внутрен­ние квантовые числа: барионный и лептонный заряды, четность, кварковые ароматы (изоспин, странность, "очарование", "красо­та", цвет).

Истинно элементарные частицы: кварки и лептоны (части­цы вещества), кванты полей (фотоны, векторные бозоны, глюоны, нейтрино, гравитоны), а также частицы Хиггса. Поколение — объединения соответствующих пар лептонов с парой кварков. Кванты полей. W-бозоны — переносчики слабых взаимодействий между кварками и лептонами. Глюоны - переносчики сильных вза­имодействий между кварками. Антивещество. Аннигиляция ан­тичастиц.

Классификация условно элементарных частиц. Строение атомного ядра. Нуклонный уровень. Модель Юкавы. Кварки. Модель Гелл-Мана. Взаимодействие кварков. Глюоны. Модели ядра: капельная модель, оболочечная модель, обобщенная мо­дель. Размеры ядра (10¹⁵ - 10¹⁴ м).

Распад и синтез ядер. Дефект массы и энергия связи. Форму­ла для энергии связи ядра. Средняя энергия связи одного нуклона в ядре. Кулоновское растолкование ядра. Радио­активность. Нуклиды. Изотопы. Скорость распада радиоактивно­го атома. Альфа-распад. Бета-распад. Деление атомных ядер. Цепная реакция деления ядер урана. Термоядерный синтез.

Перспективы развития физики микромира. Развитие теории. Современные ускорители. Структурная нейтронография.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Дайте характеристику элементарных частиц с точки зрения их участия в фундаментальных взаимодействиях.
   
2. 
   Каковы основные параметры элементарных частиц?
   
3. 
   Дайте классификацию элементарных частиц.
   
4. 
   Кто, когда и каким образом предсказал существование анти­частиц?
   
5. 
   Какие элементарные частицы называются условно элементар­ными?
   
6. 
   Из каких частиц состоит атомное ядро?
   
7. 
   Кто и когда предложил гипотезу кварков?
   
8. 
   Каков порядок размера ядра? От чего зависит размер ядра?
   
9. 
   Как изменяется энергия связи в зависимости от массового числа?
   
10. 
    Что такое радиоактивность?
    
11. 
    Что представляют собой альфа-частицы?
    
12. 
    Что такое бета-распад и с чем он связан?
    
13. 
    Дайте характеристику цепной реакции деления урана.
    
14. 
    При какой температуре возможен термоядерный синтез и с чем это связано?
    
15. 
    В чем заключается сущность структурной нейтронографии?
    

2.9. Современные проблемы энергетики

Научное понимание энергии. Энергия — это общая количе­ственная мера различных форм движения материи. Различные виды энергии: механическая , тепловая, химическая, электромаг­нитная, гравитационная, ядерная и т. Энергия-источник благосо­стояния. Особенности развития отечественной энергетики. Стра­тегия отечественной энергетики. Развитие атомной энергетики. Гелиоэнергетика. Энергия ветра. Геотермальные источники энер­гии. Энергия мирового океана. Энергетика будущего.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Что такое энергия?
   
2. 
   Почему энергия является источником благосостояния?
   
3. 
   Как развивалась отечественная энергетика?
   
4. 
   В чем положительные и отрицательные стороны гидроэлектроэнергетики?
   
5. 
   В чем слабая сторона электростанций сверхбольших мощностей?
   
6. 
   Каковы стратегические направления развития отечественной энергетики?
   
7. 
   Каков вклад атомных электростанций в мировое производ­ство электроэнергии?
   
8. 
   Когда и где была построена первая атомная электростанция'?
   
9. 
   В чем причина строительства реакторов типа РБМК в СССР?
   
10. 
    Каковы перспективы развития отечественной атомной энергетики?
    
11. 
    На каких принципах работают гелиоэнергетические установки?
    
12. 
    В какой стране наиболее развита Гелиоэнергетика?
    
13. 
    Каковы перспективы развития ветроустановок?
    
14. 
    Дайте краткую характеристику геотермальным источникам.
    
15. 
    Охарактеризуйте энергетику будущего.
    

ТЕМА Концепции системного метода.
Научный метод и методология. Классификация научных методов. Специфика системного метода исследования. Система. Часть. Целое. Теория Хаоса. Метод и перспективы системных исследований. Системный метод и современное научное мировоззрение. Общая теория управления. Синергетика. Кибернетика.

Вопросы к самопроверке

1. 
   Что такое управление?
   
2. 
   Каковы основные тенденции развития искусственных систем?
   

ТЕМА: Концепция эволюционизма

Образование Вселенной. Конечна или бесконечна Вселен­ная? Какова геометрия Вселенной. Скорость разлета Вселенной. Возраст Вселенной — 10-20 млрд. лет. Предположение о пульса­ции Вселенной между конечными значениями плотности, в про­тивоположность предположения пульсации от точки до точки — картина "пульсирующей Вселенной". Гипотеза "ядерной капли". Этапы развития науки о Вселенной. Первая релятивистская мо­дель описания Вселенной — ОТО (общая теория относительнос­ти) — ее статический вариант. Вывод Фридмана о невозможности статической Вселенной. Открытие Хабблом расширения Вселен­ной. Выводы о предыстории Вселенной, вытекающие из модели Фридмана.

Теория "горячей Вселенной" Г.А. Гамова. Формирование первых звезд и галактик из водорода (75%) и гелия (25%). Вы­вод теории Г.Гамова о реликтовом излучении (1965). Физические аспекты развития ранней горячей Вселенной.

Концепция Большого взрыва. Открытие Хаббла — удар по стационарной Вселенной. Скорости разбегания галактик. Коли­чество вещества в Галактике. Солнечная система — часть Все­ленной. Типично или нетипично образование звездных систем типа Солнечной? Структура и состав Солнечной системы. Земля - пла­нета Солнечной системы. Строение Земли.

Вопросы к самопроверке

1. 
   В чем сущность гипотезы "ядерной капли"?
   
2. 
   Чем отличается гипотеза пульсирующей Вселенной от гипоте­зы ядерной капли?
   
3. 
   В чем состоит открытие Хаббла? По каким признакам Хаббл сделал свой вывод о поведении внегалактических туманностей?
   
4. 
   Как можно объяснить, что видимый центр разбегания Галак­тик связан с земным наблюдателем?
   
5. 
   Какова основная идея теории "горячей" Вселенной?
   
6. 
   Какова история возникновения гипотезы "Большого взрыва"?
   

9. Примерные зачетные тестовые задания.

3.1. Естественнонаучная теория направлена на:

а) описание -некоторой целостной предметной области;

б) объяснение эмпирически выявленных закономерностей;

в) предсказание новых закономерностей;

г) решение всех фундаментальных принципов существования природы;

д) выявление высших законов существования мироздания.

3.2. К эмпирическим научным методам относится:

а)анализ;

б) наблюдение

в) дедукция;

г) измерение;

д) предметное моделирование.

3.3. К теоретическим научным методам относится:

а) эксперимент;

б) синтез;

в) индукция;

г) идеализация;

д) группировка/систематизация фактов.

3.4.Этот гениальный физик и астроном сконструировал телескоп, с помощью которого обнаружил:

а) неровности на поверхности Луны;

б) тот факт, что Млечный путь — огромное количество звезд;

в) четыре спутника Юпитера;

г) планету Плутон;

д) марсианские «каналы».

3.5. Гравитация удерживает:

а) протоны в ядре;

б) звездные системы в галактике;

в) планеты на орбитах;

г) Луну возле Земли;

д) электроны возле ядра в атоме.

3.6. К особенностям электромагнетизма не относится:

а) малая интенсивность;

б) дальнодействие;

в) универсальность;

г) парность полюсов;

д) только притяжение.

3.7.Основные характеристики лептонов:

а) масса;

б) электрический заряд;

в) аромат;

г) время жизни;

д) цвет.

10. Примерный перечень вопросов к собеседованию :
1. Физическая картина мира. Основные этапы ее эволюции.

2. Механическая картина мира.

3. Электродинамическая картина мира.

4. Гипотеза эфира и ее несостоятельность.

5. Постулаты специальной теории относительности.

6. Релятивистская динамика.

7. Общая теория относительности и ее следствия.
8. Проблемы, связанные с объяснением свойств атома и излучения в классической физике. Гипотеза планка. Модели атома.

9. Корпускулярно-волновой дуализм вещества и излучения. Гипотеза де Бройля.

10. Принцип неопределенности Гейзенбергера.

11. Законы квантовой механики.

12. Структура микромира. Молекула. Атом. Атомное ядро. Элементарные частицы.

13. Фундаментальные взаимодействия.

14. Сценарий раздувающейся Вселенной. Большой взрыв. Горячая Вселенная и возможность существования тех или иных микрочастиц. Этапы эволюции Вселенной.

15. Хаос. Процессы самоорганизации. Эволюционно-синергетическая концепция.

11. Примерный перечень вопросов к экзамену.

1. 
   Наука и ее место в культуре.
   
2. 
   Соотношение науки, философии и религии.
   
3. 
   Признаки науки.
   
4. 
   Научная теория, ее структура и основания.
   
5. 
   Гносеологические предпосылки науки. Проблема истинности научных теорий.
   
6. 
   Научные понятия. Идеализация и абстрагирование.
   
7. 
   Методы научного познания.
   
8. 
   Развитие научного знания. Научные революции.
   
9. 
   Возникновение науки. Наука и мифология.
   

10. 
    Античная наука. Возникновение первых научных программ.
    
11. 
    Средневековая наука.
    
12. 
    Эпоха Возрождения - начало классической науки.
    
13. 
    Г. Галилей и его роль в становлении классической науки.
    
14. 
    И. Ньютон и его роль в становлении классической науки.
    
15. 
    Научная революция XVI - XVII вв., ее ход и содержание.
    
16. 
    Основные черты классической науки.
    
17. 
    Становление современной науки. Новейшая революция в науке.
    
18. 
    Основные черты современной науки.
    
19. 
    Черты будущей науки.
    
20. 
    Физическая картина мира, ее содержание и развитие.
    
21. 
    Структурность и системность материи.
    
22. 
    Поле и вещество.
    
23. 
    Классификация элементарных частиц.
    
24. 
    Кварки и их свойства.
    
25. 
    Физическое взаимодействие: общая характеристика.
    
26. 
    Гравитационное взаимодействие.
    
27. 
    Электромагнитное взаимодействие.
    
28. 
    Слабое и электрослабое взаимодействия.
    
29. 
    Сильное взаимодействие.
    
30. 
    Теории Большого объединения и Суперобъединения.
    
31. 
    Развитие представлений о пространстве и времени. Общие свойства пространства-времени.
    
32. 
    Общие и специфические свойства пространства.
    
33. 
    Общие и специфические свойства времени.
    
34. 
    Классический принцип относительности и его развитие в специальной и общей
    

теории относительности.

10. 
    Основное содержание специальной теорий относительности.
    
11. 
    Основное содержание общей теории относительности.
    
12. 
    Проблема одновременности.
    38. Динамические законы и классический детерминизм.
    

39. 
    Статистические законы и вероятностный детерминизм.
    
40. 
    Соотношение динамических и статистических законов.
    
41. 
    Принцип симметрии и его роль в современной физике.
    
42. 
    Типы симметрии и их иерархия.
    
43. 
    Принцип соответствия.
    
44. 
    Принцип дополнительности и соотношение неопределенностей.
    
45. 
    Принцип суперпозиции.
    
46. 
    Три начала термодинамики:
    

55. 
    Современная наука о будущем человечества.
    

12. Содержательный компонент теоретического материала
ТЕМА 1 Предмет естествознания. Возникновение науки и основные этапы ее развития

План:

1. 
   Задачи и структура учебного курса. Социальные основы естествознания.
   
2. 
   Естествознание и социальные задачи научного исследования. Естественнонаучная и гуманитарная культура.
   
3. 
   Предпосылки возникновения элементов научного знания. “Преднаука” и наука.
   
4. 
   Этапы формирования учения о началах и элементах природы.
   
5. 
   История становления естествознания как науки.
   
6. 
   Научный метод познания.
   

Основная литература курса:

1. Кузнецов В.И. Естествознание.- М.: Агар, 1996.

2. Концепции современного естествознания. Программа.- М.: МГЭИ, 1996.

3. Хрестоматия по курсу “Концепции современного естествознания”.- Киров.: МГЭИ, 1997.

Дополнительная литература к лекции № 1:

1. 
   Естествознание: системность и динамика.- М., 1990.
   
2. 
   Философские проблемы естествознания.- М., 1985.
   
3. 
   Философские проблемы современного естествознания.- Спб., 1992.
   
4. 
   Волков Г. У колыбели науки.- М., 1971.
   
5. 
   Гайденко П.П. Эволюция понятия науки.- М., 1987.
   
6. 
   Современная философия науки. Хрестоматия.- М., 1994.
   
7. 
   Традиции и революции в развитии науки.- М., 1991.
   
8. 
   Ценностные аспекты развития науки.- М., 1990.
   

следующая страница >>