Учебно-методический комплекс дисциплины дн(М)Ф. 7 Физическая картина мира основная образовательная программа подготовки бакалавра по направлению
Скачать 1.49 Mb.
|
| 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
|
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины сд(М). Ф. 3 «страноведение... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Учебно-методический комплекс дисциплины дн(М). Р. 4 Практикум по... Д. В. Агапова, к п н., доцент кафедры английского языка и английской филологии мггу |
| Учебно-методический комплекс учебной дисциплины дн(М). В 1 «история... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования |  | Методические рекомендации по изучению дисциплины «Основы социологии»... Основная образовательная программа подготовки бакалавра по направлению подготовки бакалавра |
| Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 5 Биология основная... Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с многообразием органического мира, особенностями строения и жизнедеятельности... | | Учебно-методический комплекс дисциплины гсэ. В 1 Семьеведение Основная... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности «050720 Физическая культура» |
| Учебно-методический комплекс дисциплины дн(М). В 1 литература и театр... Автор программы: Иванова Л. Л., кандидат филологических наук, доцент кафедры рялимп мггу | | Учебно-методический комплекс дисциплины дн(М). В 1 Тренинг педагогического... Для профессии педагога коммуникативная компетентность является ведущей профессиональной характеристикой, от которой зависят персональный... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины фтд. 1 Основы кинезиологии... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины (гсэ. Ф. 02 Физическая культура)... Основная образовательная программа подготовки специалиста по университетским специальностям |
| Основная образовательная программа высшего профессионального образования... Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 050100. 62 «Педагогическое образование»... | | Учебно-методический комплекс дисциплины сд. 08; Сд. Ф. 08 Биомеханика... Знание основ данной дисциплины является необходимым для студентов, обучающихся по специальности 050720 «Физическая культура» |
| Учебно-методический комплекс дисциплины по направлению подготовки... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Основы экономических учений» состоит из следующих элементов | | Учебно-методический комплекс дисциплины по направлению подготовки... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Основы экономических учений» состоит из следующих элементов |
| Учебно-методический комплекс дисциплины дпп. Ф. 3, Сд. Ф. 3 Психология... Программа предназначена для студентов, обучающихся по специальности «Физическая культура» | | Методические рекомендации по изучению дисциплины сд. М. Ф3 Физическая... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
