Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Функции естественнонаучных знаний

Стр 1 из 15Следующая ⇒

ПРЕДИСЛОВИЕ

Многолетняя практика преподавания учебной дисциплины «Концепции современного естествознания» доказывает необходимость использования в учебном процессе пособия, содержание которого тематически структурировано и представлено в виде иллюстраций. Такое убеждение связано с тем, что студенты гуманитарных специальностей, как правило, сталкиваются со значительными трудностями восприятия материала в текстовом изложении, которое имеет место в подавляющем большинстве существующих учебников по дисциплине.

При разработке данного пособия авторы стремились использовать наглядно информативный способ подачи концептуальных основ современного естествознания посредством структурно-логических схем, сопровождаемых многочисленными рисунками, таблицами, графиками, картинками. В пособии представлены авторские разработки, а также наиболее удачный иллюстрационный материал из других научных и учебных изданий, приведенных в библиографическом списке.

Лекционная часть курса «Концепции современного естествознания», представленная в объеме шести разделов, направлена на формирование научного мировоззрения студента.

Раздел I позволяет уяснить место и роль науки в системе культуры, показывает отличие и единство рационального (естественнонаучного) и образного (гуманитарного) способов постижения мира, демонстрирует исторический характер научного познания, ведущего к смене научных картин мира.

Раздел II вскрывает физическую сущность природы и закономерностей её развития, дает общие представления о принципах современной физики.

Разделы III, IV дают возможность познать неживой и живой мир через его структуру, осознать единство живой и неживой природы.

Разделы V, VI позволяют уяснить биологическую и социальную сущность человека, осознать взаимосвязь элементов в системе человек – биосфера – космос, выработать потребность сознательного регулирования социальных отношений с учетом развития биосферы.

Структура лекционного курса «Концепции современного естествознания»

Раздел I

НАУКА КАК ЧАСТЬ КУЛЬТУРЫ

ТЕМА 1.1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры

Структура мира человека

Предметные области науки

1.1.3. Уровневая структура естественнонаучного образования

Метасистема

Внешние вещественные связи

1.1.7. Учебная дисциплина

«Концепция современного естествознания»

ЗАДАЧА учебной дисциплины	Ознакомление с современной естественнонаучной картиной мира
ЦЕЛЬ учебной дисциплины	Формирование научного мировоззрения студента

Путь к единой культуре

Вено идеальный

Общая систематизация наук

Модели развития науки

Тема 1.3. Панорама и тенденции развития естествознания

Новое время

Современное время

Общественно - экономичес-кая формация

Рабовладельческий строй

Феодальный строй

Капитализм

Стадия познания

Натурфилософия

Аналитическая

Синтетическая

Интегрально- дифференциальная

Картина мира

Натурфилософская

Схоластическая

Механистическая

Современная естественно- научная

1.3.3. Понятие о научной картине мира

Научная картина мира – целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникшая в результате обобщения и синтеза основных естественнонаучных понятий, принципов, методологических установок

Виды

Элементы

Общенаучная картина мира

Картина мира с точки зрения господствующих в данное время парадигм

Чувственно-образный

Понятийный

Общенаучные понятия и законы (закон сохранения и превращения энергии)

Совокупность наглядных представлений о тех или иных объектах и их свойствах (планетарная модель атома, образ Вселенной в виде расширяющейся сферы)

Картины мира отдельных наук

Философские категории (материя, движение, пространство, время)

физическая

биологическая

астрономическая

вероятностно-статистическая

эволюционистская

синергетическая

Принципы (материальное единство мира, детерминизм, всеобщая связь, взаимообуслов-ленность явлений)

Фундаментальные понятия отдельных наук (поле, вещество, Вселенная, популяция, биологический вид)

Материальное единство мира

Теория единого поля

Категории симметрии

Операции симметрии

Геометрическая симметрия

Отражение в плоскости

Зеркальная симметрия

Поворот вокруг оси

Поворотная симметрия

Отражение в центре

симметрии

Инверсия

Параллельный перенос

фигуры на расстояние

Трансляция

Винтовые повороты

Винтовая симметрия

Симметрия подобия

Симметрия – это согласованность (уравновешенность) отдельных частей объекта, объединённых в единое целое (гармония пропорций)

2.3.9. Золотое сечение – проявление гармонии в природе

Закон единства мира

Закон гармонии в природе

Золотое сечение (Леонардо да Винчи)

Закон пропорциональной связи целого и составляющих его частей

В астрономии: - соотношение периодов соседних планет равны Ф или Ф² - частоты обращения планет и разности частот обраще- ний образуют спектр с ин -тервалом равным числу Ф

У человека:

при рождении: Ф_r = 2; к 21 году: Ф_r = 1,625; у женщин: Ф_r = 1,6

a > b

корни Золотой пропорции:

В ряде чисел Фибоначчи: 0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,..

В биологических дробях, описывающих винтовую симметрию у растений: I ряд:

II ряд:

В искусстве: - в музыкальных произведениях; - в стихосложении; - в архитектуре

2.3.10. Классическая термодинамика о направлении протекания процесса

Примеры самоорганизующихся систем

Ячейка Бенара

силиконовое масло ∆Т =Т₂ – Т₁ = λ_кр

Химические часы Б.Белоусова – А. Жаботинского

HBrO₃ Ce³⁺ Ce⁴⁺

МК Ce⁴⁺Ce³⁺

красный цвет

синий цвет

красный цвет

Лазер

Работа источника высокоорганизованного оптического излучения (когерентного света)

Живые системы

- сокращение мышечных волокон; - электрические колебания в коре головного мозга и др.

Социальные системы

- рыночная экономика; - смена общественно-экономических формаций

Самоорганизующиеся системы способны сохранять внутреннюю устойчивость при воздействиях внешней среды. Они находят способы самосохранения, чтобы не разрушаться и усложнять свою структуру.

Раздел III

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ НЕЖИВОЙ ПРИРОДЫ

Тема 3.1. Квантово-механическая концепция материи

Химический элемент

АТОМ ≡ Zp + Nn + Ze Z – число протонов р в атоме; N – число нейтронов n в атоме. Атом – нейтральная частица.

ядро атома · Ядро атома имеет положительный заряд. · Заряд ядра атома Z⁺ численно равен порядковому номеру атома в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева. · Заряд ядра атома является носителем химических свойств атома. Z=18 Z=19

В г. Дубна РФ синтезирован 118 вид атома (октябрь 2006 г.)

Состав атомных ядер

Протонно-нейтронная модель ядра атома (Д.Д.Иваненко, В.Гейзенберг, 1932 г.)

↓

· Ядра атомов химических элементов состоят из протонов p и нейтронов n. · В ядре атома сосредоточена практически вся масса атома, т.к. m_p=

1 1836

1,00728 а.е.м.; m_n=1,00876 а.е.м.; m_e=

m_p

Общее число протонов Z и нейтронов N в ядре называется массовым

числом А:

A = Z+N

Для ядра атома Ar: Z=18; А = 40; N = 22

Для ядра атома К: Z=19; А = 39; N = 20

Обозначение ядер атомов (нуклидов):

Э – символ химического элемента в общем виде

Аr

Пример:

Ядра атомов с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов (массовым числом) называются изотопами. Пример: изотопы кислорода

Ядерные процессы

Ядерные реакции могут протекать с выделением или поглощением энергии: ∆Е = ∆mc², где ∆Е – энергетический выход реакции; ∆m – разность масс частиц, вступивших в реакцию, и продуктов реакции; с– скорость света

Синтез гелия из тяжелых изотопов водорода – дейтерия и трития:

(T = 5∙10⁷K) При синтезе 1г Не выделяется 4,2∙10¹¹ Дж энергии, что соответствует сжиганию 10 т дизельного топлива

· В природе термоядерные реакции происходят в недрах звезд. Они являются поставщиками химических элементов во Вселенной. · В условиях Земли термоядерные реакции имеют место при взрыве водородной бомбы

Структура атома

атом

Модели атомов

Планетарная модель (Резерфорд, 1913 г.)	Квантово-механическая модель (Э.Шредингер, 1925 г.)
H¹ Be⁴ Z=4 (4p_,4e)	H¹ Be⁴

Химическая связь и ее типы

Каталитические реакции

Ферменты (лат. – закваска) – биокатализаторы белковой природы селективного действия; синтезируются в живых организмах, где их может быть более 3000 видов

Роль катализа в природе

Оценка совместимости продуктов

(концепция раздельного питания)

4–хорошо 3–допустимо 2-плохо	Мясо, рыба, птица	Масло слив.	сметана	Масло растит.	Хлеб, крупа, картофель	творог	сыр	яйца	Овощи, зеления
Мясо, рыба, птица		2	2	2	2	2	2	2	4
Масло слив.	2		3	2	4	2	3	2	4
сметана	2	3		3	4	4	3	3	4
Масло растит.	2	2	3		4	2	2	2	4
Хлеб, крупа, картофель	2	4	4	4		2	3	2	4
творог	2	2	4	2	2		4	2	4
сыр	2	3	3	2	3	4		2	4
яйца	2	2	3	2	2	2	2		4
Овощи, зеления	4	4	4	4	4	4	4	4

Химическое равновесие

аА +bB cC+ dD

– условие смещения равновесия

Закон смещения химического равновесия

Принцип

Ле Шателье

Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказывать внешнее воздействие (изменять T,C,P), то равновесие смещается в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшается

Влияние факторов на смещение равновесия химической реакции

Фактор	Направление смещения
увеличение температуры	в сторону эндотермической реакции
увеличение давления	в сторону уменьшения количества молей газообразных веществ
увеличение концентрации вещества	в сторону реакции, приводящей к расходованию вещества

Пример: N₂(г)+3H₂(г)2NH₃(г) +92,4 kДж

увеличение выхода продуктов реакции

Варианты решения уравнения А.Фридмана

Значение плотности вещества	Модель Вселенной
ρ = ρ _кр	Неограниченное расширение (пространство описывается геометрией Евклида)
ρ > ρ _кр	Расширение сменяется сжатием вплоть до первоначального точечного состояния
ρ < ρ _кр	Неограниченное расширение (пространство описывается геометрией Лобачевского)

Модели Вселенной

1 – модель пульсирующей Вселенной;

2 – модель Вселенной со строго подогнанной средней плотностью, в

точности равной критической;

3 – модель равномерно расширяющейся по инерции Вселенной;

Критическая плотность вещества во Вселенной (по современным данным): ρ = 10^-²⁹ г/cм³

4 – модель Вселенной, расширяющейся с всё нарастающей скоростью

3.3.4. Модель расширяющейся Вселенной

3.3.5. Красное смещение – подтверждение модели расширяющейся Вселенной

Космологическое красное смещение – это смещение линий в сторону более длинных длин волн в спектре, полученном от далекого космического источника, объясняемое эффектом Доплера

Эффект Доплера – изменение длины волн (в том числе световых), воспринимаемых наблюдателем, вследствие взаимного движения наблюдателя и источника: если источник приближается, то линии в его спектре сдвигаются к синему концу, если удаляется – к красному. Чем больше скорость удаления, тем сильнее смещены линии.

Закон Хаббла:

V = H · L

H – постоянная Хаббла

H = 75-80 км/с·Мпк

1Мпк=10⁶пк,

1парсек (пк)= 3,1·10¹⁶м

V – скорость удаления галактики, км

L – расстояние до галактики (пк)

Возраст Вселенной (по современным данным)

, где t – возраст Вселенной при H = 76 км/с·Мпк t = 13,7 млрд лет

Космическая шкала времени

От температуры звезды

Т, К	Реакция	Выгорание химических элементов
Т ~ 10⁷ К		водород
Т ~ 2 ∙ 10⁸ К		гелий
Т ~ 8 ∙ 10⁸ К		углерод
Т ~ 10⁹ К		кислород и т.д.

Термоядерный цикл заканчивается синтезом элементов группы железа

Спектральные классы звезд

Сравнительные размеры звезд

Общая характеристика Солнца

СОЛНЦЕ

Диаметр 1,4 млн. км Объём 1.4122 ∙ 10²⁷ м³ Площадь поверхности 6.087 ∙ 10¹⁸ м² Масса 2 ∙ 10³⁰ кг Средняя плотность 1,4 г/см³ Ускорение силы тяжести на поверхности 273,98 м/с² Мощность излучения 3,826 ∙ 10²⁶ Дж/с Линейная скорость вращения на экваторе 2,025 км/с

СОЛНЦЕ КАК ЗВЕЗДА

Видимая звездная величина – 26^m,74 Абсолютная визуальная звездная величина + 4^m, 85 Спектральный класс G2 Эффективная температура поверхности 5770 К Скорость движения относительно ближайших звезд (движется в направлении созвездия Геркулеса) 19,5 км/с Расстояние до центра галактики 28000 св. лет Расстояние от плоскости галактики 50 св. лет Скорость обращения вокруг галактического центра 250 км/с Период обращения вокруг галактического центра 200 млн. лет Возраст 5 млрд. лет Температура в центре 15 ∙ 10⁶ К Плотность в центре 160 г /см³ Давление в центре 3,4 ∙ 10¹⁶ Па Химический состав (по массам) Н – 71%, Не – 26,5%, ост. – 2,5% Уменьшение массы в результате излучения 4,3 10⁶ т/с

Строение Солнца

Солнце – желтая звезда спектрального класса G2 с температурой внешних слоев 5500 К, находящаяся на главной последовательности. Процессы, происходящие на Солнце (солнечные вспышки, выбросы солнечного вещества, появление и исчезновение солнечных пятен), оказывают влияние на условия на планете Земля и на жизнь ее обитателей

Солнечная система

3.3.31. Сравнительные размеры Солнца и планет

(в порядке удаления от Солнца)

3.3.32. Характеристика планет Солнечной системы

Планета	Расстояние от Солнца, а.е.	Период обращения, лет	Масса (в массах Земли)	Средняя плотность, г/см³	Диаметр, км	Число спутников (на 01.10.2009)
Меркурий	0,4	0,24	0,055	5,43	4 800	Нет
Венера	0,7	0,6	0,82	5,24	12 100	Нет
Земля	1	1	1	5,52	12 756	1
Марс	1,5	1,9	0,11	3,94	6 800	2
Юпитер	5,2	12	318	1,33	143 000	63
Сатурн	9,5	29,5	95	0,71	120 500	60
Уран	19	84	14,5	1,3	51 000	27
Нептун	30	165	17,2	1,7	49 500	13

Астрономическая единица (а.е.) – 150 млн. км, расстояние от Земли до Солнца,

единица измерения расстояний в Солнечной системе

Солнечной системы

История эволюции Земли

Геосферные оболочки Земли

Общая характеристика Земли