- •Развитие естествознания и стимулы развития науки.
- •Понятие научная революция.
- •Научные революции прошлого столетия.
- •Основные достижения нтр.
- •Особенности нтр.
- •Элементы научного метода познания.
- •Методы естествознания,всеобщность его законов,отличия естествознания от других наук.
- •Системный подход и его основные понятия в современной естественнонаучной картине мира.Примеры применения.
- •Представления о материи и движении.
- •Механическая картина мира.
- •Изменение представлений о времени и пространстве в ходе развития науки.
- •Относительность одновременности,расстояний и промежутков времени.
- •Принцип относительности и постулаты Эйнштейна.
- •Симметрии пространства и времени и законы сохранения.
- •Примеры сохраняющихся велечин в окружающей жизни,наприме в спорте.
- •Поясните роль математики и моделирования в естествознании.
- •Принцип соответствия (классическая и релятивистская механика).
- •Начала термодинамики,связь термодинамических и статистических свойств макроскопических систем.
- •Проанализируйте понятие температура с позиций этой связи.
- •11. . Понятие энтропии. Основные отличия реальных процессов от идеальных. Принцип Больцмана, связь понятий “энтропия” и “информация”. Проблема обратимости.
- •12.. Единство дискретности и непрерывности в теории излучения. Волновые и корпускулярные свойства света. Корпускулярно-волновой дуализм материи
- •13. Несостоятельность механического детерминизма. Понятие состояния в классической и квантовой теориях. Фундаментальность статистического описания.
- •14. Соотношения неопределенности и принцип дополнительности. Принцип соответствия и специфика описания микромира. Поясните роль прибора в квантовой механике.
- •16. Понятие «химический элемент», «валентность» и « химическая связь». Роль энергии и энтропии при образовании молекул. Представления о структурной и квантовой химии.
- •17. Основные формы, свойства и уровни организации живой материи. Молекулярно-генетический уровень.
- •18. Понятие “биосфера”, ее функции и оболочки. Процесс фотосинтеза. Основы учения Вернадского о биосфере. Круговорот веществ в биосфере. Распределение на Земле солнечной энергии.
- •Основные факторы эволюции по Дарвину
- •21. Основные концепции происхождения жизни. Концепции биохимической эволюции. Возникновение и эволюция океана и атмосферы. Возникновение биосферы, химическая эволюция преджизненных форм
- •23. Понятия «динамический хаос», «аттрактор», «фрактал» и «бифуркация». Условия образования упорядоченных структур из хаоса, примеры. Синергетика.
- •Самоорганизация материи в процессе эволюции галактик, звезд, планет
- •25. Феномен человека. Антропный принцип. Человек как качественно новая ступень развития биосферы. Понятие о социальной экологии, этологии и социобиологии.
- •Практическое задание 1
- •31.Поясните суть гипотезы Луи де Бройля. Как и кем она была экспериментально подтверждена, какое значение для естествознания имеет использование корпускулярно-волновых свойств вещества?
- •32.Какие существуют методы управления химическими процессами? Как можно сместить химическое равновесие и направление реакции?
- •36 Как связаны энергетическая прочность химической связи со структурой молекулы? Приведите примеры изомеров.
- •47) Что такое «календарь»? Какие движения Земли легли в основу календаря, какие календари используются сейчас? Будет ли на Земле смена дня и ночи, если прекратится ее вращение вокруг своей оси?
- •48)Древнегреческий ученый Демокрит 2,5 тысячи лет назад считал, что все тела состоят из мельчайших частиц – атомов. Почему эти представления, несмотря на правильность, не могут считаться научными?
- •Практическое задание 2 (задачи)
36 Как связаны энергетическая прочность химической связи со структурой молекулы? Приведите примеры изомеров.
Строение молекул определяется структурными формулами или формулами строения, выражающими последовательность и прочность химических связей в молекулах. Наиболее прочными являются ионные и ковалентные связи, Изомеры-это вещества, имеющ. одинаковый количественный и качественный составы, но разное строение молекул и различные свойства. существуют такие виды изомерии структурная , пространственная, межклассовая, Примерами изомеров являются вещества цис-3-гексенол и транс-3-гексенол, которые присутствуют в траве и имеют хорошо знакомый нам запах свежескошенной травы. 37Докажите, что естественный отбор является направляющим фактором эволюции. Сопоставьте понятия “популяция” и “вид”. Докажите, что популяция является единицей эволюции. Почему разные популяции одного вида отличаются по частоте генов? Каковы доказательства эволюции органического мира?
Естественный отбор - это дифференциальное выживание и размножение особей, которые отличаются друг от друга генетически детерминированными признаками. Более приспособленные к данным условиям среды особи оставляют больше потомков, чем менее приспособленные. Мы можем измерить относительную приспособленность особи долей её потомков среди особей следующего поколения и, следовательно, частотой ее аллелей, которые вошли в генофонд следующего поколения. Популяциях -- группах в составе вида или подвида. Популяция в современных эволюционных теориях (например, в Синтетической теории эволюции) считается элементарной единицей эволюционного процесса. Потому что это РАЗНЫЕ ВИДЫ Доказательством эволюции служат ископаемые переходные формы , поскольку свидетельствуют об исторической связи разных групп организмов. Ещё одно доказательство эволюции - палеонтологические ряды, которые свидетельствовали о происхождении одного вида от другого.
38Какие идеальные объекты используются в механической картине мира? Насколько они оказались полезны? В каких задачах можно использовать понятие материальной точки для Земли?
Мысленные эксперименты Галилея построены на идеализации движения шаров, тележек и других материальных объектов по горизонтали и наклонной плоскости. Мысленный эксперимент получил в дальнейшем широкое распространение в физике и стал важнейшим методом познания, им пользовался Максвелл при создании теории электромагнитного поля. Землю можно считать Материальной Точкой (М. Т.) при изучении её движения вокруг Солнца. 39Как называется наша галактика? Какова ее форма, размеры и состав? Чем отличаются звезды гало от звезд диска? Где в ней расположено Солнце? С какой скоростью и на каком расстоянии Солнечная система вращается вокруг центра Галактики?
Галактика Мле́чный Путь, называемая также простоГала́ктика. Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет) при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). Основная масса звёзд расположена в форме плоского диска. По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3×1012 масс Солнца[4], или 6×1042 кг. Бо́льшая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи. У звезд, составляющих "население гало", отношение содержания легких химических элементов к тяжелым существенно меньше, чем у звезд "населения диско" Расстояние от Солнца до галактического центра 26 000 1 400 св. лет Галактический период обращения Солнца 225−250 млн лет 40Каковы источники энергии звезд? Как наука объясняет будущее при исчерпании запасов этого типа горючего? Каковы возможности овладения такими же источниками энергии на Земле?
Основным источником энергии звезды являются термоядерные реакции, при которых из лёгких ядер образуются более тяжёлые; чаще всего это - превращение водорода в гелий. После исчерпания водорода Солнце может постепенно вырасти в красный гигант, сбросить чрезмерно расширившуюся оболочку и закончить свою жизнь, превратившись в белый карлик. Источники водорода: паровая конверсия метана и природного газа газификация угля электролиз воды пиролиз частичное окисление биотехнологии
41) Поясните шкалу временных масштабов во Вселенной, оцените масштаб времен существования живого и человечества на ней. Какие методы измерения времени известны? Как определить возраст ископаемой находки и небесного тела?
Этот вопрос описан в главе 2 теме 4 нашего учебника, даже гугл выдает на него ссылку.
42) Какую часть термодинамической системы называют фазой данного вещества? Дайте молекулярную картину процессов испарения и конденсации. Что такое насыщенный пар, каковы его свойства? Опишите роль этих процессов в земной атмосфере
Термодинами́ческаяфа́за — термодинамически однородная по составу и свойствам часть термодинамической системы, отделенная от других фаз поверхностями раздела, на которых скачком изменяются некоторые свойства системы. Другое определение: Фаза — гомогенная часть гетерогенной системы. В однокомпонентной системе разные фазы могут быть представлены различными агрегатными состояниями или разными полиморфными модификациями вещества. В многокомпонентной системе фазы могут иметь различный состав и структуру.
Испаре́ние — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар) с поверхности жидкости.
Конденса́ция паров (лат. condense — уплотняю, сгущаю) — переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного.
Насы́щенный пар — пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава.
Давление насыщенного пара сильно зависит от температуры. При равенстве внешнего давления давлению насыщенного пара происходит кипение (жидкости).
43. Какая из дисциплин занимала лидирующее место в разных периодах развития научного знания?
Первые научные картины природы возникли в рамках наиболее развитых естественнонаучных дисциплин и, прежде всего, занимавших лидирующее положение в науке своего времени. В XVII —
XVIII вв. такое положение занимала механика, во второй половине
XIX века — электродинамика, а в XX веке — квантово-реляти- вистская физика. Сам термин «научная картина мира» применитель но к физике ввел Генрих Герц(1857—1894), который понимал под ней внутренний образ мира, складывающийся у ученого в результате исследования внешнего, объективного мира. Если такой образ адекватно отображает реальные связи и закономерности внешнего мира, то и логические связи между понятиями и суждениями научной картины должны соответствовать объективным закономерностям внешнего мира. Как подчеркивает Г. Герц, логические связи между представлениями внутреннего образа внешнего мира должны быть «образами естественно необходимых следствий отображаемых предметов».
44) Приведите последовательность этапов процесса научного познания. Нарисуйте схему.
1 этап - познание свойств и объекта как совокупности этих свойств. Его составляет опыт, наблюдения (в том числе инструментальные), созерцание объекта, через взаимодействие с ним. Созерцание осуществляется через взаимодействие с ним субъекта, через отображение (изменение) свойствами объекта свойств субъекта, а фактически, через взаимное изменение их соразмерных свойств (относительность объекта и субъекта). Через прямое взаимодействие или через посредничество объектов-инструментариев взаимодействие косвенное. При помощи инструментального опыта, мы в сравнении только с некоторыми познанными ранее свойствами опытного инструментария, познаём только некоторые свойства объекта соразмерные свойствам инструментария. И не более того. Ибо, каждый объект познания имеет различные свойства относительно нескольких субъектов, если субъекты относительно друг друга различны. (Пример, вольтметром мы можем познать лишь относительную разницу потенциалов, линейкой только длину, а весами лишь вес.Незрячий человек может отображать звуки, а не слышащий визуальные образы).В этом подходе, на этом этапе проясняется относительность созерцания, наблюдения, опыта, относительность отображения и изменения. В результате этого выясняются лишь некоторые свойства объекта соразмерные свойству субъекта и при взаимодействии (сопоставлении) выясняются относительные сравнительные величины этих свойств. Вырисовывается объект П. - относительное целое, конечная совокупность определённых при помощи способов познания (в сравнении со свойствами субъекта познания) относительных свойств. Производится определение его относительной сравнительной характеристики (величины) его свойств и набора свойств. Перебирая (применяя) различные способы познания субъект определяет совокупность (набор) относительных им свойств - объект. При этом всегда останется непознаваемая часть свойств познаваемого объекта, которая не соразмерна свойствам познающего объекта (пустое множество неопределённых свойств).
2 этап - применение способов познания объекта и общенаучных познанных ранее принципов. При помощи анализа совокупности определённых свойств и их величины, производится подбор и применение корректных способов П изменения объекта от изменения его свойств. Это этап применения познанных ранее методологий П. (средств математики, физики, логики, каких-то моделей, анализа, житейского опыта и т.п). Цель 2-го этапа, цель применения способов познания - выяснение причинно-следственной зависимости изменения объекта (относительного целого) от изменения его свойств. Логическая структура данного этапа называется теорией. В способе П., производится фактическое моделирование (представление) объекта и выясняются (проясняются) причинно-следственные связи, выясняется изменчивость целого от изменения его отдельных свойств. В этом проявляется относительность познания объекта способу его П. Производится определение причинно-следственной зависимости (размерности, природы) объекта познания. Производится формулирование причинно-следственной зависимости целого от его свойств - формулируется закон природы познаваемого объекта. Это этап П. относительной истины, относительной сути объекта, обусловленной относительностью и конечностью свойств субъекта, конечностью и относительностью свойств способов П. По этой причине и суть (истина) в зависимости от способа познания вырисовывается относительная.
3 этап - Формулирование понятия. На основании анализа усвоения (обработки) результатов предыдущих этапов производится формулирование научного понятия объекта П. - как конечной относительной совокупности свойств, определённых соответствующими способами П., и зависимостью объекта П., как относительного целого, от изменения этих свойств. При таком подходе, понятие должно характеризовать относительную природу и относительную величину познанного объекта, быть структурно определённым. Это понятие становится базисным для дальнейшего П. Таким образом, сформулированное по единой методологии понятие, становится научным "кирпичиком" в дальнейшем познании мироздания.
45) Приведите схему классификации и взаимоотношений естественнонаучных дисциплин
Естественными науками называют совокупность наук о природе (их иногда называют естествознанием). К естественным наукам относится довольно много наук и чтобы понять структуру естествознания необходимо обратиться к предмету изучения. Итак, что же изучает естествознание? Естественные науки изучают природу пространства материи времени, закономерности и связи явлений природы, как общего характера, так и специфических, характерных лишь для конкретного узкого класса явлений. А иногда и одного явления. Так как основное свойство материи – движение, то можно сказать, что предметом естествознания является движущаяся материя: от самых простых форм движения до самых сложных. Ещё Энгельс писал: «Предмет естествознания – движущаяся материя… Познание различных форм движения является главным предметом естествознания».
Ествественные науки:
Астрономия
Биология
География(физическая)
Геология
Медицина
Почвоведение
Физика
Химия
46) Поясните использование метода параллакса. Как были определены расстояния до звезд, Солнца и планет Солнечной системы? Каково соотношение между ними?
Метод тригонометрических парралаксов - единственный прямой метод определения расстояния, доступный астрономам.
Параллакс - это некий угол, возникающий благодаря проекции источника на небесную сферу. Различают два вида параллакса: годичный и групповой.
Годичный параллакс - угол, под которым был бы виден средний радиус Земной орбиты из центра масс звезды. Однако на практике никто такне считает, так как параллакс - малый угол, а для малых углов sinб = б. Значение параллакса уменьшается с ростом расстояния до звезды, резко ограничивая область применения метода.
Суть группового параллакса состоит в следующем: если некое скопление имеет заметную скорость относительно Земли, то по законам проекции видимые направления движения его членов будут сходится в одной точке, называемой радиантом скопления. Положение радианта определяется из собственных движений звёзд и смещения их спектральных линий, возникшего из-за эффекта Доплера. Тогда искомое расстояние находится из следующего соотношения:
4.738мr = Vrtg(л),
где м и Vr - соответственно угловая и лучевая скорость звезды скопления, л - угол между прямыми Солнце-звезда и звезда-радиант, а r - расстояние, выраженное в парсеках.
Таким образом, если параллакс измерен, то расстояние до небесного тела Солнечной системы (Луны, Солнца, планеты...) можно вычислить по формуле:
где D — расстояние от центра Земли до центра небесного тела, выраженное в км; R3 — экваториальный радиус Земли, равный 6378,160 км; р — параллакс небесного тела, выраженный в секундах дуги. Метод параллакса пригоден и для определения расстояний до ближайших звезд. Только в качестве базиса используется не радиус Земли, а средний радиус земной орбиты. Если большая полуось земной орбиты, расположенная перпендикулярно направлению на звезду, видна с нее под углом, то расстояние до звезды вычисляется по формуле:
где
пи выражено в секундах дуги.
Из формулы
видно, что параллаксу в одну секунду
дуги (пи = 1) соответствует расстояние,
равное 206 265 а. е. Оно называется парсеком
(от слов «параллакс» и «секунда») и
сокращенно обозначается пк.
Пк —
единица расстояния. Расстояние в парсеках
вычисляется по очень простой формуле:
где
пи — параллакс звезды в секундах
дуги.
Расстояния до звезд измеряют
еще в световых годах. Световой год —
это такое расстояние, которое свет
проходит за один тропический год. В
тропическом году около 3,16 - 107 секунд.
Умножая это число на скорость света,
получим: 1 световой год = 9,46-1012
км = 63 239,7 а. е.
