Раздел 4. Космология и элементарные частицы в естественнонаучной картине мира

I. Самостоятельная работа студентов (10 часов)

Задание 1 по работе с учебником

Изучить темы «3.3.1 Мегамир: современные астрофизические и космологические концепции» и «3.3.3 Этапы космической эволюции», по основному учебнику [1] по материалам тем приготовить доклад.

Задание 2 по работе с учебником и конспектом лекций

В словарь «Терминов и понятий» выписать все термины изучаемой темы и их определения: звезда, галактика, Вселенная, световой год, парсек, закон Хаббла, сингулярность, кривизна пространства, открытая, закрытая, плоская модели Вселенной, реликтовое излучение, материя, космический вакуум, темная материя, вещество, поле, тезисы новейшей революции, антигравитация, аннигиляция.

Задание 3 по работе с учебником и конспектом лекций

Найдите значения в километрах:

А) 1 светового года.

Б) 1 парсека.

В) диаметр нашей галактики.

Г) расстояние до ближайшей галактики.

Д) диаметр Вселенной.

Задание 4 по работе с учебником и конспектом лекций

Задание 5 по работе с учебником и конспектом лекций

Заполните схему-конспект, вписав характеристики сингулярного состояния:

Задание 6 по работе с учебником и конспектом лекций

Заполните схему-конспект, вписав характеристики видов космической материи:

Тесты (контрольные задания для самопроверки)

1. Тесты с одним вариантом ответа

(Выберите один правильный ответ)

1.1.

Основной структурный элемент крупномасштабной Вселенной:

1. звезда.

2. планета.

3. галактика.

4. планетная система.

5. туманность.

1.2.

Парсек – это единица измерения расстояний:

1. в макромире.

2. в микромире.

3. в мегамире.

4. удобная для любого масштаба.

1.3.

Модель расширяющейся Вселенной наблюдательно подтверждается:

1. открытием Э.Хабблом коэффициента пропорциональности между скоростью разбегания галактик и расстоянием до них.

2. изучением изотопного состава вещества метеоритов, Солнца и Земли.

3. исследованием химического состава звезд путем анализа их спектров.

4. открытием реликтового излучения.

1.4.

Состояние Вселенной в начальный момент, когда все вещество сосредоточено в крайне небольшом объеме с бесконечно высокой плотностью, называется:

1. хиральностью.

2. комплементарностью.

3. точкой бифуркации.

4. сингулярностью.

1.5.

Будущее Вселенной – это:

1. вечное расширение.

2. гравитационный коллапс.

3. расширение сменится сжатием.

4. новая сингулярность.

1.6.

Тип галактик, которых больше всего наблюдается во Вселенной:

1. спиральные.

2. линзовидные.

3. неправильные.

4. эллиптические.

1.7.

Наша галактика:

1. линзовидная.

2. неопределенного типа.

3. неправильная.

4. спиральная.

5. эллиптическая.

1.8.

Диаметр нашей галактики равен:

1. 0,3 тыс. пс.

2. 3 тыс. пс.

3. 30 тыс. пс.

4. 3000 тыс. пс.

5. 300 тыс. пс.

1.9.

Возраст Вселенной составляет … миллиардов лет.

1. 5.

2. 10.

3. 15.

4. 20.

1.10.

Одним из основных методов исследования Вселенной является:

1. спектральный анализ

2. термический анализ

3. изотопный анализ

4. радиационный анализ

1.11.

Согласно модели Большого взрыва на раннем этапе эволюции Вселенная была:

1. неплотной, холодной и бесконечно больших размеров

2. сверхплотной, горячей и бесконечно малых размеров

3. сверхплотной, холодной и бесконечно больших размеров

4. горячей, неплотной и бесконечно больших размеров

1.12.

Существование реликтового излучения, является наблюдательным подтверждением модели:

1. Большого взрыва.

2. пульсирующей Вселенной.

3. сжимающейся Вселенной.

4. стационарного состояния Вселенной.

1.13.

Модель Вселенной общепринятая в современной космологии:

1. эволюционирующая.

2. стационарная.

3. пульсирующая.

4. бесконечная в пространстве и вечная во времени.

1.14.

Космологическая модель Большого взрыва наблюдательно подтверждается:

1. изучением изотопного состава вещества метеоритов, Солнца и Земли.

2. открытием Э.Хабблом коэффициента пропорциональности между скоростью разбегания галактик и расстоянием до них.

3. обнаружением реликтового излучения.

4. исследованием химического состава звезд путем анализа их спектров.

1.15.

Наиболее общепринятой моделью Вселенной в современной космологии является модель однородной, … Вселенной:

1.изотропной, горячей, сужающейся.

2. горячей, стационарной.

3. изотропной, холодной.

4. изотропной, горячей, нестационарной расширяющейся.

2. Тесты множественного выбора

(Выберите несколько правильных ответов)

2.1.

Современная релятивистская космология строит модели Вселенной на основе:

1. общей теории относительности.

2. специальной теории относительности.

3. теории света.

4. квантовой механики.

2.2.

Явления, в которых наблюдается превращение вещества в поле:

1. аннигиляция.

2. дифракция света.

3. преломление света.

4. термоядерные реакции.

5. фотоэффект.

2.3.

Аннигиляции частиц и античастиц проявляется в следующем:

1. исчезает материя.

2. появляется новая форма материи.

3. вещество превращается в поле.

4. исчезает масса.

5. поле превращается в вещество.

2.4.

Известные формы материи:

1. вещество.

2. поле.

3. физический вакуум.

4. газ.

5. плазма.

2.5.

Основными причинами высокой светимости звезд являются:

1. термоядерные реакции.

2. химические превращения веществ, входящих в состав звезд.

3. гравитационное сжатие.

4. разогрев и светимость за счет расширения.

3. Тесты на соответствие

3.1.

Соответствие модели Вселенной значению плотности:

1. Открытая.

2. Закрытая.

3. Плоская.

1.

2.

3.

3.2.

Соответствие формы материи элементам из которых она состоит:

1. вещество

2. поле (излучение)

3. темная материя

4. космический вакуум

1. виртуальные частицы.

2. неизвестные элементарные частицы.

3. электроны, протоны, нейтроны.

4. фотоны, гравитоны, нейтрино, реликтовое излучение.

4. Бинарные тесты

(Оцените правомерность предлагаемых утверждений словами «верно/неверно»)

4.1.

Галактика – это большое скопление звезд.

4.2.

Далекие галактики удаляются друг от друга.

4.3.

Вселенная, как единый объект, стационарна.

4.4.

Хаббл экспериментально доказал расширение Вселенной.

4.5.

Наиболее распространенная форма материи во Вселенной это космический (физический) вакуум.

4.6.

Известно четыре формы существования материи.

4.7.

Через бесконечное время во Вселенной останется один космический вакуум.

4.8.

Излучение состоит из частиц, двигающихся со скоростями равными или почти равными скорости света.

4.9.

На ранних стадиях эволюции Вселенной преобладало вещество.

5. Тесты на упорядочение

5.1.

Расположите объекты в порядке увеличения размеров:

1. Метагалактика.

2. Вселенная.

3. планета Земля.

4. солнечная система.

5. Галактика.

6. звезда

5.2.

Формы материи в порядке уменьшения их плотности во Вселенной:

1. вещество.

2. космический вакуум.

3. поле (излучение)

4. темная материя

6. Тесты дополнения

(Впишите на месте прочерка пропущенные слова)

6.1.

Световой год – это единица измерений ___.

6.2.

Возраст Вселенной составляет ___ миллиардов лет.

6.3.

Гипотеза Большого Взрыва описывает рождение ___.

6.4.

Наша Галактика называется ___.

6.5.

Расширение Вселенной экспериментально доказал ___.

6.6.

Вещество – это одна из форм ___.

6.7.

Вселенная расширяется с ___ .

6.8.

Явление превращения вещества в поле называется ___.

6.9.

Антигравитация означает космические силы ___.

II. Практическое занятие (2 часа)

1.

Заслушивание докладов

2.

Разбор определений основных понятий

3.

Опрос студентов по заданиям практикума

4.

Промежуточный контроль №2 по темам (тема 4. Неклассическая НКМ. Теория относительности, тема 5. Становление неклассической парадигмы в квантовой механике).

Темы докладов

1.

Общее представление о мегамире.

2.

Звездная форма бытия космической материи.

3.

Солнечная система. Планеты.

4.

Современные космологические модели Вселенной.

5.

Квантовая теория вакуума.

6.

Этапы космической эволюции.