Практическая работа по дисциплине «Естественно-научная картина мира» для НГПУ

К БЛОКУ 2 «СТРУКТУРА И ОБЩИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА»

Во втором блоке излагаются основные концепции описания природы, изучаются фундаментальные свойства материи на разных уровнях организации и законы, определяющие ее существование и развитие. Это способствует формированию целостного, диалектического видения окружающего мира.

Тема 2.1. Развитие представлений о структуре материального мира

Рекомендации по изучению темы:

1. Найти в рабочей программе необходимое для освоения содержание темы.
2. Изучить материалы лекционного курса по данной теме.
3. Выделить основные понятия темы, найти их в словаре терминов и выписать в тетрадь.
4. В разделе «Хрестоматия» найти фрагмент «Классическая физика и теория относительности», прочитать информацию об особенностях рассмотрения материи в рамках классической механики и теории электромагнитного поля.
5. В разделе «Персоналии выдающихся ученых и философов» найти сведения об ученых, внесших вклад в становление классической механической картины мира и классической электродинамической картины мира.
6. Заполнить в тетради табл. 4, 5, 6.

Таблица 4

Вещество и поле как корпускулярный и континуальный виды материи

Сравнительный признак	Вещество	Поле

Таблица 5

Особенности классических картин мира (механической, электродинамической)

Сравнительный  признак	Классическая механическая картина мира	Классическая электродинамическая картина мира

Таблица 6

Уровни организации материи (микро-, макро-, мегамир)

Уровень  организации	Размерность	Материальные объекты,  их масштабы	Способы измерения пространственно-временных характеристик

Тема 2.2. Свойства объектов микромира. Принципы дополнительности, неопределенности, суперпозиции

Рекомендации по изучению темы:

1. Найти в рабочей программе необходимое для освоения содержание темы.
2. Изучить материалы лекционного курса по данной теме.
3. Выделить основные понятия темы, найти их в словаре терминов и выписать в тетрадь.
4. В разделе «Хрестоматия» найти фрагменты «Квантовая механика, ее интерпретация» и «Элементарные частицы», прочитать их.
5. В разделе «Персоналии выдающихся ученых и философов» найти сведения об ученых, внесших вклад в становление квантовой механики и более поздних теорий элементарных частиц.
6. Ответить на вопросы:

—     Как происходило развитие представлений о строении атома?

—     Какую роль сыграло установление всеобщности корпускулярно-волнового дуализма материи в диалектизации естествознания?

—     В чем заключается фундаментальное значение принципов квантовой механики?

7. Составить в тетради схему «Классификация элементарных частиц» с учетом их основных квантовых характеристик.
8. Заполнить в тетради табл. 7.

Таблица 7

Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц

Тип взаимодействия	Радиус взаимодействия	Виды частиц, являющихся носителями данного взаимодействия	Кванты данного взаимодействия	Проявления данного взаимодействия  в природе

Тема 2.3. Материя в пространстве и времени

Рекомендации по изучению темы:

1. Найти в рабочей программе необходимое для освоения содержание темы.
2. Изучить материалы лекционного курса по данной теме.
3. Выделить основные понятия темы, найти их в словаре терминов и выписать в тетрадь.
4. В разделе «Хрестоматия» найти и прочитать фрагмент «Классическая физика и теория относительности», фрагмент ресурса «Черные дыры и Вселенная» – «О теории относительности Эйнштейна».
5. В разделе «Персоналии выдающихся ученых и философов» найти сведения об ученых, внесших вклад в становление неклассических представлений о пространстве-времени.
6. Ответить на вопросы:

—     Какими фактами подтверждаются положения специальной и общей теории относительности?

—     Каково теоретическое и практическое значение специальной и общей теории относительности?

7. Заполнить в тетради табл. 8.

Таблица 8

Различия классической и релятивистской концепций пространства-времени

Сравнительный признак	Классическая концепция	Релятивистская концепция

8. Дополнительно вы можете прочитать фрагменты размещенного в хрестоматии ресурса «Черные дыры и Вселенная»:

—     «Черные дыры. Что такое черные дыры?»;

—     «Почему черная дыра называется дырой»;

—     «Небесная механика черных дыр»;

—     «Гравитационный вихрь вокруг черной дыры»;

—     «За краем гравитационной бездны»;

—     «Как возникают черные дыры»;

—     «Как искать черные дыры»;

—     «Вечны ли черные дыры».

Тема 2.4. Законы сохранения как проявление симметрии материального мира

Рекомендации по изучению темы:

1. Найти в рабочей программе необходимое для освоения содержание темы.
2. Изучить материалы лекционного курса по данной теме.
3. Выделить основные понятия темы, найти их в словаре терминов и выписать в тетрадь.
4. В разделе «Персоналии выдающихся ученых и философов» найти сведения об ученых, внесших вклад в развитие представлений о законах сохранения.
5. Ответить на вопросы:

—     Что такое симметрия, какие виды симметрий существуют в природе?

—     Каково значение представлений о симметрии в познании объектов микро-, макро-, мегамира?

—     В чем заключается фундаментальный характер законов сохранения?

6. Выписать в тетрадь информацию о симметриях элементарных частиц.
7. Заполнить в тетради табл. 9.

Таблица 9

Законы сохранения, связанные с симметриями пространства-времени, их проявления в микро-, макро-, мегамире

Симметрия пространства-времени	Соответствующий закон сохранения	Примеры проявление данного закона сохранения на разных уровнях организации материи
		микромир	макромир	мегамир

Тема 2.5. Физические свойства объектов  макромира. Хаос и самоорганизация

Рекомендации по изучению темы:

1. Найти в рабочей программе необходимое для освоения содержание темы.
2. Изучить материалы лекционного курса по данной теме.
3. Выделить основные понятия темы, найти их в словаре терминов и выписать в тетрадь.
4. В разделе «Персоналии выдающихся ученых и философов» найти сведения об ученых, внесших вклад в становление классической термодинамики, молекулярно-кинетической теории, неравновесной термодинамики (синергетики).
5. Ознакомиться с главами ресурса «Хаос и самоорганизация»: в первую очередь изучить послесловие и часть вторую, остальные части прочитать дополнительно.
6. Ответить на вопросы:

—     Каковы были общественные предпосылки развития термодинамики?

—     Что такое термодинамические системы и термодинамические процессы?

—     Почему говорят, что первое начало термодинамики «спасло закон сохранения энергии»?

—     Какое начало термодинамики определяет направленность самопроизвольно протекающих процессов? Какова эта направленность?

—     Как повлияло открытие закона неубывания энтропии на классический принцип стационарности Вселенной?

—     В чем отличие классического термодинамического и молекулярно-кинетического подходов к описанию термодинамических процессов?

—     Нарушаются ли первое или второе начало термодинамики при самопроизвольном переходе системы из хаотичного состояния в упорядоченное?

7. Привести в тетради не менее четырех примеров термодинамических процессов, раскрыть происходящие при этом превращения энергии и изменения энтропии.
8. Показать вероятностный характер необратимого возрастания энтропии в каждом из этих примеров.
9. Письменно охарактеризовать основные условия возникновения диссипативных самоорганизующихся систем.
10. Привести в тетради примеры самоорганизации в неживой и живой природе, показать нелинейный характер этого процесса в каждом случае.

Тема 2.6. Химические процессы в макросистемах

Рекомендации по изучению темы:

1. Найти в рабочей программе необходимое для освоения содержание темы.
2. Изучить материалы лекционного курса по данной теме.
3. Выделить основные понятия темы, найти их в словаре терминов и выписать в тетрадь.
4. В разделе «Персоналии выдающихся ученых и философов» найти сведения об ученых, внесших вклад в развитие химии как науки.
5. Ответить на вопросы:

—     Что такое химический элемент и химическое соединение?

—     Что такое вещество? В чем различие простых и сложных веществ?

—     От чего зависят физические и химические свойства химических элементов?

—     Что такое валентность? Почему многие химические элементы имеют переменную валентность?

—     Что такое химическая связь? Какие виды химической связи существуют?

—     Соблюдаются ли в химических реакциях законы сохранения и второе начало термодинамики?

—     Как изменяется энтропия реакционной смеси при достижении химического равновесия?

—     В чем суть и значение принципа Ле Шателье?

6. Выписать в тетрадь примеры химических соединений с разными видами химических связей.
7. Составить в тетради схему классификации химических реакций.
8. Письменно привести пример какой-либо химической реакции, проклассифицировать ее и на ее примере показать соблюдение законов сохранения и второго начала термодинамики.
9. Заполнить в тетради табл. 10.

Таблица 10

Этапы развития химии

Этап развития	Границы этапа	Краткая характеристика этапа	Основные достижения и открытия, их авторы

Тема 2.7. Развитие представлений о строении и эволюции мегамира

Рекомендации по изучению темы:

1. Найти в рабочей программе необходимое для освоения содержание темы.
2. Изучить материалы лекционного курса по данной теме.
3. Выделить основные понятия темы, найти их в словаре терминов и выписать в тетрадь.
4. В разделе «Хрестоматия» изучить фрагменты:

—     «Расширяющаяся Вселенная»,

—     «Модель горячей Вселенной»,

—     «Формирование космических тел»,

—     «Рождение звезды», «Звездная эволюция»,

—     «Белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры»,

—     «Наша галактика – Млечный путь»,

—     «Многообразие галактик»,

—     «Скрытая масса»,

—     «История солнечной системы».

5. В разделе «Персоналии выдающихся ученых и философов» найти сведения об ученых, внесших вклад в развитие астрономии и представлений о Вселенной в целом.
6. В разделе «Видеоархив» найти и просмотреть видеофрагменты:

—     «Небесная механика»,

—     «Звездные ориентиры»,

—     «Солнечная Система»,

—     «Утренняя звезда»,

—     «Земля», «Луна»,

—     «Красная планета»,

—     «Малые тела»,

—     «Внешние планеты»,

—     «Свет Солнца»,

—     «Жизнь и смерть звезды»,

—     «Наблюдаемая Вселенная»,

—     «Расширяющаяся Вселенная»,

—     «Космос (часть 2)»,

—     «Космос (часть 3)»

7. Дополнительно можно прочитать фрагменты размещенного в хрестоматии ресурса «Черные дыры и Вселенная»:

—     «К границам бесконечности. Как устроена Вселенная»,

—     «Вселенная: стационарность или расширение»,

—     «Особенности расширяющейся Вселенной»,

—     «Модель горячей Вселенной»,

—     «У начала Вселенной».

8. Ответить на вопросы:

—     Как развивались представления о Вселенной? Какие ученые внесли в это наибольший вклад?

—     Каковы по современным представлениям уровни структурной организации мегамира?

—     Какие процессы являются источником энергии звезд? Каково значение этих процессов в эволюции химического состава Вселенной?

—     Каковы основные гипотезы формирования Солнечной системы, в чем преимущества и недостатки каждой из них?

—     Что, по мнению ученых, ждет Солнце и солнечную систему в целом в будущем?

—     В каком порядке расположены планеты Солнечной системы?

—     Почему на Земле происходит смена времен года?

9. Составить в тетради схему эволюции звезд.
10. Заполнить в тетради табл. 11.

Таблица 11

Эры эволюции Вселенной согласно модели Большого взрыва

Название эры	Длительность эры	Температура и плотность в начале эры	Температура и плотность в конце эры	Основные события, их значение

11. В разделе «Хрестоматия» найти ресурс «Геологические часы» и ознакомиться с принципами выделения различных этапов геологической эволюции Земли и способами определения их возраста.
12. Заполнить в тетради табл. 12.

Таблица 12

Геологическая эволюция Земли

Название эры, периода	Продолжительность эры, периода	Основные события, их значение