Основы концепции современного естествознания

Содержание

2. Дайте понятия микро- макро- и мегамиру. Какие из объектов приведенные в таблице относятся к микро-, макро- и мегамиру? Заполните таблицу.

3. Назовите виды фундаментальных взаимодействий. В чем проявляется универсальность фундаментальных взаимодействий. В каких процессах играют определяющую роль фундаментальные взаимодействия? Дайте характеристику фундаментальных взаимодействий, заполните таблицу.

4. а) Дайте краткую характеристику солнечной системы. Заполните таблицу.                     

     б) В чем сущность закона Всемирного тяготения? Почему этот закон называется Всемирным? Определите скорость вращения планеты вокруг Солнца, считая, что она движется по окружности.

5. Решение   задачи:

6. Какие виды  энергии Вы знаете? Приведите  примеры следующих энергетических превращений

7. Решение   задачи:

8. В чем состоит  принцип корпускулярно-волнового  дуализма света? Как он связан  с принципом единства природы  света?

 

9. В каких агрегатных состояниях может находиться вещество? От каких факторов зависит состояние вещества? В каком состоянии вещества находятся звезды? Что является источником энергии Солнца и звезд?

10. Найдите энергию,  выделяющуюся при термоядерной  реакции:

Массы некоторых  изотопов (а.е.м.)

11. Какие виды  радиоактивного (ионизирующего) излучения Вы знаете? Дайте понятие естественного радиоактивного фона. Какое воздействие оказывает радиоактивное излучение на живые организмы?

12. Перечислите виды  симметрии, которыми обладают  следующие объекты:

 

13. Какие типы химических связей Вы знаете? Объясните на примере молекул воды механизм образования ковалентной и водородной связей. 

Изобразите: а) структуру молекулы воды; б) образование  водородных связей в воде.

Чем определяются уникальные свойства воды? Перечислите  эти свойства и охарактеризуйте их биологическую роль.

14. Какие вещества  называют органическими? Исходя  из положения углерода в периодической системе элементов Д.И. Менделеева, укажите:

15. Какие химические  элементы являются самыми главными  для жизни и почему? Поясните. Напишите о значении для организмов каждого химического элемента.

      15.2  водород, молибден, железо, фтор, азот, углерод

16. Какие органические  вещества входят в состав клетки? Какие органические вещества  являются самыми распространенными  на Земле?

Охарактеризуйте, какие функции в клетках выполняют органические вещества.

16.2.

Углеводы; Жиры

17. Дайте сравнительные  характеристики ДНК (дезоксирибонуклеиновой  кислоты) и РНК (рибонуклеиновой  кислоты) по следующим признакам:

18. Постройте  схему из следующих понятий: 1) клетка; 2) вид;    3) молекула; 4) органы, ткани; 5) биосфера; 6) целостный организм;   7) биоценоз. Объясните последовательность схемы. Укажите, где проходит граница между живым и неживым. Укажите основные признаки живого.

19. Какие гипотезы  возникновения жизни на Земле Вам известны? Кратко охарактеризуйте каждую из них. Какой гипотезы Вы придерживаетесь. Обоснуйте ответ

20. Дайте понятие экосистемы. Перечислите важнейшие компоненты  экосистемы и раскройте роль  каждого из них. Являются ли  экосистемы - открытыми системами? Обоснуйте ответ. Опишите экосистему из таблицы согласно своему варианту

21. От каких  факторов зависит климат на  планете Земля? Почему климат  глобальная характеристика? Какие  космические факторы определяют  изменения климата планеты?

       Определите по таблице изменение климата с удалением от океана в глубь материка (заполните таблицу). Какое влияние на климат и оболочки Земли оказывает деятельность человека?

22. Какие основные типы темпераментов Вы знаете? Дайте им краткую характеристику на примере литературных персонажей или исторических личностей. К какому типу темперамента Вы себя относите?

23. Укажите из каких  областей естествознания следующие  термины и понятия, заполните  таблицу.

24.  Объясните значения  следующих терминов и понятий:

24.2.

Адроны; Витамин; Ген; Гравитон; Естествознание; Изотропность; Интерпретация; Концепция; Корпускула; Космос; Нейтрино; Парадигма; Репродукция; Фауна; Флюктуация; Электромагнитная волна; Ядро.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Дайте понятия микро- макро- и мегамиру. Какие из объектов приведенные в таблице относятся к микро-, макро- и мегамиру? Заполните таблицу.

 

Микромир (протон,нейрон, электрон) Частицы элементов и ядра атомов – 10^-15 смАтомы и молекулы – 10^-8 – 10^-7 см.

Качественно иную область  представляет микромир (атомы, ядра, элементарные частицы и др), где размеры объектов меньше миллиардных долей сантиметра, а временные промежутки порядка миллиардных долей секунды, т е непосредственно недоступны наблюдению. Для явлений микромира, напротив, характерна тесная связь корпускулярных и волновых свойств, которая находит свое выражение в статистических законах квантовой механики.

Своеобразная граница раздела макро- и микромира была установлена в связи с открытием  Планка — квантадействия. Существенным аспектом этой новой константы явилась “конечность взаимодействия”, означавшая, что любые взаимодействия между объектами в микромире (в т ч между прибором и микрочастицей) не могут быть меньше значения кванта действия Специфика макро- и микромира находит свое отражение в познании, , приводит к ограничению сферы применимости старых физических теорий и возникновению новых (теория относительности, квантовая механика, физикаэлементарных частиц)

           

          Макромир (человек): Макроскопические тела 10^-6 – 10⁷ см Сфера макроявлений — это обычный мир, в котором живет и действует человек(планеты, земные тела, кристаллы, большие молекулы и др).В макромире материальные объекты имеют четко выраженную прерывную, корпускулярную или непрерывную, волновую природу и их движение подчиняется динамическим законам классической механики.

Мегамир(вселенная, луна, солнце, галактика, земля): Космические системы и неорганические масштабы до 10²⁸см   Мегамир, или космос, современная наука рассматривает как взаимодействующую и развивающуюся систему всех небесных тел. Мегамир имеет системную организацию в форме планет и планетных систем, возникающих вокруг звезд, звезд и звездных систем — галактик; системы галактик — Метагалактики.

Материя во Вселенной  представлена сконденсировавшимися космическими телами и диффузной материей. Диффузная материя существует в виде разобщенных атомов и молекул, а также более плотных образований — гигантских облаков пыли и газа — газово-пылевых туманностей. 

Некоторые характерные расстояния	Расстояние, м	Промежуток  времени, с	Промежутки времени	Масса, кг	Объекты во Вселенной
Расстояние от Солнца до центра	1020	1576,8 · 1014	Возраст Земли	1050	Вселенная
До Альфа Центавра (ближ. зв)	4,04×1015	1016	Время обращения Солнца вокруг центра Галактики	1040	Галактика
Один световой год	3∙108*31536000 =9,46∙1015	632612,16 · 105	Время от начала нашей эры	1,99 · 1030	Солнце
Среднее расстояние от Земли  до Солнца	1,4960·1011	70 лет = 2207520000 с	Жизнь человека	5,98 · 1024	Земля
Радиус Солнца	6,96∙108	1 год = 31536000 с	Время обращения Земли  вокруг Солнца (1 год)	7,35 · 1022	Луна
Среднее расстояние от Земли до Луны	3,84∙107	1,4960·1011/ 3∙ 108 = 0,498(6)∙103	Время в течение которого свет от Солнца доходит до Земли	103	1 т
Радиус Земли	6,38∙106	1	Промежуток времени между двумя биениями сердца	60	Человек
Диапазон длин видимого света	от 380∙10-9 до 780∙10-9	0,001	Период одного колебания  в наиболее слышимом звуке	1	1 кг
1 ангстрем	10-10	1/3∙108 =0,333 · 10-8	Свет проходит 1 м	10-3	1 г
Радиус атома водорода	0,053∙10-9	24 · 10-18	Время обращения электрона  вокруг ядра в атоме водорода	1,673 · 10-27 1,675 · 10-27	Протон, Нейтрон
Радиус протона	0,84184∙ 10-15	3,18 · 10-18	Свет проходит диаметр  атома	9,109 · 10-31	Электрон

 

3. Назовите виды фундаментальных взаимодействий. В чем проявляется универсальность фундаментальных взаимодействий. В каких процессах играют определяющую роль фундаментальные взаимодействия? Дайте характеристику фундаментальных взаимодействий, заполните таблицу.

  Фундаментальные воздействия, играют определяющую роль в структуре физических норм. Из них формируются фундаментальные безразмерные постоянные единой теорией взаимодействия. Эти и некоторые другие константы, также размерность пронства N определяют структуру Вселенной  и ее свойства.

№	Вид взаимодействия	Константа взаимодействия	Радиус действия	Кванты
1	Сильное	1	1 ФМ=1/mπ	Глюон
2	Электромагнитное	(1/137) 1/2	∞	Фотон
3	Слабое	10 -6	10 -2 ФМ=1/mw	W, z – бозон
4	Гравитационное	10 -38	∞	Гравитон

 

 

4. а) Дайте краткую характеристику солнечной системы. Заполните таблицу.

а) Солнечная  система, состоит из центрального светила Солнца и 9 больших планет, обращающихся вокруг него, их спутников, множества малых планет, комет и межпланетной среды. Солнечная система - система космических тел, включающая, помимо центрального светила

Солнца девять больших планет, их спутники, множество малых планет, кометы, мелкие метеорные тела и космическую пыль, движущиеся в области преобладающего гравитационного действия Солнца. Наблюдаемые размеры Солнечной системы определяются расстоянием от Солнца до самой далекой от него планеты

 Плутона (около 40 а. е.; 1 а. е. = 1,49598*10¹¹ м).Однако сфера, в пределах которой возможно устойчивое движение небесных тел вокруг Солнца, занимает гораздо более обширную область пространства, простирающуюся на расстояние порядка 230 000 а. е. и смыкающуюся со сферами влияния ближайших к Солнцу звезд.

Тело солнечной системы	Астроно- мический знак	Среднее расстояние От Солнца (а.е.)	Масса в массах Земли	Средний радиус (метр)	Период обращения (год)
Солнце		-	33,3×104	6,96×108	0,68
Меркурий		0,39	0,054	2,43×106	0,24
Венера		0,72	0,815	6,05×106	0,62
Земля		1	1	6,37×106	1
Марс		1,52	0,108	3,4×106	1,88
Юпитер		5,20	317,83	70,9×106	11,86
Сатурн		9,54	95,15	60,1×106	29,46
Уран		19,2	14,54	25,35×106	84,01
Нептун		30,06	17,23	24,75×106	164,8
Плутон		39,5	0,017	3×106	247,69

 

б) В чем сущность закона Всемирного тяготения? Почему этот закон называется Всемирным? Определите скорость вращения планеты вокруг Солнца, считая, что она движется по окружности.

                                            m₁ × m₂ 

                                 F = G ¾¾¾

                                                 r²  

где G – гравитационная постоянная Всемирного тяготения, R – расстояние между взаимодействующими телами.

Закон называется Всемирным  в связи с тем, что гравитация является универсальным взаимодействием  между любыми видами материи.

Определим скорость вращения Земли вокруг Солнца.

Если Земля  движется по окружности, то

          (1)

 Из II закона Ньютона                                     (2)

По закону Всемирного тяготения                   (3),       где

m₁ – масса Земли

m₂ – масса Солнца

r   - расстояние между ними

 

5. Решите  задачи:

5.2. Фотон с  длиной волны 0,2 мкм вырывает  с поверхности натрия фотоэлектрон, кинетическая энергия которого 2 эВ. Определить работу выхода  и красную границу фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Какие виды энергии Вы знаете? Приведите примеры следующих энергетических превращений:

 

 

Кинети́ческая эне́ргия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек.

Потенциальная энергия   — скалярная физическая величина, характеризует запас энергии некоего тела (или материальной точки), находящегося в потенциальном силовом поле, который идет на приобретение (изменение) кинетической энергии тела за счет работы сил поля.

Электромагнитная  энергия — термин, под которым подразумевается энергия, заключенная в электромагнитном поле. Сюда же относятся частные случаи чистого электрического поля и чистого магнитного поля.

 Гравитационная энергия — потенциальная энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным тяготением. Гравитационно-связанная система — система, в которой гравитационная энергия больше суммы всех остальных видов энергий (помимо энергии покоя).

Ядерная энергия (атомная энергия) — это энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях.

Вну́тренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы.