tLPEXGloyi
.pdfШама Д. Современная космология / Пер. с англ. - М., 2003.
Вопросы к самопроверке:
1.Что такое Вселенная, наша Вселенная, Метагалактика?
2.Открытие астрономии в 20 веке.
3.В чем сущность гипотезы "ядерной капли"?
4.Чем отличается гипотеза пульсирующей Вселенной от гипотезы ядерной капли?
5.В чем состоит открытие Хаббла? По каким признакам Хаббл сделал свой вывод о поведении внегалактических туманностей?
6.Как можно объяснить что видимый центр разбегания Галактик связан с земным наблюдателем?
7.Какова основная идея теории "горячей" Вселенной?
8.Каково примерное число звезд в нашей Галактике?
9.Какие виды галактик вы знаете?
10.Что понимают под Метагалактикой?
11.Какова история возникновения гипотезы "Большого взрыва"?
12.Основные параметры Солнечной системы.
13.Какова особенность Земли по сравнению с другими планетами?
14.Каково строение Земли?
15.Каков состав земной атмосферы?
ТЕМА 12. Развитие химических концепций. Концепции эволюционной химии.
Развитие химических знаний. Наука химия — наука о химических элементах и их соединениях. Свойства вещества: элементный и молекулярный состав, структура его молекул, условия химической реакции; уравнение химической структуры вещества. Теория химического строения вещества. Учение о химических процессах, эволюционная химия. Развитие учения о составе вещества: анализ состава химического элемента, определение состава химического соединения, применение химических элементов для производства новых материалов. Распространение химических элементов в природе. Синтез новых материалов. Развитие структурной химии. Взаимосвязь физических и биологических знаний. Химия экстремальных состояний. Проблема создания лаборатории живого организма. Химические процессы и
31
процессы жизнедеятельности. Освоение каталитического опыта живой природы. Самоорганизация эволюционных систем. Эволюция химических систем.
Литература:
Кузнецов В. И., Идлис Г. М., Гутина В. Н. Естествознание. - М., 2006.
Полине Л. Общая химия. - М.: Мир, 2004.
Кузнецов В. И. Общая химия. Тенденция развития. - М.: Высшая школа, 2009.
Вопросы к самопроверке:
1.Четыре фактора определяющих свойства вещества.
2.Как объясняли свойства вещества в древние времена?
3.В чем сущность способа определения свойств вещества, предложенного Р. Бойлем?
4.Кто и когда предложил теорию химического строения вещества?
5.Кто впервые открыл кислород?
6.Сформулируйте закон постоянства состава. Кто его открыл?
7.В чем сущность обратимости химических реакций?
8.В чем сущность самораспространяющегося высокотемпературного синтеза?
9.Что представляют собой химические процессы, протекающие в тканях растений и животных?
10.Как взаимосвязаны химические процессы и процессы жизнедеятельности?
11.Какие шесть элементов составляют основу живых систем?
12.В чем заключается естественный отбор химических элементов?
13.Какие основные элементы распространены в космосе?
14.Что такое органогены?
15.Что такое нестационарные режимы работы каталитических систем?
ТЕМА 13. Биологические концепции естествознания.
Развитие традиционной биологии. Наука биология как совокупность наук о живой природе, о многообразии вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строении и функциях,
32
происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Различные проявления жизни: обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, рождаемость и т.д.
Традиционная биология — описательная биология. Ее достижения: классификация многообразного животного и растительного мира. Система растительного и животного мира Карла Линнея. Числовая таксономия. Концепции эволюционной биологии. Концепция развития - фундамент эволюционной биологии.
Эволюция по Дарвину связана с реализацией трех факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора.
Современная биология и физико-химические методы. Физикохимическая биология. Метод изотопных индикаторов. Рентгеноструктурный анализ, электронно-микроскопические исследования.
Мембранная теория. Методы прижизненного анализа: радиоспектроскопия, скоростной рентгеноструктурный анализ, ультразвуковое зондирование.
Структурные уровни организации материи. Концепция структурных уровней. Биохимическая эволюция: этап синтеза исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы и состояния поверхности ранней Земли; этап формирования в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений - биополимеров, липоидов, углеводородов; самоорганизация сложных органических соединений, возникновение на их основе и эволюционное совершенствование процессов обмена веществом и воспроизводства органических структур данного состава, образование органических веществ. Зарождение простейшей клетки.
Литература:
Кузнецов В. И., Идлис Г. М., Гутина В. Н. Естествознание. - М., 2006.
Заренков Н. А. Теоретическая биология. - М., МГУ, 1988.
Вопросы к самопроверке:
1.Перечислите основные способы исследования традиционной биологии.
2.Кто и когда создал систему растительного и животного
33
мира?
3.Назовите основные факторы эволюционной теории Дарвина.
4.Какие основные физические и химические методы применяются для исследований биологических объектов?
5.В чем сущность метода изотопных индикаторов?
6.Какие процессы позволяют исследовать метод изотопных индикаторов?
7.Какие наблюдения позволили расшифровать молекулярное строение живой клетки?
8.В чем суть мембранной теории?
9.Каковы основные средства прижизненного анализа?
10.Каковы достижения современной физико-химической биологии?
11.Что такое структурные уровни организации материи?
12.Кто и когда предсказал концепцию структурных уровней?
13.Биохимическая эволюция — что это такое?
14.Каков возможный механизм образования органических веществ?
15.Каков возможней механизм зарождения простейшей клетки?
ТЕМА 14. Молекулярно-генетический и биосферный уровни организации материи.
Основополагающие жизненные системы: системы обмена вещества и системы воспроизводства материальных основ живой клетки. Физико-химическая основа таких систем одна и та же у всех живых организмов независимо от степени их сложности. Назначение обмена веществ — поддерживать уровень упорядоченности организма и его частей. Назначение белков в организме — служить катализатором для протекающих биохимических реакций, а также выполнять функции клеточных структурных элементов.
Система воспроизведения — хранитель закодированной информации, необходимой для построения нужного в данный момент времени белка. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). ДНК - хранительница генетической информации. РНК - ячейка информации ДНК и перенос ее в среду. Различие физических свойств живого и неживого
34
вещества, связанное с взаимодействием поляризованного света. Хиральность органических молекул. Наследственный аппарат и генная инженерия. Генная инженерия - искусство управления молекулой ДНК. ДНК - двойная спираль, связанная двумя "базовыми парами": тимин-аденин и цитозин-гуанин (число пар 3- 3,5 млрд). Гены индивидуальности. Геном — совокупность генов. Эволюция биосферы и генетическое родство. Перечень важнейших вех в развитии биосферы:
•появление простейших клеток - прокариотов;
•появление значительно более высокоорганизованных клеток-эукариотов;
•объединение клеток - эукариотов с образованием многоклеточных организмов, функциональная дифференциация клеток в организмах;
•появление организмов с твердыми скелетами, открывшее путь к образованию высших животных;
•возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирования мозга как центра сбора, переработки, хранения информации и управления на ее основе функционированием и поведением организмов;
•формирование разума как высшей формы деятельности мозга;
•образование социальной общности людей —
носителей разума.
Человек — феномен природы. Трансформация биосферы в ноосферу.
Литература:
Вернадский В. И. Начало и вечность жизни. - М.: Республика, 1989. Одум Ю. Экология. - М.: Мир, 2006. T.I, гл. 1-2.
Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. - М.: Наука, 1989.
Вопросы к самопроверке:
1.Назовите две основополагающие жизненные системы.
2.Какие функции выполняет система обмена веществ?
3.Как реализуются функции системы воспроизводства?
4.Кто и когда впервые создал модель структуры ДНК?
5.В чем заключается отличительная особенность органических соединений, порожденных жизнью?
6.Дайте характеристику генной инженерии.
35
7.Какие задачи уже решены с помощью генной инженерии?
8.Стареет ли генный аппарат?
9.Существуют ли гены индивидуальности?
10.Какие вехи в истории развития биосферы вы знаете?
11.Какая основная идея синтетической теории эволюции?
12.В чем сущность концепции научной мысли?
13.Чем отличается мозг человека от мозга ближайших родственников?
14.Какие условия необходимы для развития разума?
15.Что такое ноосфера?
ТЕМА 15. Современные проблемы энергетики.
Научное понимание энергии. Энергия — это общая количественная мера различных форм движения материи. Различные виды энергии: механическая, тепловая, химическая, электромагнитная, гравитационная, ядерная и т. Энергия - источник благосостояния. Особенности развития отечественной энергетики. Стратегия отечественной энергетики. Развитие атомной энергетики. Гелиоэнергетика. Энергия ветра. Геотермальные источники энергии. Энергия мирового океана. Энергетика будущего.
Литература:
Периодические издания:
-Промышленная энергетика. Ежемесячный производственнотехнический журнал, с 1994г.
-АВОК. Журнал по отоплению, кондиционированию, с 1990г.
-Энергосбережение. Ежеквартальный научно-технический журнал, с 1996г.
Вопросы к самопроверке:
1.Что такое энергия?
2.Почему энергия является источником благосостояния?
3.Как развивалась отечественная энергетика?
4.В чем положительные и отрицательные стороны гидроэлектроэнергетики?
5.В чем слабая сторона электростанций сверхбольших мощностей?
6.Каковы стратегические направления развития отечественной энергетики?
36
7.Каков вклад атомных электростанций в мировое производство электроэнергии?
8.Когда и где была построена первая атомная электростанция'?
9.Каковы перспективы развития отечественной атомной
энергетики?
10.На каких принципах работают гелиоэнергетические установки?
11.В какой стране наиболее развита Гелиоэнергетика?
12.Каковы перспективы развития ветроустановок?
13.Дайте краткую характеристику геотермальным источникам.
14.Охарактеризуйте энергетику будущего.
7. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ.
В соответствии с учебным планом студент должен написать одну контрольную работу или реферат. Их успешное выполнение является одним из условий допуска к сдаче зачета или экзамена.
Контрольная работа (реферат) выполняется на листах формата А4. Объем реферата 12-15 листов. При написании контрольной работы и реферата следует соблюдать стандартные требования к оформлению. Реферат должен иметь: титульный лист, оглавление, введение, в котором обоснована изучаемая проблема и обозначена цель, основное содержание, заключение. В конце реферата необходимо привести список используемой литературы не менее пяти источников, оформленный в соответствии с ГОСТ 7.1-84 "Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления".
При выполнении контрольной работы и реферата могут быть использованы пособия, приведенные в списке дополнительной литературы, также может быть использована и другая научная или учебная литература, раскрывающая содержание поставленных вопросов.
37
7.1.Задания для контрольной работы:
№1. Для выполнения задания необходимо ответить на 10 любых вопросов. Ответы должны быть аргументированными.
1.Объясните причину звучания скрипичной струны, когда по ней ведут смычком.
2.Если между двумя параллельно расположенными листами бумаги подуть, то они сходятся. Как это объяснить?
3.Хорошо известно, что удержать в вертикальном положении покоящийся велосипед сложно. В то же время на движущимся велосипеде удержать равновесие не представляет труда. Объясните причину.
4.На какой предельной глубине пловец еще может продолжать дышать через трубку? Чем определяется эта глубина?
5.Что именно происходит с вами, когда вы прикасаетесь к проводу, который находится под напряжением? Как степень опасности зависит от частоты тока?
6.Почему мы не проваливаемся сквозь пол? Какие силы удерживают нас?
7.Вы хорошо знакомы с полярными сияниями. Что является источником света в полярных сияниях? Что является причиной свечения? Что является источником энергии свечения?
8.В каких случаях вода собирается в капли, в каких нет? Что является причиной такого поведения воды?
9.В лифте висит маятник, который может совершать
круговые движения вокруг точки подвеса. Как будет вести себя качающийся маятник, если:
а) лифт опускается вниз с постоянной скоростью; б) лифт поднимается вверх с постоянной скоростью;
в)лифт движется ускоренно вниз с ускорением а, где a<g, a>g, a = g;
с) лифт поднимается с ускорением a вверх.
10.Что будет происходить с периодом колебания маятника, когда а возрастает?
11.Какие силы заставляют двигаться автомобиль, останавливаться движущейся автомобиль?
12.Определите первую и вторую космические скорости для Земли и для Луны.
13.Какое ускорение a сообщает Солнце телам, находящимся на Земле? С какой силой Солнце притягивает Вас?
38
14.Что легче удержать: пустое ведро в воздухе или полное в воде?
15.Давление в камере колеса велосипеда Р. На колесо ставят груз. Площадь соприкосновения камеры с жестким полом S. Найти массу груза М.
16.По диаметру Земли прорыта шахта. Найти период колебаний опущенного в эту шахту тела.
17.Какая сила является центростремительной при вращении планеты вокруг Солнца?
18.Чему равно ускорение силы тяжести на высоте, равной трем радиусам Земли?
19.Найти радиус орбиты спутника с периодом Т.
20.Почему в спутнике невесомость, как там измерить массу, как перелить воду из сосуда в сосуд, как изменить направление полета ракеты?
21.На покоящийся электрон из бесконечности со скоростью V летит другой электрон по прямой, соединяющей их. Определить минимальное расстояние между ними. Масса электрона те =9.11-10~31 кг, скорость V = 20.000 км/с, а заряд электрона е = 1.6-1019 Кл.
22.Над землей неподвижно висит ракета массы т. Скорость вытекающих из ракеты газов равна и. Определить мощность двигателя ракеты.
23.Блоха массы m сидит на конце иглы. Под каким углом должна прыгнуть блоха, чтобы попасть на другой конец иглы? Масса иглы М, длина иглы L, скорость блохи относительно стола V. Игла лежит на абсолютно гладком столе.
24.Ha какую высоту взлетит спутник, запущенный с поверхности Земли вертикально с первой космической скоростью?
25.С каким ускорением а надо двигать тележку, чтобы опрокинулся куб, лежащий на тележке?
а) трения нет; б) трение между кубом и тележкой велико;
в) коэффициент трения между кубом и тележкой К. 26.Почему при накачивании насосом шины, насос
разогревается?
27.С экватора в сторону Северного полюса запущена ракета, движущаяся с постоянной скоростью V. Определить (качественно и количественно) траекторию движения ракеты относительно поверхности Земли.
28.Какое отношение имеет эта задача к вращению фигуриста
39
на льду, к крутым правым берегам великих сибирских рек? 29.Описать форму поверхности вращающейся жидкости в
стакане и объяснить наблюдения, 30.Описать поведение чаинок и сахаринок в стакане чая на
разных стадиях раскручивания жидкости в стакане и ее торможении.
31.Объяснить трение между слоями газа или жидкости. Как температура газа или жидкости влияет на это трение?
32.В лифте находится ведро с водой, в котором плавает деревянный брусок. Как меняется уровень бруска относительно воды при ускорении и замедлении лифта?
№ 2. Дайте письменно краткие описания терминов.
Необходимо выбрать 20 любых терминов и дать им краткое толкование.
Адроны, аккреция, алгоритм; аннигиляция, аэробные организмы, барионы, биогеоценоз, биосфера, биота, биоценоз, бифуркация, валентность, вирусы, галактика, ген, гармония, геном, гидросфера, глюоны, гравитация, детерминизм, диссипация, евгеника; естественный отбор, живое вещество; иерархия, изомеры, изотропность, инвариант, ионизация, ионы; катастрофа, квазары, кварки, кибернетика, лептоны, липиды, литосфера, мантия Земли, мезоны, метагалактика, метафизика, мутация, наследственность, нейрон, нейтрино, ноосфера, нуклон, облучение; онтогенез, парсек, популяция, постулат, пульсары; рекомбинация, реликтовое излучение; самоорганизация; селекция, синтез, спин, стохастический процесс; урбанизация, фауна, флора, флюктуации, хромосомы; штамм, эволюция.
№ 3. Решите практическую задачу:
1.Что такое радуга? Почему появляется радуга?
2.Что представляет собой сухое трение и чем оно отличается от трения качения?
3.Почему на Земле возникают магнитные бури?
4.Что такое молния? Почему возникает гром? Что является причиной появления молнии?
5.Шаровая молния. Что вы знаете об этом?
6.Почему набегающая на берег волна иногда опрокидывается? Уединенные волны в океане. Что это?
8. Летом в высоких широтах вскоре после захода солнца на темном небе иногда появляются призрачные голубовато-
40