Geum.ru

Рабочая программа дисциплины «концепции современного естествознания. Физические основы»

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Содержание разделов дисциплины
Лабораторные занятия, дискуссия
Подобный материал:

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины


«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ»

для подготовки дипломированных специалистов по специальности

021100 - «Юриспруденция»
  1. Цели и задачи дисциплины.

Целью преподавания дисциплины “Концепции современного естествознания” является изучение студентами основополагающих представлений о строении материального мира и фундаментальных закономерностях в природе. Курс должен способствовать формированию у будущего специалиста научного мышления и расширению его научно-технического кругозора.

Главной задачей курса является овладение основными понятиями и законами, действующими в природе, получение представлений о фундаментальных концепциях современного естествознания и принципах научного моделирования природных явлений. Курс должен способствовать формированию у студентов ясного представления о физической картине мира как основе целостности и многообразия природы.

  1. Содержание разделов дисциплины

1. Введение

Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Научное познание материального мира и естествознание. Тенденции развития. Научный метод. Роль опыта. Язык науки и реальность. Классическая и неклассическая стратегии естественнонаучного мышления.

Панорама современного естествознания. Физика как наиболее фундаментальная среди других естественнонаучных дисциплин. Достижения современной физики и научно-технический прогресс. Экономическая эффективность внедрения новой техники и прогрессивных наукоемких технологий. Техногенное общество. Проблемы энергетики, ресурсов, экологии для современной цивилизации.

Роль моделей в процессе познания материального мира. Развитие и преемственность научных знаний.


2. Современные представления о фундаментальном строении материи

Иерархия объектов природы, микро-, макро-, мега-мир. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы: вещество и поле, частицы и волны. Фундаментальные элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия, их роль в образовании структурных уровней строения материи в нашей Вселенной: от кварк-лептонного уровня до макротел. Квантовая лестница природы. Вещество и антивещество. Физический вакуум, его креативная роль. Объединение взаимодействий.


3. Классическая физическая картина мира

Механическая форма движения материи. Классическая механика и границы ее применимости. Мир дискретных объектов (физика частиц) в классической механике: модели, кинематические и динамические характеристики, законы Ньютона. Основная задача механики. Основная задача механики. Концепция контролируемого воздействия. Законы сохранения импульса, момента импульса, энергии как фундаментальные законы природы, их связь с симметрией пространства и времени. Механическая картина мира.

Непрерывный и дискретный мир классической физики: вещество и электромагнитное поле. Электромагнитная картина мира. Электромагнитное поле: источники и силовые характеристики электрического и магнитного полей. Характер и взаимосвязь электрических и магнитных полей, электромагнитные волны. Многообразие диапазонов электромагнитного излучения. Приближения геометрической, волновой и квантовой оптики. Практическое использование электромагнитных и оптических явлений.


4. Основные представления релятивистской физики

Мир событий при малых и больших скоростях. Принципы относительности Галилея и Эйнштейна. Принцип постоянства скорости света. Относительность пространственных и временных интервалов. Парадокс близнецов. Целостное описание пространства-времени. Релятивистская динамика. Взаимосвязь массы, энергии и импульса. Энергия покоя, дефект масс. Энергетика химических и ядерных реакций. Инварианты классической и релятивистской физики.

Понятие об общей теории относительности. Геометрия и гравитация. Космологические проблемы общей теории относительности. Черные дыры. Расширяющаяся Вселенная. Будущее Вселенной.


5. Квантовая физика – физика микромира

Корпускулярно-волновой дуализм свойств материи. Волновые свойства микрочастиц. «Кентавры» микромира. Принципы неопределенности и дополнительности Вероятностное описание квантовых объектов. Волновая функция. Квантовые числа. Распределение электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов. Тождественность микрочастиц. Квантовое состояние и принцип суперпозиции. Концепция неконтролируемого воздействия и единство объекта и его окружения.


6. Макросистемы. Статистический и термодинамический методы

Макросистемы. Термодинамический и статистический методы изучения макросистем. Динамические и статистические закономерности в природе. Вероятность как атрибут сложных систем. Тепловое равновесие и флуктуации. Неравновесные состояния и релаксация. Внутренняя энергия, температура, энтропия (термодинамическое и вероятностное определения).

Порядок и беспорядок в природе. Энтропия как мера беспорядка. Природа необратимости. Направление процессов в природе и закон возрастания энтропии.

  1. Эволюционно-синергетические представления в естествознании

Самоорганизация в природе. Открытые системы, обмен энергией, энтропией, информацией. Роль нелинейности и диссипации. Неравновесные диссипативные системы. Энтропия и информация. Живые системы против энтропии.

Эволюционно-синергетические принципы развития материи и природных систем. Направленный характер развития природы – от простого к сложному. Универсальные модели эволюции. Развивающаяся Вселенная: от Большого Взрыва до образования галактик и звезд. Космологическая и галактическая стрелы времени. Эволюция звезд (звездная стрела времени). Происхождение Солнечной системы.

Гуманитарные приложения синергетики. Ноосфера. – человек и эволюция Земли. Принципы универсального эволюционизма и проблемы коэволюции. Конвергенция естественнонаучного и гуманитарного знания – путь к единой культуре.

  1. Лабораторные занятия, дискуссия

Лабораторные занятия проводятся в лабораторном физическом практикуме кафедры физики, где студенты изучают физические явления на компьютерных моделях по темам:: элементарные частицы (лептоны, кварки, мезоны, барионы), радиоактивность (альфа- и бета – распады, дозиметрия).

Дискуссия проводится по наиболее актуальным проблемам естествознания, по которым студенты готовят рефераты с их последующим обсуждением.

Примерный перечень тем рефератов:
  1. Естественнонаучные исследования, удостоенные Нобелевской премии.
  2. Этические проблемы естествознания.
  3. Эволюция представлений о пространстве и времени.
  4. Принципы симметрии и законы сохранения.
  5. Законы природы и юридические законы.
  6. История открытия элементарных частиц.
  7. Современные «единые модели мироздания» и перспективы физики микромира.
  8. Дискретность и непрерывность в природе.
  9. Принцип дополнительности в физике и гуманитарных науках.
  10. Вакуум, его креативная роль.
  11. Фундаментальные константы и устойчивость Вселенной. Антропный принцип.
  12. Энтропия и ее роль в построении современной картины мира.
  13. Порядок и беспорядок в природе.
  14. Необратимость процессов в природе и «стрела времени».
  15. Космологические аспекты общей теории относительности.
  16. Сценарии происхождения Вселенной..
  17. Будущее Вселенной.



  1. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
    1. Рекомендуемая литература

а) основная литература:
  1. Трофимова Т.И. Курс физики. М., Высшая школа, 1994.
  2. Любутина Л.Г., Нагаев В.Б. Физическая картина мира. Фундаментальное строение материи. Методическое пособие кафедры физики РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. М., 2003.

б) дополнительная литература:
  1. В. Крейчи. Мир глазами современной физики. -М., Мир, 1984.
  2. С. Хокинг. Краткая история времени.  СПб: Амфора, 2001.
  3. В.К. Воронов, М.В. Гречнева, Р.З. Сагдеев. Основы современного естествознания. –М., Высшая школа, 1999.
    1. Средства обеспечения освоения дисциплины
  • Мультимедийное сопровождение лекционного курса (мультимедийное оборудование PT-L595 EA фирмы Panasonic): 1) демонстрация научно-популярных фильмов по физике (комплект видеостудии «КВАРТ»); 2) компьютерные лекционные демонстрации (мультимедийный курс «Открытая физика» фирмы НЦ Физикон); 3) компьютерные модели физических явлений.
  • Лекционные демонстрационные опыты (банк лекционных демонстраций кафедры физики содержит более 200 лекционных демонстраций по всем разделам курса физики).
  • Компьютерные лабораторные работы по всем разделам курса.