- •Центральный филиал
- •Введение
- •Объем предмета и виды учебной работы
- •Тематический план
- •Программа курса Введение в дисциплину «Естествознание»
- •Тема 1. Введение в дисциплину «Естествознание». Значение естествознания для профессиональной подготовки
- •Тема 2. Основы естественнонаучного познания
- •Тема 3. Естественнонаучные законы природы
- •Раздел I. Физика – наука о движении и взаимодействии тел
- •Тема 4. Механическое движение. Законы Ньютона.
- •Тема 5. Закон всемирного тяготения. Закон сохранения механической энергии
- •Тема 6. Основы термодинамики
- •Тема 7. Основы электродинамики
- •Тема 8. Основы электромагнетизма
- •Тема 9. Основы оптики
- •Раздел II. Химия – наука о веществах
- •Тема 10. Значение химии. Введение в химию
- •Тема 11. Химические реакции неорганических веществ
- •Тема 12. Химические особенности кислорода и водорода. Их значение для человека
- •Тема 13. Растворение твердых веществ и газов
- •Тема 14. Теоретические основы органической химии
- •Тема 15. Предельные и непредельные углеводороды
- •Тема 16. Ароматические углеводороды, спирты и карбоновые кислоты
- •Тема 17. Основные жизненно-необходимые вещества в организме человека
- •Раздел III. Биология – наука о жизни (живой природе)
- •Тема 18. Общие представления о жизни (живой природе)
- •Тема 19. Уровни организации живой природы. Эволюция живого
- •Тема 20. Клетка – единица строения и жизнедеятельности организма
- •Тема 21. Системы органов человека и их функционирование
- •Тема 22. Индивидуальное развитие организма
- •Тема 23. Предупреждение заболеваний органов человека
- •Раздел IV. Основы экологических знаний
- •Тема 24. Основы экологических знаний. Значение и проблемы загрязнения воды
- •Тема 25. Значение атмосферы и проблемы ее загрязнения
- •Тема 26. Экология питания человека
- •Планы уроков Введение в Естествознание
- •Тема 1. Введение в дисциплину «Естествознание». Значение естествознания для профессиональной подготовки.
- •1. Введение в дисциплину «Естествознание».
- •2. Основные науки о природе (физика, химия, биология, экология), их сходство и отличия.
- •3. Значение естествознания для профессиональной подготовки.
- •Тема 2. Основы естественнонаучного познания.
- •1. Основы научной деятельности.
- •2. Структура научного познания.
- •3. Основные методы научного исследования.
- •Тема 3. Естественнонаучные законы природы.
- •1. Объективные законы природы – основа естествознания.
- •2. Дискретная (атомно-молекулярная) основа движения и взаимодействия тел и веществ.
- •Раздел I. Физика – наука о движении и взаимодействии тел.
- •Тема 4. Механическое движение. Законы Ньютона.
- •1. Физика и ее научный предмет.
- •2. Механика. Механическое движение.
- •3. Законы динамики Ньютона.
- •Тема 5. Закон всемирного тяготения. Закон сохранения механической энергии.
- •1. Закон всемирного тяготения. Силы в природе: упругость, трение, сила тяжести.
- •2. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
- •3. Закон сохранения механической энергии. Потенциальная и кинетическая энергия.
- •4. Работа и мощность.
- •5. Механические волны, звук.
- •Тема 6. Основы термодинамики.
- •1. Агрегатные состояния физических тел.
- •2. Тепловые процессы.
- •3. Закон сохранения энергии в тепловых процессах. Законы термодинамики.
- •4. Тепловые машины, их применение.
- •Тема 7. Основы электродинамики.
- •1. Электричество. История открытия.
- •2. Основы электродинамики.
- •3. Постоянный электрический ток.
- •Тема 8. Основы электромагнетизма.
- •1. Основы электромагнетизма.
- •2. Переменный электрический ток.
- •3. Электромагнитные волны.
- •Тема 9. Основы оптики
- •1. Развитие представлений о природе света.
- •2. Законы прямолинейного распространения света.
- •3. Дисперсия света. Цвет и свет.
- •4. Волновые свойства света.
- •5. Свет как поток частиц.
- •Раздел II. Химия – наука о веществах.
- •Тема 10. Значение химии. Введение в химию.
- •1. Общие теоретические основы химии.
- •2. Развитие химии, как науки. Исторический экскурс.
- •3. Химия наука о веществах.
- •Тема 11. Химические реакции неорганических веществ.
- •1. Химические особенности неорганических веществ.
- •2. Разновидности химических реакций.
- •Тема 12. Химические особенности кислорода и водорода. Их значение для человека.
- •1. Кислород и его химические свойства.
- •2. Применение кислорода.
- •3. Водород и его химические свойства.
- •4. Применение водорода.
- •Тема 13. Растворение твердых веществ и газов.
- •1. Растворение и растворы.
- •2. Понятие растворимости вещества.
- •3. Концентрация раствора.
- •4. Поведение веществ в растворах.
- •Тема 14. Теоретические основы органической химии.
- •1. Органические соединения и их значение.
- •2. Основы теории строения органических соединений.
- •Тема 15. Предельные и непредельные углеводороды.
- •1. Предельные углеводороды.
- •2. Непредельные углеводороды.
- •Тема 16. Ароматические углеводороды, спирты и карбоновые кислоты.
- •1. Ароматические углеводороды.
- •2. Спирты и карбоновые кислоты.
- •Тема 17. Основные жизненно-необходимые вещества в организме человека.
- •1. Органические вещества в организме (белки) и их значение.
- •2. Органические вещества в организме (жиры и углеводы) и их значение.
- •Раздел III. Биология – наука о жизни (живой природе).
- •Тема 18. Общие представления о жизни (живой природе).
- •1. Биология – естественная наука.
- •2. Понятие жизни и организма.
- •Тема 19. Уровни организации живой природы. Эволюция живого.
- •1. Уровни организации живой природы.
- •2. Биосфера – глобальная экосистема Земли, источник жизни.
- •3. Эволюция живого. Движущие силы эволюции.
- •Тема 20. Клетка – единица строения и жизнедеятельности организма.
- •1. Определение клетки. История открытия.
- •2. Строение клетки. Обмен веществ и энергетическая функция.
- •3. Молекула днк – носитель наследственной информации.
- •Тема 21. Системы органов человека и их функционирование.
- •Тема 22. Индивидуальное развитие организма.
- •1. Онтогенез человека – индивидуальное развитие.
- •2. Этапы развития человека в онтогенезе.
- •3. Половое созревание. Продолжение жизни.
- •Тема 23. Предупреждение заболеваний органов человека.
- •1. Предупреждение пищевых отравлений.
- •3. Болезни органов дыхания и их профилактика.
- •4. Причины нарушения осанки и развития плоскостопия.
- •5. Влияние наркогенных веществ на развитие и здоровье человека.
- •Раздел IV. Основы экологических знаний.
- •Тема 24. Основы экологических знаний. Значение и проблемы загрязнения воды.
- •1. Экология как наука.
- •2. Вода и ее свойства.
- •Тема 25. Значение атмосферы и проблемы ее загрязнения.
- •1. Понятие воздуха и атмосферы.
- •2. Воздействие атмосферы Земли на организм человека.
- •3. Понятие и типы климата. Климатические пояса Земли.
- •4. Экология атмосферы.
- •Тема 26. Экология питания человека.
- •1. Экология питания человека.
- •2. Значение витаминов для организма.
- •3. Пищевые добавки и генетически модифицированные организмы.
- •Методические рекомендации по изучению учебного предмета и организации самостоятельной работы студентов
- •Целями выполнения письменных домашних заданий в 1 семестре является:
- •Порядок и правила выполнения и оформления письменных домашних заданий по естествознанию в 1-м семестре.
- •Обязательные правила оформления письменных домашних заданий.
- •Структура ответов при решении задач письменных домашних заданий
- •Критерии оценки письменных домашних заданий в 1 семестре.
- •Примерные варианты письменных домашних заданий в первом семестре: Письменное домашнее задание №1
- •Письменное домашнее задание №2
- •Письменное домашнее задание №3.
- •Порядок и правила выполнения и оформления письменных домашних заданий по естествознанию во 2-м семестре.
- •Критерии оценки письменных домашних заданий во 2 семестре.
- •Примерные направления исследований для выполнения письменных домашних заданий по естествознанию во втором семестре.
- •Глава 1 с выводами (пдз №5 и №6)
- •Глава 2 с выводами – третья (практическая) задача решается в процессе выполнения пдз№7.
- •Вопросы для подготовки к дифференцированному зачету
- •Литература
3. Электромагнитные волны.
Электромагнитное поле. Электромагнитное поле - особая форма материи, через которую осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.
Электромагнитная волна. Электромагнитная волна – это распространяющееся в пространстве электромагнитное поле, в определенном направлении, в частотном диапазоне и конечной скоростью, зависящими от свойств среды.
Исследования электромагнитных волн Д. Максвеллом и Г. Герцем. Теорию электромагнитной волны и электромагнитного поля впервые обосновал (1864г.) Джеймс Максвелл. Он показал, что электрические и магнитные поля существуют вместе. Дж. Максвелл доказал, что переменный ток создает переменное магнитное поле, которое в свою очередь создает переменное электрическое поле и т.д. Поддерживая в проводнике переменный ток, который периодически изменяется по величине и направлению, Герц получил непрерывное излучение электромагнитных волн.
Электромагнитная волна как процесс взаимосвязанного изменения векторов Е и В. Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического (Е) и магнитного (В) полей, направленных перпендикулярно лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля.
Два условия электромагнитного волнового процесса. Для электромагнитного волнового процесса необходимы два условия: излучение волн и их прием.
Изобретение радио. А.С. Попов. Изобретение первого радиоприемного устройства принадлежит А.С. Попову. В своих опытах А. Попов использовал заземлённую мачтовую антенну, изобретённую в 1893 году Теслой. А.С. Попов (1859 – 1906) - русский физик и электроротехник, профессор, изобретатель, Почётный инженер-электрик (1899). Один из изобретателей радио.
Свойства электромагнитной волны. Электромагнитные волны являются поперечными – колебания векторов напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
Синфазность напряженностей Е и В в распространяющейся волне. Е – напряженность электрического поля; В - напряженность магнитного поля. Скорость волны С направлена вдоль оси X. Векторы E и B в каждой точке оси X совершают синусоидальные колебания вдоль осей Y и Z соответственно, меняясь при этом синфазно.
Длина электромагнитной волны. Длина волны λ - это расстояние между двумя ближайшими точками оси X, в которых колебания значений поля происходят в одинаковой фазе (например, между двумя ближайшими максимумами поля).
Частота электромагнитной волны. Частотой электромагнитной волны называется частота, с которой меняются значения E и B в данной точке пространства. Частота волны совпадает с частотой колебаний излучающего заряда.
Основные свойства волновых процессов в электромагнитном поле. Экспериментально было выяснено, что электромагнитным волнам присущи те же основные свойства, что и другим видам волновых процессов: 1. Отражение; 2. Поглощение; 3. Преломление; 4. Интерференция; 5. Дифракция.
Отражение электромагнитной волны. Электромагнитные волны отражаются от металлического листа – это было обнаружено ещё Герцем. Угол отражения при этом равен углу падения.
Поглощение электромагнитной волны. Электромагнитные волны частично поглощаются при прохождении сквозь диэлектрик.
Преломление электромагнитной волны. Электромагнитные волны меняют направление распространения при переходе из воздуха в диэлектрик (и вообще на границе двух различных диэлектриков).
Интерференция электромагнитной волны. Герц определил, что из двух волн первая приходила к приёмному вибратору непосредственно от излучающего вибратора, вторая - после отражения от металлического листа.
Дифракция электромагнитной волны. Электромагнитные волны огибают препятствия, размеры которых соизмеримы с длиной волны.
Демонстрации:
Силовые линии магнитного поля.
Защита Земли магнитным полем от солнечной радиации.
Опыт Ханса Эрстеда.
Опыты с магнитным полем Анри Ампера.
Устройство и работа электродвигателя.
Опыт Фарадея переменным магнитным полем.
Опыт Фарадея с индукционным током.
Генератор переменного электрического тока Фарадея.
Устройство и работа трансформатора.
Кипячение воды трансформатором.
Контрольные вопросы
Сформулируйте физические характеристики магнитного поля тока.
Объясните, в чем основная силовая характеристика магнитного поля.
Определите доказательно на примерах, в чем значение магнитного поля для жизни на Земле.
Сформулируйте закон взаимодействия электрических токов - закон Ампера.
Дайте определение электродвигателю.
Дайте определение переменному электрическому току.
Раскройте физические характеристики явления электромагнитной индукции.
Раскройте значение открытия Фарадеем электромагнитной индукции.
Назовите выводы Фарадея о существовании индукционного электрического тока.
Сформулируйте понятие и дайте определение индукционному электрическому току.
Назовите теоретические выводы М. Фарадея об электромагнитной индукции.
Дайте определение электромагнитной индукции.
Дайте определение генератору переменного электрического тока.
Дайте определение и назовите основные элементы электрогенератора.
Покажите на примерах использование электрогенераторов в промышленных целях.
Каким образом электроэнергия передается на дальние расстояния?
Дайте определение трансформатору.
Назовите основные исторические этапы создания трансформаторов.
Дайте определение электромагнитной волны.
Дайте определение электромагнитному полю.
Покажите доказательно значение исследований электромагнитных волн Д. Максвеллом и Г. Герцем.
Объясните векторные особенности электромагнитной волны как процесса взаимосвязанного изменения векторов Е и В.
Назовите два условия электромагнитного волнового процесса.
Значение исследований А.С. Попова в изобретении радио.
Определите физические свойства электромагнитной волны.
Что такое синфазность напряженностей Е и В в распространяющейся волне?
Объясните смысл понятия: «Длина электромагнитной волны».
Объясните смысл понятия: «Частота электромагнитной волны».
Сформулируйте основные свойства волновых процессов в электромагнитном поле.
Охарактеризуйте физическими терминами суть отражения электромагнитной волны.
Охарактеризуйте физическими терминами суть поглощения электромагнитной волны.
Охарактеризуйте физическими терминами суть преломления электромагнитной волны.
Охарактеризуйте физическими терминами суть интерференции электромагнитной волны.
Охарактеризуйте физическими терминами суть дифракции электромагнитной волны.
Литература:
1. Ахмедова Т.И., Мосягина О.В. Естествознание: Учебное пособие / Т.И. Ахмедова, О.В. Мосягина. – М.: РАП, 2012. – С. 51-84.