Sovremennaya astronomiya i metodika ee prepodavaniya
| << Predydushaya |
OSOBENNOSTI POSTROENIYa SPECKURSA "NEBESNAYa MEHANIKA" DLYa STUDENTOV-FIZIKOV V SOVREMENNYH USLOVIYaH DEYaTEL'NOSTI PEDAGOGIChESKIH VUZOV ROSSII
Perov N.I.
Yaroslavskii gosudarstvennyi
pedagogicheskii universitet, Yaroslavl'
E-mail: perov@yspu.yar.ru
Nebesnaya mehanika – zamechatel'nyi razdel astronomii o dvizhenii nebesnyh tel v gravitacionnyh polyah. (Professor V.V.Radzievskii emocional'no podcherkival: osnovnaya sila v astronomicheskoi Vselennoi – sila vsemirnogo tyagoteniya, a vse ostal'nye sily - "ot lukavogo"). Krome gravitacionnyh sil uchityvayutsya – soprotivlenie atmosfer nebesnyh tel, svetovoe davlenie, elektromagnitnye sily, izmenenie massy i voznikayushie pri etom reaktivnye sily. Nebesnymi telami pri etom yavlyayutsya razlichnye real'no sushestvuyushie kosmicheskie obrazovaniya: Solnce, Luna, planety i komety, asteroidy, meteory, zvezdy, galaktiki i skopleniya galaktik. V nashe vremya k nebesnym telam estestvenno prichislit' iskusstvennye sputniki Zemli i kosmicheskie apparaty, kotorye peremeshayutsya v prostranstve-vremeni pod deistviem estestvennyh sil prirody, no dvizheniem kotoryh, v ryade sluchaev, mozhno upravlyat' pri pomoshi special'nyh dvigatelei. Nerazryvno svyazannaya s astrometriei i astrofizikoi nebesnaya mehanika predstavlyaet nezavisimyi (samostoyatel'nyi) razdel sovremennoi astronomii [1-22].
Osnovnymi zadachami nebesnoi mehaniki yavlyayutsya: a) zadacha n- tel, vklyuchaya rassmotrenie kachestvennyh osobennostei dvizheniya i ego ustoichivost'; b) opredelenie astronomicheskih postoyannyh; v) sostavlenie efemerid (tablic polozhenii nebesnyh tel cherez ravnye promezhutki vremeni); g) novye zadachi nebesnoi mehaniki uchityvayut effekty obshei teorii otnositel'nosti v dvizhenii estestvennyh i iskusstvennyh nebesnyh tel. S nebesnoi mehanikoi tesno svyazana astrodinamika (kosmodinamika), kotoraya izuchaet dvizhenie iskusstvennyh nebesnyh tel [1], [2], [3], [5].
Novyi rascvet nebesnoi mehaniki vyzvali sozdanie iskusstvennyh nebesnyh tel - iskusstvennyh sputnikov i mezhplanetnyh kosmicheskih apparatov (po dannym kosmicheskogo Centra Goddarda NASA s 4 oktyabrya 1957 g. po 30 sentyabrya 1984 g. zapusheno 15348 kosmicheskih letatel'nyh apparatov) [11], [13-15] i shirokoe primenenie bystrodeistvuyushih EVM. V rezul'tate rasshirilsya krug lic, interesuyushihsya nebesnoi mehanikoi i ee prilozheniyami, i poyavilsya novyi podhod – chislennye metody i chislennoe modelirovanie - resheniya nebesnomehanicheskih zadach.
Studentam fiziko-matematicheskogo fakul'teta YaGPU predlagaetsya kurs nebesnoi mehaniki v ob'eme 60 chasov [1]: na lekcii otvoditsya 24 chasa, na laboratorno-prakticheskie zanyatiya –10 chasov, a ostal'nye uchebnye chasy - na poiskovo-issledovatel'skuyu rabotu, v hode kotoroi reshayutsya nauchno-znachimye zadachi, gotovyatsya doklady na vuzovskie, Rossiiskie i Mezhdunarodnye astronomicheskie konferencii, a takzhe - publikacii v astronomicheskie izdaniya razlichnogo urovnya i zayavki dlya uchastiya v raznoobraznyh studencheskih nauchnyh konkursah [23].
Dlya sushestvennogo oblegcheniya ponimaniya predmeta studentami, pri ogranichennom kolichestve uchebnyh chasov, osoboe znachenie imeet chetkoe vydelenie treh osnovnyh metodov issledovaniya povedeniya nebesnomehanicheskih sistem: kachestvennyh, kolichestvennyh i formalisticheskih. (Pri etom predpolagaetsya, chto speckurs po nebesnoi mehanike chitaetsya studentam posle kursa klassicheskoi mehaniki). Kachestvennye metody – naibolee izyashnye, a inogda i naibolee moshnye, (primenyayutsya pri issledovanii ustoichivosti, integriruemosti, sushestvovanii kompaktnyh reshenii); formalisticheskie metody sluzhat osnovoi dlya klassicheskoi nebesnoi mehaniki (osnovany na razlozhenii v ryady); a kolichestvennye metody yavlyayutsya naibolee populyarnymi pri poiske chastnyh reshenii zadach, bez issledovaniya povedeniya dinamicheskih sistem (dayut chastnoe reshenie v prostoi forme: sistemu chisel, predstavlyayushih koordinaty kak funkcii vremeni, i sootvetstvuyut eksperimentirovaniyu v dinamike) [1], [2], [5].
Pri rassmotrenii v pedvuze metodov nebesnoi mehaniki, neobhodimo proizvodit' sokrashenie gromozdkih vyvodov formul, harakternyh dlya rabot po klassicheskoi nebesnoi mehanike. V pedagogicheskom universitete sleduet otdat' predpochtenie vektornym metodam izlozheniya osnov nebesnoi mehaniki, obrashaya vnimanie studentov na umenie analizirovat' fizicheskuyu sushnost' toi ili inoi zadachi i illyustriruya uchebnyi material tablicami i grafikami, postroennymi s pomosh'yu EVM.
Na osnovanii pedagogicheskogo opyta avtor prishel k vyvodu, chto studenty vsegda proyavlyayut bol'shoi interes k istorii razvitiya nebesnoi mehaniki, bogatoi svoimi tradiciyami. Poetomu v hode izlozheniya materiala sovershayutsya sootvetstvuyushie istoricheskie ekskursy (s uchetom speckursov "Istoriya fiziki" i "Istoriya astronomii", chitaemyh v YaGPU).
Dlya studentov, kotorye zhelayut detal'no oznakomit'sya s vyvodami razlichnyh nebesnomehanicheskih analiticheskih vyrazhenii, organizuyutsya zanyatiya v vide tvorcheskih konsul'tacii.
Dlya povysheniya effektivnosti uchebno-issledovatel'skoi i nauchno-issledovatel'skoi raboty studentov im predlagaetsya osvoit' odnu iz sistem raboty s bukvennymi vyrazheniyam "REDUCE", "MATHEMATICA", "MAPLE".
Obsuzhdenie tonkih i special'nyh zadach o dvizhenii iskusstvennyh i estestvennyh nebesnyh tel studenty mogut naiti v stat'yah, publikuemyh v otechestvennyh i zarubezhnyh astronomicheskih izdaniyah, vklyuchaya bazy dannyh seti "INTERNET".
Razrabotannaya avtorom sistema zadach po nebesnoi mehanike i astrodinamike [4] dlya budushih uchitelei fiziki (astronomii), obespechivaet zakreplenie znanii, priobretaemyh imi na lekcionnyh zanyatiyah, i sposobstvuet vyrabotke umenii i navykov v provedenii samostoyatel'nyh nauchno-znachimyh astronomicheskih issledovanii.
Literatura:
- Roi A. Dvizhenie po orbitam. M.:Mir, 1981. 544 s.
- Duboshin G.N. Nebesnaya mehanika. Osnovnye zadachi i metody. M.: Nauka, 1975. 799 s.
- Spravochnoe rukovodstvo po nebesnoi mehanike i astrodinamike /Duboshin G.N. M.: Nauka, 1976. 862 s.
- Perov N.I. Astronomicheskie zadachi. Yaroslavl': YaGPI, 1993. S. 29-55.
- Sebehei V. Teoriya orbit. Ogranichennaya zadacha treh tel. M.: Nauka, 1982. 650 s.
- Subbotin M.F. Vvedenie v teoreticheskuyu astronomiyu. M.: Nauka, 1968.
- Uintner A. Analiticheskie osnovy nebesnoi mehaniki. M.: Nauka, 1967. 524 s.
- Shtifel' E., Sheifele T. Lineinaya i regulyarnaya nebesnaya mehanika. M.: Nauka, 1975. 304 s.
- Zigel' K. Lekcii po nebesnoi mehanike. M.: Inostrannaya literatura, 1959. 320 s.
- Aksenov E.P. Special'nye funkcii v nebesnoi mehanike. M.: Nauka, 1986. 320 s.
- Aksenov E.P. Teoriya dvizheniya iskusstvennyh sputnikov Zemli. M.: Nauka, 1977. 360 s.
- Markeev A.G. Tochki libracii v nebesnoi mehanike i kosmodinamike. M.: Nauka, 1978. 312 s.
- Herrik S. Astrodinamika. M.: Mir, 1976. T. 1 – 3.
- King-Hili D. Teoriya orbit iskusstvennyh sputnikov v atmosfere. M.: Mir, 1966. 360 s.
- Chernyavskii G.M., Bartenev V.A., Malyshev A.A. Upravlenie orbitoi stacionarnogo sputnika. M.: Mashinostroenie, 1984. 144 s.
- Chechel'nickii A.M. Ekstremal'nost', ustoichivost', rezonansnost' v astrodinamike i kosmonavtike. M.: Mashinostroenie, 1980. 312 s.
- Merkin D.R. Vvedenie v teoriyu ustoichivosti dvizheniya. M.: Nauka, 1987. 304 s.
- Referativnyi zhurnal "Astronomiya". M.: VINITI, 2000-2004.
- Referativnyi zhurnal "Issledovanie kosmicheskogo prostranstva". M.: VINITI, 2000-2004.
- Astronomicheskii zhurnal RAN. M.: Nauka, 2004.
- Pis'ma v Astronomicheskii zhurnal RAN. M.: Nauka, 2004.
- Astronomicheskii vestnik RAN. M.: Nauka, 2004.
- Perov N.I. , Proshlecova M.V. Rol' astronomicheskih nauchno-znachimyh otkrytii studentov i shkol'nikov v povyshenii urovnya znachimosti predmeta "Astronomiya" v Rossiiskoi sisteme obrazovaniya / Materialy III Vseross. nauchno-prakt. konf. "Sovremennaya astronomiya i metodika ee prepodavaniya" (27-29 marta 2002 g. S-Pb., RGPU). S.-Pb.: RGPU, 2002. S. 76 – 82.
| << Predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
metodika prepodavaniya - metodicheskie materialy - konferencii - prepodavanie astronomii
Publikacii so slovami: metodika prepodavaniya - metodicheskie materialy - konferencii - prepodavanie astronomii | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
