2к ПМ 231300 Солнечная система

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Солнечная система»
для направления 231300.62 "Прикладная математика" подготовки бакалавров
Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет Прикладной математики и кибернетики
Программа дисциплины
СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
для направления 231300.62 «Прикладная математика»
подготовки бакалавра
Автор программы:
Федяев К.С., к.ф.-м.н., доцент кафедры «Механика и математическое моделирование»
Одобрена на заседании кафедры «Механика и математическое моделирование» «29» августа 2014 г
Зав. кафедрой Чумаченко Е.Н.
Москва, 2014
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедрыразработчика программы.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Солнечная система»
для направления 231300.62 "Прикладная математика" подготовки бакалавров
1. Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к
знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных
ассистентов и студентов направления 231300.62 «Прикладная математика» подготовки бакалавров,
изучающих дисциплину «Солнечная система».
Программа разработана в соответствии с:
• ФГОС;
• образовательной программой 231300.62 «Прикладная математика» подготовки бакалавров;
• рабочим учебным планом университета по направлению подготовки 231300.62 «Прикладная
математика», утвержденным в 2014г.
2. Цели освоения дисциплины
Цель преподавания дисциплины – дать студентам представление о различных разделах и
методах современной астрономической науки.
Изучаются: важнейшие понятия астрономии и небесной механики: данные о планетах, их
спутниках, кометах, астероидах и метеоритах; основные понятия небесной механики и законы
движения небесных тел. Рассматриваются современные достижения в этой науке.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
• знать
- основные законы движения небесных тел;
- основные понятия небесной механики;
- кеплеровские законы движения небесных тел;
- основные понятия планетной астрономии;
- состав и строение Солнечной системы;
• уметь
- составлять уравнения движения небесных тел;
- решать задачи по оценке орбитальных параметров планет и астероидов с использованием
законов Кеплера;
• иметь навыки (приобрести опыт)
- расчета параметров орбиты небесных тел;
- вычисления координат небесных тел на небесной сфере.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Компетенция
Способность владеть
Код по
ФГОС/
НИУ
Дескрипторы – основные признаки
освоения (показатели достижения
результата)
Формы и методы обучения,
способствующие
формированию и развитию
компетенции
ОК-1
Дает определение,
Лекционные и
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Солнечная система»
для направления 231300.62 "Прикладная математика" подготовки бакалавров
Формы и методы обучения,
способствующие
формированию и развитию
компетенции
Код по
ФГОС/
НИУ
Дескрипторы – основные признаки
освоения (показатели достижения
результата)
культурой мышления,
умение аргументировано и
ясно строить устную и
письменную речь
Способность и готовность
ОК-10
к письменной и устной
коммуникации на родном
языке
Способность работы с
ОК-15
информацией из различных
источников, включая
сетевые ресурсы сети
Интернет, для решения
профессиональных и
социальных задач
способность демонстрации
ПК-1
общенаучных базовых
знаний естественных наук,
математики и
информатики, понимание
основных фактов,
концепций, принципов
теорий, связанных с
прикладной математикой и
информатикой
способность приобретать
ПК-2
новые научные и
профессиональные знания,
используя современные
образовательные и
информационные
технологии
способность понимать и
ПК-3
применять в
исследовательской и
прикладной деятельности
современный
математический аппарат
способность осуществлять ПК-6
целенаправленный поиск
информации о новейших
научных и
технологических
достижениях в сети
Интернет и из других
источников
обосновывает, интерпретирует,
оценивает
семинарские занятия,
написание реферата и
самостоятельная работа
Распознает, использует,
владеет, применяет,
интерпретирует
Воспроизводит, распознает,
использует, владеет, применяет,
представляет связи,
интерпретирует
Лекционные и
семинарские занятия,
написание реферата и
самостоятельная работа
Лекционные и
семинарские занятия,
написание реферата и
самостоятельная работа
Воспроизводит, распознает,
использует, владеет, применяет,
представляет связи,
интерпретирует
Лекционные и
семинарские занятия,
написание реферата и
самостоятельная работа
Компетенция
Распознает, использует,
владеет, применяет,
интерпретирует
Лекционные и
семинарские занятия,
написание реферата и
самостоятельная работа
Распознает, использует,
владеет, применяет,
интерпретирует
Лекционные и
семинарские занятия,
написание реферата и
самостоятельная работа
Воспроизводит, распознает,
использует, владеет, применяет,
представляет связи,
интерпретирует
Лекционные и
семинарские занятия,
написание реферата и
самостоятельная работа
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Солнечная система»
для направления 231300.62 "Прикладная математика" подготовки бакалавров
4. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к вариативной части дисциплин по выбору гуманитарного,
социального и экономического цикла.
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:
• курс общей физики;
• математический анализ.
Для освоения учебной дисциплины студенты должны владеть следующими знаниями и
компетенциями:
• понимание концепций и абстракций, способность использовать на практике базовые
математические дисциплины;
• понимание концепций и основных законов естествознания, в частности, физики.
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении
следующих дисциплин:
• астромеханика;
• модели планетарной защиты;
• моделирование движения многих тел.
5. Тематический план учебной дисциплины
№
Название раздела
Всего
часов
Аудиторные часы
СамостояПрактиче
тельная
Семин
Лекции
ские
работа
ары
занятия
1
Введение в курс. Законы Кеплера
8
2
2
4
2
Задача двух тел
20
4
4
12
3
Понятие о возмущенном движении. Задача
трех тел
14
2
2
10
3
Основные сведения из сферической
астрономии
18
2
4
12
4
Эволюция звезд и планет. Строение
Солнца
14
2
Планеты и их спутники
16
2
2
12
Малые тела Солнечной системы
18
2
2
14
Итого
108
16
16
76
12
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Солнечная система»
для направления 231300.62 "Прикладная математика" подготовки бакалавров
6. Формы контроля знаний студентов
Тип контроля
Форма контроля
Модуль
1
Текущий
(неделя)
Итоговый
6.1
Реферат
Параметры
2
5
неделя
Самостоятельная
работа
Экзамен
√
устный
Критерии оценки знаний, навыков
Оценки по всем формам текущего контроля выставляются по 10-ти балльной шкале.
6.2
Порядок формирования оценок по дисциплине
Преподаватель оценивает работу студентов на семинарских и практических занятиях:
активность студентов в работе на семинарах, дискуссиях, правильность решения задач на
практических занятиях. Оценки за работу на семинарских и практических занятиях преподаватель
выставляет в рабочую ведомость. Накопленная оценка по 10-ти балльной шкале за работу на
семинарских и практических занятиях определяется перед промежуточным или итоговым
контролем - Оаудиторная.
Преподаватель оценивает самостоятельную работу студентов: полноту освещения темы,
которую студент готовит для выступления с докладом на занятии-дискуссии, предварительную
подготовку студента к практическим занятиям с пакетом программ. Оценки за самостоятельную
работу студента преподаватель выставляет в рабочую ведомость. Накопленная оценка по 10-ти
балльной шкале за самостоятельную работу определяется перед промежуточным или итоговым
контролем – Осам. работа.
В диплом выставляет результирующая оценка по учебной дисциплине, которая формируется
по следующей формуле:
Орезульт = 0,5·Онакопленная итоговая + 0,5·Оитоговый экзамен
Способ округления результирующей оценки по учебной дисциплине: арифметический.
Накопленная итоговая оценка за дисциплину рассчитывается следующим образом:
Онакопленная итоговая= (Опромежуточная 1+ Онакопленная 2):2
где Опромежуточная 1 – промежуточные оценки этапа 1,
а Онакопленная 2 – накопленная оценка последнего этапа перед итоговым экзаменом
Опромежуточная 1 = Онакопленная 1 этапа
где Онакопленная 1 этапа рассчитывается по формуле
Онакопленная 1 этапа = 0,5⋅Oауд + 0.5⋅Осам.работа
где Oауд , Ocам.работа
оценки за аудиторную и самостоятельную работы.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Солнечная система»
для направления 231300.62 "Прикладная математика" подготовки бакалавров
Способ округления накопленной оценки промежуточного (итогового) контроля в форме
экзамена: арифметический.
Накопленная оценка за текущий контроль учитывает результаты студента по текущему
контролю следующим образом:
Онакопленная 2 = 0,6⋅ Ореферат + 0,2⋅Оауд + 0,2⋅Осам.работа
Способ округления накопленной оценки текущего контроля: арифметический.
На пересдаче студенту не предоставляется возможность получить дополнительный балл для
компенсации оценки за текущий контроль.
На экзамене студент может получить дополнительный вопрос (дополнительную
практическую задачу, решить к пересдаче домашнее задание), ответ на который оценивается в
1 балл.
7. Содержание дисциплины
№ недели
Понедельный план проведения лекционных и семинарских занятий
Содержание курса лекций
Содержание упражнений
1 модуль
1.
2.
3.
4.
5.
Состав Солнечной системы.
Развитие представлений о
Вселенной. Модели мира Птолемея
и Коперника. Законы Кеплера. (2ч)
Законы Кеплера (2ч)
Гравитационное взаимодействие.
Закон всемирного тяготения.
Основная задача небесной механики.
Задача двух тел. Уравнение
движения спутника в ограниченной
задаче двух тел. Первые интегралы
уравнения движения (2ч)
Гравитационное взаимодействие (2ч)
Уравнение орбиты. Виды орбит.
Орбитальная скорость. Элементы
орбиты (2ч)
Уравнение орбитального движения.
Орбитальная скорость (2ч)
6.
7.
8.
Понятие о возмущенном движении
спутника. Метод оскулирующих
элементов.
Виды
возмущений.
Задача трех тел. Гравитационные
сферы (2ч)
Возмущенное движение (2ч)
Контроль
№ недели
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Солнечная система»
для направления 231300.62 "Прикладная математика" подготовки бакалавров
Содержание курса лекций
Содержание упражнений
Контроль
Самостоятельная работа студентов (36 часов):
- изучение истории развития теории движения небесных тел (16 часов);
- изучение параметров орбитального движения (10часов);
- изучение различных видов возмущающих воздействий (10 часов).
2 модуль
1.
Небесная сфера. Астрономические
координаты. Измерение времени (2ч)
Небесная сфера, астрономические
координаты (2ч)
2.
3.
Эволюция звезд и планет. Строение
Солнца (2ч)
Измерение времени (2ч)
4.
5.
6.
7.
Планеты и их спутники (2ч)
Планеты и спутники (2ч)
Малые тела Солнечной системы.
Астероидно-кометная опасность (2ч)
Малые тела Солнечной системы (2ч)
8.
Самостоятельная работа студентов (40 часов):
- изучение небесной сферы и различных систем астрономических координат
(8 часов);
- изучение истории развития календаря (6 часов);
- изучение строения Солнечной системы (26 часов).
8. Образовательные технологии
Изучение данной дисциплины предполагает проведение лекционных и семинарских занятий,
написание реферата, проведение устного экзамена.
9. Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента:
9.1
Тематика заданий текущего контроля
Реферат. Примерные темы рефератов:
1. Эволюция звёзд и планет.
2. Строение галактик.
3. Происхождение Вселенной.
4. Современная картина Вселенной.
5. Инструменты и основные методы астрономических наблюдений.
6. Наша Галактика.
7. Основы внегалактической астрономии.
8. Солнце.
9. Земля и Луна.
10. Меркурий.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Солнечная система»
для направления 231300.62 "Прикладная математика" подготовки бакалавров
11. Венера.
12. Марс.
13. Юпитер.
14. Сатурн.
15. Уран.
16. Нептун.
17. Плутон и Харон.
18. Малые тела Солнечной системы.
19. Кольца и спутники планет.
20. Астероидно-кометная опасность.
9.2
Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
Примерный перечень экзаменационных вопросов:
1. Состав Солнечной системы.
2. Развитие представлений о Вселенной. Модели мира Птолемея и Коперника.
3. Законы Кеплера.
4. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения.
5. Основная задача небесной механики. Задача двух тел.
6. Уравнение движения спутника в ограниченной задаче двух тел.
7. Интеграл энергии.
8. Интеграл площадей.
9. Интеграл Лапласа.
10. Уравнение орбиты спутника в задаче двух тел. Виды орбиты в задаче двух тел.
11. Орбитальная скорость. Первая и вторая космическая скорость.
12. Элементы орбиты.
13. Возмущенное движение. Виды возмущений. Уравнение возмущенного движения.
14. Оскулирующие элементы. Эволюция орбитальных элементов при различных видах
возмущений.
15. Задача трех тел. Гравитационные сферы: сфера тяготения, сфера действия, сфера Хилла.
16. Географические координаты. Экватор, нулевой меридиан.
17. Небесная сфера. Основные линии небесной сферы.
18. Горизонтальная система координат.
19. Первая экваториальная система координат.
20. Вторая экваториальная система координат.
21. Эклиптическая система координат.
22. Измерение времени. Звездные и солнечные сутки. Календарь.
23. Происхождение и эволюция звезд.
24. Солнце как звезда. Строение Солнца.
25. Планеты земной группы.
26. Планеты-гиганты.
27. Малые тела солнечной системы. Классификация малых тел. Карликовые планеты.
28. Астероиды, кометы, метеороиды. Астероидно-кометная опасность.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Солнечная система»
для направления 231300.62 "Прикладная математика" подготовки бакалавров
10.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
10.1 Базовый учебник
Кононович Э.В., Мороз В.И. «Общий курс астрономии», М.: УРСС, 2011.
10.2 Основная литература
1) Засов А.В., Кононович Э.В. Астрономия. - М.: Физматлит, 2011.
2) Сурдин В.Г. (ред.) «Солнечная система», М.: Физматлит, 2008, 2009.
10.3 Дополнительная литература
1. Мюррей К., Дермотт С. «Динамика Солнечной системы», М.: Физматлит, 2009.
2. Балк М.Б. Элементы динамики космического полета. М.: Наука, 1965.
3. Шустов Б. М., Рыхлова Л. В. (ред.) «Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра»,
М.: Физматлит, 2010.
4. Сурдин В.Г. «Астрономические задачи с решениями». М.: УРСС, 2002.
5. Балк М.Б., Демин В.Г., Куницын А.Л. Сборник задач по небесной механике и космодинамике.
М.: Наука, 1972.
10.4 Программные средства
Программные средства не требуются.
11.Материально-техническое обеспечение дисциплины
Дополнительное материально-техническое обеспечение не требуется.