Помощь студентам в учебе
Разработка междисциплинарного курса «Моделирование космических полетов»
|
Введение 3
1 Фундаментальные принципы моделирования движения космических тел
в СКМ Maple в рамках междисциплинарного курса 7
1.1 Место междисциплинарного курса в системе обучения. Необходимость рассмотрения связи математики, физики и моделирования 7
1.2 Использование СКМ Maple в междисциплинарном курсе 9
1.3 Команды для создания графиков и анимированного движения в Maple ... 12
1.4 Описание математических и физических объектов в СКМ Maple 19
2 Теоретические аспекты изучения полетов космических тел, согласно
физико-математической науке 23
2.1 Движение космического тела в гелиоцентрической системе отсчета. Основные законы совершения движения 23
2.2 Маневрирование космического тела с использованием эллиптической траектории движения. Гомановские эллипсы 28
3 Гравитационные маневры как решение проблем баллистики 35
3.1 Особенности гравитационных маневров 35
3.2 Практическая и научная значимость гравитационных маневров 39
3.3 Моделирование движений космических тел на основе гравитационных маневров в СКМ Maple. Ускорение и замедление космического аппарата.... 41
Заключение 45
Список использованной литературы
1 Фундаментальные принципы моделирования движения космических тел
в СКМ Maple в рамках междисциплинарного курса 7
1.1 Место междисциплинарного курса в системе обучения. Необходимость рассмотрения связи математики, физики и моделирования 7
1.2 Использование СКМ Maple в междисциплинарном курсе 9
1.3 Команды для создания графиков и анимированного движения в Maple ... 12
1.4 Описание математических и физических объектов в СКМ Maple 19
2 Теоретические аспекты изучения полетов космических тел, согласно
физико-математической науке 23
2.1 Движение космического тела в гелиоцентрической системе отсчета. Основные законы совершения движения 23
2.2 Маневрирование космического тела с использованием эллиптической траектории движения. Гомановские эллипсы 28
3 Гравитационные маневры как решение проблем баллистики 35
3.1 Особенности гравитационных маневров 35
3.2 Практическая и научная значимость гравитационных маневров 39
3.3 Моделирование движений космических тел на основе гравитационных маневров в СКМ Maple. Ускорение и замедление космического аппарата.... 41
Заключение 45
Список использованной литературы
Космология —- одна из древнейших наук, которая привлекала внимание ученых,
начиная с начала создания планеты, что проявляется в мифах Древней Греции,
описывающих галактики и звезды, и заканчивая Коперником, заложившим основы для развития современной науки.
Конечно же, астрономия и космология не являются обязательными в образовательных учреждениях, но заинтересованность космическими объектами и процессами, происходящими в Галактике, свойствами звезд и их природой является
популярной среди младшего поколения и студентов высших учебных заведений.
Актуальность исследуемой темы: повышение интереса и мотивации учеников к обучению с помощью введения междисциплинарных предметов является
одной из главных задач учебных заведений, переходящих к западным методикам
обучения: не традиционная, CLIL, сингапурская и другие. Рассмотрение движений космических тел на основе гравитационного маневра позволяет понять необходимость изучения понятий физики и ее значимость в современном мире.
Цель работы —- разработка методического обеспечения междисциплинарного курса, направленного на изучение космических полетов с помощью систем
компьютерного моделирования.
Достижению поставленной целью способствуют следующие задачи:
1. Определение места и необходимости данного междисциплинарного курса в
системе обучения на основе выявления связи между физикой, математикой
и моделированием;
2. Выбор в качестве средства моделирования СКМ Maple и описание его связи
с междисциплинарным курсом;
3. Предоставление основных принципов работы в СКМ Maple на основе описания фундаментальных команд, принципов построения графиков функций,
описывающих математические объекты;
4. Рассмотрение законов механики, основных понятий относительно движения
космического аппарата;
35. Определение основных траекторий движений космического аппарата в гелиоцентрической системе отсчета;
6. Предоставление информации о влиянии гравитации, солнечного света, угла
наклона эллипса к экватору Земли на движение космического аппарата;
7. Введение исторических данных, касающихся появления гравитационных маневров, описание их значимости для современной науки;
8. Приведения примеров, способствующих большему пониманию необходимости изучения данной темы .
Объект исследования —- математическое моделирование движения космических тел на основе гравитационных маневров в процессе обучения физике и
математике.
Предметом исследования выступает реализация междисциплинарных связей, которые представляют собой средство развития познавательного интереса и
логического мышления учащихся.
Гипотеза исследования заключается в том, что на основе междисциплинарного курса возможно расширение познавательных способностей учащихся, а также повышение их мотивации к изучению физики, математики и моделированию.
Появление стремления в педагогике к учету интересов ученика, развитию
его познавательных навыков, всестороннему развитию, требованию повышения
мотивации и интереса доказывают то, что исследуемая тема будет полезна при
введении в учебных заведениях. В свою очередь ученики получают информацию
не только об осуществлении движения космических аппаратов, но и о связи с
жизнью, что является главным критерием при вопросе о введении темы.
Детальное изучение космического пространства помогло американской станции «Вояджер – 2» пролететь за 10 лет через все планеты из – за появления парада планет и ее своевременного запуска. Конечно же, такое явление достаточно
редко в истории и оказывает влияние на метеорологические процессы: смещение
тектонических плит, изменение климата, появление цунами и наводнений.
Даже в медицине и психологии существует понятие о магнитных бурях,
вызывающих головокружения, повышающих или понижающих давление.
Тем самым видна научная новизна данной проблемы: космос полностью
влияет на все этапы и области жизни человека. Так как общество быстро развивается, стремится изучить планеты, затратив на это меньше усилий и средств, то
4изучение данного вопроса является актуальным и важным. Обеспечению лучшего
исследования и меньшей затрате средств способствуют гравитационные маневры,
на основе которых строится данный междисциплинарный курс.
Конечно, изучение вопроса невозможно без методологической базы: специализированной литературы, современных научных и военных данных, математических программ для моделирования движений.
начиная с начала создания планеты, что проявляется в мифах Древней Греции,
описывающих галактики и звезды, и заканчивая Коперником, заложившим основы для развития современной науки.
Конечно же, астрономия и космология не являются обязательными в образовательных учреждениях, но заинтересованность космическими объектами и процессами, происходящими в Галактике, свойствами звезд и их природой является
популярной среди младшего поколения и студентов высших учебных заведений.
Актуальность исследуемой темы: повышение интереса и мотивации учеников к обучению с помощью введения междисциплинарных предметов является
одной из главных задач учебных заведений, переходящих к западным методикам
обучения: не традиционная, CLIL, сингапурская и другие. Рассмотрение движений космических тел на основе гравитационного маневра позволяет понять необходимость изучения понятий физики и ее значимость в современном мире.
Цель работы —- разработка методического обеспечения междисциплинарного курса, направленного на изучение космических полетов с помощью систем
компьютерного моделирования.
Достижению поставленной целью способствуют следующие задачи:
1. Определение места и необходимости данного междисциплинарного курса в
системе обучения на основе выявления связи между физикой, математикой
и моделированием;
2. Выбор в качестве средства моделирования СКМ Maple и описание его связи
с междисциплинарным курсом;
3. Предоставление основных принципов работы в СКМ Maple на основе описания фундаментальных команд, принципов построения графиков функций,
описывающих математические объекты;
4. Рассмотрение законов механики, основных понятий относительно движения
космического аппарата;
35. Определение основных траекторий движений космического аппарата в гелиоцентрической системе отсчета;
6. Предоставление информации о влиянии гравитации, солнечного света, угла
наклона эллипса к экватору Земли на движение космического аппарата;
7. Введение исторических данных, касающихся появления гравитационных маневров, описание их значимости для современной науки;
8. Приведения примеров, способствующих большему пониманию необходимости изучения данной темы .
Объект исследования —- математическое моделирование движения космических тел на основе гравитационных маневров в процессе обучения физике и
математике.
Предметом исследования выступает реализация междисциплинарных связей, которые представляют собой средство развития познавательного интереса и
логического мышления учащихся.
Гипотеза исследования заключается в том, что на основе междисциплинарного курса возможно расширение познавательных способностей учащихся, а также повышение их мотивации к изучению физики, математики и моделированию.
Появление стремления в педагогике к учету интересов ученика, развитию
его познавательных навыков, всестороннему развитию, требованию повышения
мотивации и интереса доказывают то, что исследуемая тема будет полезна при
введении в учебных заведениях. В свою очередь ученики получают информацию
не только об осуществлении движения космических аппаратов, но и о связи с
жизнью, что является главным критерием при вопросе о введении темы.
Детальное изучение космического пространства помогло американской станции «Вояджер – 2» пролететь за 10 лет через все планеты из – за появления парада планет и ее своевременного запуска. Конечно же, такое явление достаточно
редко в истории и оказывает влияние на метеорологические процессы: смещение
тектонических плит, изменение климата, появление цунами и наводнений.
Даже в медицине и психологии существует понятие о магнитных бурях,
вызывающих головокружения, повышающих или понижающих давление.
Тем самым видна научная новизна данной проблемы: космос полностью
влияет на все этапы и области жизни человека. Так как общество быстро развивается, стремится изучить планеты, затратив на это меньше усилий и средств, то
4изучение данного вопроса является актуальным и важным. Обеспечению лучшего
исследования и меньшей затрате средств способствуют гравитационные маневры,
на основе которых строится данный междисциплинарный курс.
Конечно, изучение вопроса невозможно без методологической базы: специализированной литературы, современных научных и военных данных, математических программ для моделирования движений.
Проведенное исследование, заключающееся в разработке методического обеспечения междисциплинарного курса «Моделирование космических полетов» привело к решению поставленных в начале исследования задач, на основе чего получены следующие результаты:
1. Показана необходимость введения данного междисциплинарного курса в
программу школьного курса, которая позволяет найти общие связи между
физикой, математикой и моделированием;
2. В работе описаны основные принципы работы с СКМ Maple, на основе
которой проводится исследование и моделирование движения космических
тел ;
3. Рассмотрены законы Ньютона, являющиеся фундаментальными законами
движения тел, а также особенности движения тел в космическом пространстве;
4. Выделена гелиоцентрическая система отсчет, а также основные понятия,
необходимые для рассмотрения движения космических аппаратов во Вселенной, рассмотрено влияние солнца, гравитации на движение космических
тел;
5. Рассмотрена практическая и научная значимость гравитационных маневров,
которые являются решением задач современной баллистики ;
6. Приведены модели движения космических тел в СКМ Maple, что способствует лучшему пониманию темы.
Знание космического пространства, основных идей о гравитационных маневрах
повышают не только интерес учеников, так как речь будет идти о звездах, солнечной системе и орбитах, но и показывают связь науки с различными областями
деятельности человека.
Проблемы окружающей действительности часто требуют комплексного решения, фундамент для которых закладывается именно междисциплинарными курсами, представляющими собой важное условие и результат комплексного подхода
в обучении учеников.
1. Показана необходимость введения данного междисциплинарного курса в
программу школьного курса, которая позволяет найти общие связи между
физикой, математикой и моделированием;
2. В работе описаны основные принципы работы с СКМ Maple, на основе
которой проводится исследование и моделирование движения космических
тел ;
3. Рассмотрены законы Ньютона, являющиеся фундаментальными законами
движения тел, а также особенности движения тел в космическом пространстве;
4. Выделена гелиоцентрическая система отсчет, а также основные понятия,
необходимые для рассмотрения движения космических аппаратов во Вселенной, рассмотрено влияние солнца, гравитации на движение космических
тел;
5. Рассмотрена практическая и научная значимость гравитационных маневров,
которые являются решением задач современной баллистики ;
6. Приведены модели движения космических тел в СКМ Maple, что способствует лучшему пониманию темы.
Знание космического пространства, основных идей о гравитационных маневрах
повышают не только интерес учеников, так как речь будет идти о звездах, солнечной системе и орбитах, но и показывают связь науки с различными областями
деятельности человека.
Проблемы окружающей действительности часто требуют комплексного решения, фундамент для которых закладывается именно междисциплинарными курсами, представляющими собой важное условие и результат комплексного подхода
в обучении учеников.