天体力学基础(天文学2022级)
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{{$t('开课时间')}}: 2024/08/26 - 2025/02/16
{{$t('开课学期')}}: 2024学年秋季
{{$t('开课学院')}}: 物理与天文学院
{{$t('开课平台')}}: 云大学堂

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课程介绍

天体力学是应用力学理论研究天体运动规律的科学。随着力学理论的发展,天体力学的发展较为成熟,目前不仅仅在天文学内,在航天科学,大地测量学等等其他学科中都有广泛的应用。对于本科天文学专业来说,天体力学是一门专业必修的基础课。 天体力学的涉及的内容理论性强,公式复杂,对理论力学及数学物理的基础要求较高,针对不同领域的应用专业性也较强。对于初学者来说应侧重于掌握其基本原理及研究方法。《天体力学基础》作为天文学专业本科生初步了解掌握天体力学基本理论及研究方法的课程,侧重于讲授不同的力学理论应用于天体力学中的研究思路及主要成果,以及对于各类天体力学基本问题的主要处理方法。

章节
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教学目标

知识目标:分析力学基础

在研究不同天体的动力学过程中,如何从观测的数据中得到天体的物理运动过程。因此这些研究涉及到力学的基础知识,以及相应的数学基础。其中的力学知识包括分析力学,哈密顿力学等。除此之外相应的数学基础如矢量分析,坐标变化,梯度,旋度等。

知识目标:天体运动轨道分析

首先,从拉格朗日力学或者哈密顿力学出发,根据观测得到的密度或势能分布,计算相应的天体运行轨道。其中相应的物理包括,密度与势能的分析,不同势能下的轨道运动。具体的物理有两体运动,三体运动,甚至到多体运动。

知识目标:数值计算轨道

当了解了理论上的轨道方程后,需要将轨道方程求解出来,然而一些复杂的天文现象已经不能简单的解析求解,因此需要用到数值计算方法。包括求解简单的常微分,偏微分方程,还有一些相应的数学算法等。

知识目标:常见天文现象

当完成理论学习之后,需要将学到的理论去解释一些常见的天文现象。与动力学相关的天文现象,比如黑洞双黑洞并合,行星轨道,星系并合,TDE,双星,等等。

能力目标:学会分析天体轨道与数值计算的能力

通过该课程,使学生获得基本的天体力学知识、掌握利用运动学方程求解不同天体轨道的技能、具备一定的数值计算能力,达到掌握扎实的天文学基础知识和本专业的基本理论知识的培养目标。最后具有初步的、在天文学领域进行科学研究从事实际工作的能力和一定的 创新与批判性思维能力。

能力目标:分析不同的天文现象并分析其物理原理

通过该课程,学生应当具有初步的、在天文学领域进行科学研究从事实际工作的能力和一定的创新与批判性思维能力; 该课程对学生掌握天文学的基本概念、基本理论 和前沿进展具有重要作用。 最后通过该课程,学生应该对不同的天文现象有一定的了解,并且能分析其背后的物理原因。

思政目标:学会理论联系实际观测的能力

如何学会理论联系实际是一个很重要的课题, 通过该课程应当学会如何从观测中分析得到对应的物理原理。以及学会如何从物理原理出发,解释观测到的现象。

思政目标:规律的发现与理论的创新

通过观测的数据,如何发现规律。最后通过规律如何提取出物理原理。最后通过该课程,学生当具有良好的科学文化素质,具备扎实的专业基础,合理的知识结构,较强的学习能力,较强的创新精神和创新能力。

课程思政

思政融合点1

选取章节:11-19

思政结合点:科学思维

思政融合点2

选取章节:11-19

思政结合点:科学思维

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