理論力學(xué)課件 模擬項(xiàng)目-天體運(yùn)動(dòng)

天體運(yùn)動(dòng)浩瀚星空，引力驅(qū)動(dòng)第一章質(zhì)點(diǎn)力學(xué)有心力：天體運(yùn)動(dòng)與粒子散射1.9運(yùn)動(dòng)學(xué)：運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的定量描述1.1~1.3動(dòng)力學(xué)：導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)現(xiàn)象的原因1.4~1.6能量與動(dòng)量：動(dòng)力學(xué)方程的降階1.7~1.8有心力下的動(dòng)力學(xué) ??在宇宙中狂奔，我們會(huì)出交通意外么？一、有心力1、力的作用線始終通過(guò)某一點(diǎn)。2、與共線，

，則二、有心力下的運(yùn)動(dòng)——比耐公式1、與的所有可能組合構(gòu)成軌道。2、隨時(shí)間的變化刻畫質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀軌道微分方程??一、平方反比引力——行星的運(yùn)動(dòng)微分方程其中：為太陽(yáng)的高斯常數(shù)，帶入比耐公式得：二階常系數(shù)，非齊次方程，通解為：有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀二階常系數(shù)非齊次微分方程??一、平方反比引力——行星運(yùn)動(dòng)的微分方程則即令：有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀二、軌道可能存在的形狀分組用AI探索該函數(shù)蘊(yùn)含的軌道形狀：有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀初識(shí)對(duì)話式人工智能??有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀1）分組辦法：按照現(xiàn)在的座位，每個(gè)小組6人2）隊(duì)伍組織：每組快速選出一位組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織討論3）助教和老師會(huì)隨時(shí)加入討論1）利用生成式AI編程，可視化地探索軌道形狀2）AI內(nèi)容可能不符合預(yù)期，探索如何與AI高效交流3）探索不重不漏的探索方法1）利用在線文檔，由一位成員進(jìn)行3分鐘的小組匯報(bào)小組組織結(jié)構(gòu)探索任務(wù)分享任務(wù)2）分享探索到的可能軌道形狀。3）分享其它你們有沖動(dòng)分享的東西。分組研討注意事項(xiàng)三、根據(jù)軌道特征確定軌道方程①e<1

橢圓(極坐標(biāo)：近日點(diǎn)：遠(yuǎn)日點(diǎn)：準(zhǔn)線有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀橢圓軌道??三、根據(jù)軌道特征確定軌道方程消去c,得：遠(yuǎn)日點(diǎn)：近日點(diǎn)：準(zhǔn)線有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀三、根據(jù)軌道特征確定軌道方程

拋物線

②e=1極坐標(biāo)：拋物線(準(zhǔn)線有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀拋物線軌道??三、根據(jù)軌道特征確定軌道方程③e>1極坐標(biāo)：)雙曲線(由：有：準(zhǔn)線雙曲線有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀雙曲線軌道??三、根據(jù)軌道特征確定軌道方程為雙曲線右邊的一支?、艹饬η闆r準(zhǔn)線有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀雙曲線軌道??四、根據(jù)系統(tǒng)能量確定軌道形狀{思路：讓軌道方程中出現(xiàn)動(dòng)能E和勢(shì)能V代入一階動(dòng)力學(xué)方程：機(jī)械能守恒角動(dòng)量守恒勢(shì)能：有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀四、根據(jù)系統(tǒng)能量確定軌道形狀可解得:

軌道為橢圓軌道為拋物線軌道為雙曲線{有心力萬(wàn)有引力動(dòng)力方程軌道形狀五、多個(gè)天體同時(shí)運(yùn)動(dòng)情況1.多體相互作用2.蝴蝶效應(yīng)4.3.海量對(duì)象六、中國(guó)的地球防御計(jì)劃科技創(chuàng)新：中國(guó)科技創(chuàng)新的能力和決心。人文關(guān)懷：人類命運(yùn)共同體的大國(guó)擔(dān)當(dāng)?？茖W(xué)決策：如何應(yīng)對(duì)小概率、大危害的事件。七、從這里起步：軌道的穩(wěn)定性研究利用人工智能（如ChatGLM），基于動(dòng)力學(xué)方程，編寫模擬程序，探求行星受到擾動(dòng)時(shí)，軌道形狀的變化程度。研究型作業(yè)：注意：1）如何定義和模擬擾動(dòng)？2）如何量化軌道形狀的改變程度？3）你如何看待與AI