力学不倦分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Mech 读万卷书,参非常道,书在手中,道在心中;行万里路,勘寻常物,路在脚下,物在眼下。https://www.researchgate.net/profile/Li-Qun_Chen

博文

周期与混沌运动通识课设计

已有 2770 次阅读 2019-5-21 13:07 |个人分类:教学行思|系统分类:教学心得| 通识课, 周期, 混沌

新开设40学时的核心通识课“无处不在的力学”。这个标题其实有些浮夸,我个人不欣赏。我所建议的英文名称试图做些修正,Mechanics in All Directions,不知最后是否采用。课程分入门篇、自然篇、生活篇、工程篇和实践篇几个部分。工程篇最多,占60%。自然篇只有4次,占20%

 

我讲自然篇中的一次,2学时。我报的题目是《周而复始与杂乱无章浅谈周期运动与混沌》。两个学时分别是“温故”和“知新”。前者是主要以单摆为例说明周期运动,后者主要以双摆为例说明混沌运动的基本性质,非周期性、初态敏感性和不可预测性。要阐述的核心概念是周期、混沌和初态敏感性。

 

具体提纲如下:

1 开篇视频:双节棍的有招与无招

2 单摆的运动

3 斗转星移

4 从单摆到复摆再到双摆

5 失之毫厘差以千里

6 古人说混沌

7 影视中的混沌

8 结束语:混沌与人生

 

1节只是一个视频,说明周期和非周期运动。主要科学内容在第2节,包括伽利略和惠更斯对单摆周期的推导,用单摆动力学方程的能量积分求单摆周期,说明线性、非线性和线性化。第3节简要说明天体运动。第四节是过渡,解释了复摆和双摆,特别强调了数学模型。第5节科学内容也比较多,有非周期性、初态敏感性和不可预测性的的实验展示,也有算例说明,还简介了庞卡莱和洛伦兹的工作。第6节有些休闲性了,介绍中外典籍中关于混沌和初态敏感性的说法。第7节更有娱乐性。最后的结束语偏向教化,这是华夏传统,虽然我个人并不太欣赏。

 

课程是新开,素材基本现成,属于组合创新。大部分混沌相关素材是当年开设20学时通识课《混沌与非线性思维》所收集。一个小时的介绍混沌讲座,在20余所高校讲过。为平衡周期与混沌,也为降低起点温故知新,尝试增加周期运动的内容。周期运动相关素材,最初是为苏州中学钱伟长班的初中生讲座收集。《给初中生讲周期运动和混沌》,那是两个学时的讲座。后来补充更多的推导内容,用于上海交通大学致远学院的两学时课《科学思想背后的“小”故事(2》,“从单摆的等时性谈起:周期、非线性与混沌”。后来也把周期与混沌整合成1学时讲座,在少数大学中讲过。整合成两学时通识课程,将是首次尝试。




https://blog.sciencenet.cn/blog-220220-1180307.html

上一篇:广富林文化遗址之先人遗迹
下一篇:[转载]《无处不在的力学》第十六讲 周而复始与杂乱无章——浅谈周期运动与混沌
收藏 IP: 218.18.162.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-24 22:17

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部