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2015-2016学年人教版必修1质点·参考系·坐标系课件.ppt
;毛主席著名诗词《送瘟神》中:“坐地日行八万里,巡天遥看一天河”; 匀速飞行的飞机上,驾驶员看跳伞员是直线下落还是曲线下落呢?地面上的人观察跳伞员和驾驶员看到的一样吗?;一、机械运动
1、定义:物体空间位置随时间的变化。
注:①运动是绝对的,静止是相对的;
②自然界中一切物体都在不停地运动着;
③描述物体的运动必须要有个参照标准;
④位置的变化:
一个物体相对于另一物体
物体的一部分相对于另一部分。;二、物体和质点
1、质点的定义:用来代替物体的有质量的点。
2、物体可以看作质点的条件:
物体的形状、大小、体积对所研究的问题的影响可以忽略不计。
注:①质点是一种科学抽象的理想模型;
②物体本身的大小不是能否看成质点的标准;
③物体能否看成质点取决于所研究问题的性质,同一物体有时可看成质点,有时不可看作质点。;提问:当我们研究地球公转的规律时怎么样看待 地球?;课堂反馈:;三、参考系
1、定义:描述一个物体的运动时,选定作为参考的其他物体。
注:①描述物体是否运动是看相对于参考系的位置是否改变,事先假定参考系不动;
②选取不同的参考系来观察同一物体的运动结果往往是不同;
③参考系的选取可以是任意的,实际解题应以观测方便和使物体的运动尽可能简单为原则;
④通常选取地面为参考系;
⑤比较两个物体的运动应选同一参考系。;课堂反馈:;四、坐标系
1、坐标系:; 24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上,以12小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。
事实上,接收机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,每组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。
由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差,大气对流层、电离层对信号的影响,以及人为的SA保护政策,使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度,普遍采用差分GPS(DGPS)技术,建立基准站(差分台)进行GPS观测,利用已知的基准站精确坐标,与观测值进行比较,从而得出一修正数,并对外发布。接收机收到该修正数后,与自身的观测值进行比较,消去大部分误差,得到一个比较准确的位置。实验表明,利用差分GPS,定位精度可提高到5米。;全球定位系统属于美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的,它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样,全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。该系统的空间部分使用 24 颗高度约 2.02 万千米的卫星组成卫星星座。 21+3 颗卫星均为近圆形轨道,运行周期约为 11 小时 58 分,分布在六个轨道面上(每轨道面四颗),轨道倾角为 55 度。卫星的分布使得在全球的任何地方,任何时间都可观测到四颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形( DOP )。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
GPS 卫星已发展至 Block II 型式的定位卫星, 由 Rockwell International 制造,在轨道上重量约 1,900 磅,太阳能接收板长度约 17 呎,于 1994 年完成第 24 颗卫星的发射。因此目前太空中有 24 颗 GPS 卫星可供定位运用,绕行地球一周需 12 恒星时,每日可绕行地球 2 周,这也就是说,不论任何时间,任何地点,至少有 4 颗以上的卫星出现在我们的上空。 ?
????? 目前全球有五个地面卫星监控站,分布于夏威夷、亚森欣岛、迪亚哥加西亚、瓜加林岛、科罗拉多泉,这些卫星地面控制站,同时监控 GPS 卫星的运作状态及它们在太空中的精确位置,主地面控制站更负责传送卫星瞬时常数 (Ephemeras Constant) 及时脉偏差 (Clock Offsets) 的修正量,再由卫星将这些修正量提供给 GPS 接收器做为定位运用。 ;GPS的定位是利用卫星基本三角定位原理,GPS接收装置以测量无线电信号的传输时间来量测距离,以距离来判定卫星在太空中的位置,这是一种高轨道与精密定位的 观测方式。假设卫星在11,000英哩高处,测量我们的距离,首先以11
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