《06_《質(zhì)點參考系和坐標系》課件（新人教必修1）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《06_《質(zhì)點參考系和坐標系》課件（新人教必修1）（28頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 新課標高中物理必修I 科學家呢？ 一 切 物 體 都 在 不 停 _ 某 些 情 況 下 ， 將 物 體 簡 化 為 一 個 的 點的 “ 物 理 模 型 ”物體都可以看作質(zhì)點么？ 某 些 情 況 下 ， 將 物 體 簡 化 為 一 個 有 質(zhì) 量 的 的 “ 物 理 模 型 ”物 體 能 否 看 作 質(zhì) 點 是 的 1、相同點：都是沒有形狀和大小的點。2、不同點：質(zhì)點是實際物體的抽象，它具有一定的物理內(nèi)涵，不僅具有物體的全部質(zhì)量，而且是一相對的物理概念；幾何中的點沒有質(zhì)量，僅表示位置，而且應該絕對的小。 如 何 解 釋 小 孩 的 注意：比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一個參考系才有意

2、義。 詩 境 中 的 相 對 運 動 尋 找 有 用 信 息 ： 全 球 定 位 系 統(tǒng) 是 美 國 從 20世 紀 70年 代開 始 研 制 ， 歷 時 20年 ， 耗 資 200億 美 元 ， 于1994年 全 面 建 成 ， 具 有 在 海 、 陸 、 空 進 行全 方 位 實 時 三 維 導 航 與 定 位 能 力 的 新 一 代衛(wèi) 星 導 航 與 定 位 系 統(tǒng) 。 在 美 國 ,GPS全 球 衛(wèi) 星 定 位 技 術 與 “ 阿波 羅 ” 飛 船 登 月 、 航 天 飛 機 升 空 ， 同 列 為20世 紀 “ 三 大 航 天 工 程 ” 。 （ 1） GPS衛(wèi) 星 （ 空 間 部

3、分 ） （ 2） 地 面 支 撐 系 統(tǒng) （ 地 面 監(jiān) 控 部 分 ） （ 3） GPS接 收 機 （ 用 戶 部 分 ） 24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的周期環(huán)繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置(X,Y,Z)?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。事實上，接收

4、機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的SA保護政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術，建立基準站(差分臺)進行GPS觀測，利用已知的基準站精確坐標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行 比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。 全球定位系統(tǒng)屬于美國第二代衛(wèi)星導

5、航系統(tǒng)。是在子午儀衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗。和子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成。該系統(tǒng)的空間部分使用 24 顆高度約 2.02 萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。 21+3 顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運行周期約為 11 小時 58 分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為 55 度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（ DOP ）。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?GPS 衛(wèi)星已發(fā)展至 Block II 型式的定位衛(wèi)星， 由 Rockwell I

6、nternational 制造，在軌道上重量約 1,900 磅，太陽能接收板長度約 17 呎，于 1994 年完成第 24 顆衛(wèi)星的發(fā)射。因此目前太空中有 24 顆 GPS 衛(wèi)星可供定位運用，繞行地球一周需 12 恒星時，每日可繞行地球 2 周，這也就是說，不論任何時間，任何地點，至少有 4 顆以上的衛(wèi)星出現(xiàn)在我們的上空。 目前全球有五個地面衛(wèi)星監(jiān)控站，分布于夏威夷、亞森欣島、迪亞哥加 西亞、瓜加林島、科羅拉多泉，這些衛(wèi)星地面控制站，同時監(jiān)控 GPS 衛(wèi)星的運作狀態(tài)及它們在太空中的精確位置，主地面控制站更負責傳送衛(wèi)星瞬時常數(shù) (Ephemeras Constant) 及時脈偏差 (Clock

7、Offsets) 的修正量，再由衛(wèi)星將這些修正量提供給 GPS 接收器做為定位運用。 GPS的定位是利用衛(wèi)星基本三角定位原理，GPS接收裝置以測量無線電信號的傳輸時間來量測距離，以距離來判定衛(wèi)星在太空中的位置，這是一種高軌道與精密定位的 觀測方式。假設衛(wèi)星在11,000英哩高處，測量我們的距離，首先以11,000英哩為半徑，以此衛(wèi)星為圓心畫一圓，而我們位置正處于球面上。再假設第二顆衛(wèi)星距離我們12,000英哩，而我們正處于這二顆球所交集的圓周上?，F(xiàn)在我們再以第三顆衛(wèi)星做精密定位，假設高度13,000 英哩，我們即可進一步縮小范圍到二點位置上，但其中一點為非我們所在的位置極有可能在太空中的某一點

8、，因此，我們舍棄這一點參考點，選擇另一點為位置參考點。 如果要獲得更精確的定位，則必定要再測量第四個顆衛(wèi)星，從基本物理的觀念上來說，以訊號傳輸?shù)臅r間乘以速度即是我們與衛(wèi)星的距離，我們將此測得的距離稱為虛擬距離，在GPS的測量上，我們測的是無線信號，速度幾乎達18萬6千英哩/Sec的光速，而時間卻短的驚人，甚至只要0.06秒，時間的測量需要二個不同的時表，一個時表裝置于衛(wèi)星上以記錄無線電信號傳送的時間，另一個時表則裝置在接收器上，用以記錄無線電信號接收的時間，雖然衛(wèi)星傳送信號至接收器的時間極短，但時間上并不同步，假設衛(wèi)星與接 收器同時發(fā)出聲音給我們，我們會聽到二種不同的聲音，這是因為衛(wèi)星從 11,000英哩遠的地方傳來，所以會有延遲的時間，因此，我們可以延遲接收器的時間，從此延遲的時間速度，就是接收器到衛(wèi)星的距離，此即為GPS 的基本定位原理。 1，本堂課學習了質(zhì)點、參考系概念及參考系的選取原則。2，學習了如何利用坐標系來描述物體的位置和位置變化。課后作業(yè)：P13面的第1題、第2題和第3題。 ABD