物理必修1《質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》課件(新人教版)ppt
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,歡迎進(jìn)入物理課堂,,,,,,第一章,1.1質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系,毛主席著名詩詞《送瘟神》中:“坐地日行八萬里,巡天遙看一天河”,從這句話中描述的:人到底是運(yùn)動(dòng)還是靜止的呢?,大家一起來討論下右邊的這幅圖車中的人是靜止還是運(yùn)動(dòng)的???,,1-1質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系,勻速飛行的飛機(jī)上,駕駛員看跳傘員是直線下落還是直線下落呢?地面上的人觀察跳傘員和駕駛員看到的一樣嗎???,一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)1、定義:物體空間位置隨時(shí)間的變化。2、注:①運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的,靜止是相對(duì)的;②自然界中一切物體都在不停地運(yùn)動(dòng)著;③描述物體的運(yùn)動(dòng)必須要有個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn);④位置的變化:一個(gè)物體相對(duì)于另一物體物體的一部分相對(duì)于另一部分。,二、參考系1、定義:描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),選定作為參考的其他物體。2、注:①描述物體是否運(yùn)動(dòng)是看相對(duì)于參考系的位置是否改變,事先假定參考系不動(dòng);②選取不同的參考系來觀察同一物體的運(yùn)動(dòng)結(jié)果往往是不同;③參考系的選取可以是任意的,實(shí)際解題應(yīng)以觀測(cè)方便和使物體的運(yùn)動(dòng)盡可能簡(jiǎn)單為原則;④通常選取地面為參考系;⑤比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)應(yīng)選同一參考系。,課堂反饋:,1.描述一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),參考系()A.可以任意選取B.是一定的,,2.選擇不同的參考系來觀察同一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),其結(jié)果()A.可能不同B.一定相同,A,A,提問:當(dāng)我們研究地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律時(shí)怎么樣看待地球??,如果研究其自轉(zhuǎn),考查地球上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),還可以把地球看作一個(gè)點(diǎn)嗎?,再看下面的例子,三、物體和質(zhì)點(diǎn)1、質(zhì)點(diǎn)的定義:用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。2、物體可以看作質(zhì)點(diǎn)的條件:物體的形狀、大小、體積對(duì)所研究的問題的影響可以忽略不計(jì)。3、注:①質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象的理想模型;②物體本身大小不是能否看成質(zhì)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn);③物體能否看成質(zhì)點(diǎn)取決于所研究問題的性質(zhì),同一物體有時(shí)可看成質(zhì)點(diǎn),有時(shí)不可看作質(zhì)點(diǎn)。,課堂反饋:,3.質(zhì)點(diǎn)是沒有,沒有,具有物體的點(diǎn),4.能看作質(zhì)點(diǎn)的物體一定是很小的物體嗎?,5.質(zhì)點(diǎn)是一種的模型,實(shí)際中是不存在的!,大小,形狀,全部質(zhì)量,理想化,如果一個(gè)物體可以看做質(zhì)點(diǎn)的物體沿直線運(yùn),怎樣定量的描述物體的位置變化呢?,,請(qǐng)同學(xué)們看書的第12頁回答上面的回題!,四、坐標(biāo)系1、坐標(biāo)系:,2、全球衛(wèi)星定位系(GPS),24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的高空上,以12小時(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行,使得在任意時(shí)刻,在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)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(cè)中,我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離,利用三維坐標(biāo)中的距離公式,利用3顆衛(wèi)星,就可以組成3個(gè)方程式,解出觀測(cè)點(diǎn)的位置(X,Y,Z)。考慮到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差,實(shí)際上有4個(gè)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(gè)方程式進(jìn)行求解,從而得到觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。事實(shí)上,接收機(jī)往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星,這時(shí),接收機(jī)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(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差,大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響,以及人為的SA保護(hù)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(shù),建立基準(zhǔn)站(差分臺(tái))進(jìn)行GPS觀測(cè),利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo),與觀測(cè)值進(jìn)行比較,從而得出一修正數(shù),并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后,與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較,消去大部分誤差,得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)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(dǎo)航系統(tǒng)。是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)。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(jī)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(yùn)行周期約為11小時(shí)58分,分布在六個(gè)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(shí)間都可觀測(cè)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(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰ΑPS衛(wèi)星已發(fā)展至BlockII型式的定位衛(wèi)星,由RockwellInternational制造,在軌道上重量約1,900磅,太陽能接收板長(zhǎng)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(yùn)用,繞行地球一周需12恒星時(shí),每日可繞行地球2周,這也就是說,不論任何時(shí)間,任何地點(diǎn),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(gè)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(shí)監(jiān)控GPS衛(wèi)星的運(yùn)作狀態(tài)及它們?cè)谔罩械木_位置,主地面控制站更負(fù)責(zé)傳送衛(wèi)星瞬時(shí)常數(shù)(EphemerasConstant)及時(shí)脈偏差(ClockOffsets)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(yùn)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(cè)量無線電信號(hào)的傳輸時(shí)間來量測(cè)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(cè)方式。假設(shè)衛(wèi)星在11,000英哩高處,測(cè)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(shè)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?cè)僖缘谌w衛(wèi)星做精密定位,假設(shè)高度13,000英哩,我們即可進(jìn)一步縮小范圍到二點(diǎn)位置上,但其中一點(diǎn)為非我們所在的位置極有可能在太空中的某一點(diǎn),因此,我們舍棄這一點(diǎn)參考點(diǎn),選擇另一點(diǎn)為位置參考點(diǎn)。如果要獲得更精確的定位,則必定要再測(cè)量第四個(gè)顆衛(wèi)星,從基本物理的觀念上來說,以訊號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間乘以速度即是我們與衛(wèi)星的距離,我們將此測(cè)得的距離稱為虛擬距離,在GPS的測(cè)量上,我們測(cè)的是無線信號(hào),速度幾乎達(dá)18萬6千英哩/Sec的光速,而時(shí)間卻短的驚人,甚至只要0.06秒,時(shí)間的測(cè)量需要二個(gè)不同的時(shí)表,一個(gè)時(shí)表裝置于衛(wèi)星上以記錄無線電信號(hào)傳送的時(shí)間,另一個(gè)時(shí)表則裝置在接收器上,用以記錄無線電信號(hào)接收的時(shí)間,雖然衛(wèi)星傳送信號(hào)至接收器的時(shí)間極短,但時(shí)間上并不同步,假設(shè)衛(wèi)星與接收器同時(shí)發(fā)出聲音給我們,我們會(huì)聽到二種不同的聲音,這是因?yàn)樾l(wèi)星從11,000英哩遠(yuǎn)的地方傳來,所以會(huì)有延遲的時(shí)間,因此,我們可以延遲接收器的時(shí)間,從此延遲的時(shí)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(xué)習(xí)了質(zhì)點(diǎn)、參考系概念及參考系的選取原則。,2,學(xué)習(xí)了如何利用坐標(biāo)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。,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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