惯性导航基础知识教学课件2

惯性导航基础知识6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯惯性导航基础知识惯性导航基础知识6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯知识点什么是惯性空间和惯性参照系2、选择惯性参照系的原则是什么、为什么3、地球的形状如何、4、子午曲率半径,等纬度曲率半径、卯西曲率半径如何定义和计算5、时间是如何度量6、各种坐标系的定义7、坐标系之间是如何相互转换8、方向余弦阵是如何定义的及作用9、如何通过欧拉角求方向余弦矩阵;10、方向余弦矩阵的微分方程如何建立。第二章慣性导航基础知识第三讲二2.1惯性空间与惯性参照系2惯性空间及物体在惯性空间的运动任何物体的运动和变化都是在空间和时间中进行的。物体的运动或静止及其在空间中的位置,均指它相对另一物体而言,因此在描述物体运动时,必须选定一个或几个物体作为参照物,当物体相对参照物的位置有变化时,就说明物体有了运动。牛顿定律揭示了在惯性空间中物体的运动和受力之间的基本关系:1现状分析1.1教师对实验教学的重要性认识不到位新一轮课程改革中，初级中学物理课程标准明确指出：通过实验教学培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力……然而普遍农村中学的物理教师在教学中由于实验会占用更多的教学时间，花费大量的精力去准备，而且不能保证实验效果是否满意，于是把实验搬上黑板，把做实验变成讲实验，认为只要学生记住每个实验结果就行了，于是要求学生死记硬背实验现象和实验结果，甚至是将教科书中的一些趣味小实验抛开不讲不做。久而久之，学生就会对学科失去学习兴趣，觉得学习物理学科是很乏味的事。1.2实验室管理中存在的问题目前经济发展和社会的高度关注为教育的发展提供了较好的保障，但同时也出现了一个严重的社会问题，收入分配不均衡导致的人才流动。伴随进城教师的招考，越来越多的优秀教师流向了县城。由于师资的流失，农村中小学里有的教师得跨学科或跨年级授课。在这样的情况下，学校没有能力再安排专职的实验教师去搞实验教学。大多数农村中学实验员的配备不达标。很多实验员是年龄比较大，准备退休的教师，或者非专业的教师担任，实验员更多的是承担仪器保管的任务。或是实验员由理、化、生任课教师兼任，由于兼职人员首先要搞好自己的本职工作，花费在实验教学工作上的时间和精力自然不多，因此，要适应基础教育课程改革的要求，学习新课标、新教材，更新教育观念，很好的承担起繁杂的业务性很强的实验教学任务，就显得力不从心。因此，就使实验教学的开展研究，提高教师的专业水平业务能力无从谈起。1.3实验教学器材不足影响教学随着义务教育工程的实施，各级各类学校的实验装备条件有了明显的改善，实验教学得以巩固和发展。但随着时间的推移，课程改革的推进和实验室管理中存在的问题等因素造成了原有的装备不足，已不适应现代教学的需求，使实验教学无法正常开展。1.4学生实验中缺少主动探究性在实验教学中，实验教师为了使学生在实验中得到理想的结果，违背实验探究原则，事先设计好实验思路，让学生照着统一的模式去完成实验，得到预先的实验结果，把探究实验全做成了验证实验。在整个实验过程中，学生的主动性没有得到发挥，思维没有得到拓展。2应对策略2.1转变教师教学观念，提高认识物理实验教学作为整个物理教学中重要的一个环节，启发学生主动去获取知识，培养学生动手能力，思维能力和解决问题的能力。所以作为一名实验教师，首先要转变传统的教学观念，树立新的教学观，实施素质教育，要提高对实验教学重要性的认识。定时开放实验室，要让每一个学生都亲自参与实验，鼓励学生积极动手体验，脱离死记硬背才能让学生对物理学科产生浓厚的学习兴趣，兴趣是最好的老师，是学生学好物理的前提。2.2提高教师自身综合素质教师不仅要教给学生知识，更要从学生的长远发展出发，注重思想、方法的教学，关注学生的感悟、体验、实践。工作在一线上的实验教师，是素质教育的直接参与者，要在教学中真正发挥好实验教学的特殊功能，需要实验教师具有较高的实验素质，既要有较高的实验知识和物理学理论，又要掌握各种教学方法。教师自身也要随时更新教育教学观念，接受新思想，新的教学理论，及时更新专业知识以指导自己的教学工作。2.3加大对实验教学的经费投入，确保实验教学正常开展学校在每学年初进行经费预算时，要加大对实验教学工作的经费投入，使破损仪器、实验耗材能得到及时补充，确保实验教学工作正常开展。动员实验教师和学生充分利用身边的材料，自制教具。自制教具，不仅能解决实验器材不足，还能充分调动学生参与实验教学的积极性，培养学生的观察能力、动手操作能力、创新能力和创造能力。2.4培养学生的主动探究能力《新课程标准》的显著特点是“突出学生的科学探究活动，提倡学习方式多样化，让学生主动参与学习”。强调以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究的过程、学习科学探究的方法、培养学生科学探究的精神和实践能力及创新意识。《标准》中强调“物理实验是进行科学探究的主要方式，它的功能是其它教学手段所无法替代的。”因此，在实验教学中，教师要多创设问题情境，激发学生的求知欲，让学生面临各种问题的时候想到解决问题的办法，在解决问题的过程中对问题进行推理和分析，搜集资料，观察现象，并运用归纳、统计，交流等手段，对问题进行解释，从而澄清事实，得出结论。周小江（1981～），男，贵州习水人，大专学历，二级教师，主要从事初中物理教学工作和实验室管理工作。目前，我国一些农村地区经济和文化相对落后，对于初中英语的学习，学生表现的兴趣不强、动力不足，不愿意将精力投入学习中。笔者经过十几年的研究与实践，将“生生互助”这样一种激励机制运用到英语课堂教学中，能够让学生对英语产生兴趣，并主动学习英语，实现初中英语教学目标。那么，在农村地区应当如何培养学生英语学习的“生生互助”能力呢？一、创设生动的教学情境，激发学生学习欲望英语是一门非常注重语言情境创设的学科，英语学习常常会涉及两个（或两个以上）人物的对话。对初中英语教学而言，教师要在课堂上体现自身的主导作用，在特定的语言情境中根据现实的学习情况巧妙地引导学生互动，为学生营造一种身临其境的学习氛围。在农村地区初中英语教学中采取“生生互助”学习方法，虽然大部分学习活动都是由学生组长组织而展开，但并不是说教师就能够袖手旁观。教师不仅是“生生互助”学习过程中的导师，而且也是学习中的隐性同伴成员。尤其是在一些英语学习能力比较弱的学生互助学习过程中，教师更应该扮演好自身组织者和引导者的身份，由全班到分组进行引导，促进学生共同学习。在?r村地区初中英语教材中，每个单元均设置有“readtheconversationsandactout”的练习。要想让学生高效学习，教师不仅要让学生完成教材中的相关练习，还要积极组织学生进行“生生互助”，并在学习活动中进行“角色扮演”，让学生很自然地进入课文中的角色，进而打破农村地区学生“哑巴英语”的学习状况，取得良好的学习效果。此外，在一定的语言情境中，教师应注重改善教学环境，让学生在轻松、和谐、互动、民主的氛围下学习，在课堂上以饱满的精神、积极的情绪和灵活的方法组织“生生互助”学习；时刻保持积极情绪，以此感染每位学生，引起学生的情感共鸣，在英语课堂上加强师生和生生之间的互动。采用“生生互助”学习方法时，教师的作用至关重要，这就需要教师既要注意到学生学习与发展的近况，又要及时参与到学习小组活动中。在学习小组活动中，教师应该实时关注学生获取知识、掌握技能的过程和方法，实时点拨、指导学生进行学习；同时应当及时鼓励学生，让所有学生都有机会展示自己。只有这样，才能真正实现“生生互助”学习模式。例如：笔者在教学“Iwanttobeanactor”一节内容时，让学生与学生进行沟通，用Whatdoyouwanttobe？和Wheredoeshework？等句式来相互询问对方的理想，拓展学生的思维能力，进而学习engineer，computerprogrammer，actress，basketballplayer，airlinepilot等单词。课堂上，教师组织学生开展双人配对训练，通过问答互换，熟悉并掌握句型。之后开展小组讨论与训练，让每位学生都参与到问答与表演中来，而教师只需要在学生与学生相互询问的过程中努力扮演好自身组织者和引导者的身份即可，对学生学习过程中出现的问题进行有效指导，强化学生对知识的掌握，确保每个层次的学生均有所得，给予学生更多人际交往的机会，提升学生的逻辑表达能力。二、创建合理的互助小组，促使学生共同提升农村地区的初中学生由于受到家庭和社会等因素的影响，英语学习氛围比较淡，学生很难积极主动地参与到学习中。为了让学生保持浓厚的学习兴趣，要采取有效措施，激发学生学习的积极性，促使学生主动学习英语。教师应当指导学生组成学习互助小组，在各互助小组内部，应加强合作与交流，且各个小组要进行良性竞争。在小组互助学习活动下，拓宽学生自由活动空间，增强学生的自主体验，让学生有更多的机会表现自我，并与他人加强合作交流。“生生互助”学习方法的应用过程主要是以农村地区初中英语学习的集体活动为主体，所以，教师要重视“互助”小组的构建，这对提升教学效果意义重大。在课堂教学中，教师要从学生的实际语言学习能力出发，结合学生的英语知识水平，把学生科学地分为若干小组，坚持“组内异质、组间同质”的原则，促使“生生互助”小组成员相互帮助，相互竞争，共同提升。例如：笔者在教学“Doyoulikebananas？”内容时，根据学生的实际情况和实物合理划分“生生互助”小组。每个小组学生在相互交流与帮助下掌握动词like一般现在时的各种句式及一般疑问句的肯定、否定回答知识点、各种食物包括蔬菜、水果及饮料的词汇的同时，不断带动弱势群体，让全体学生都有所收获，更有效地增强互助学习的能力。“生生互助”学习方法在应用过程中的核心是学生与学生之间的沟通与引领，所以学习能力较强的小组组长具有较强的心理影响力，其每个举动会对其他学生的学习造成影响。所以，农村地区的教师在初中英语课程的实际教学过程中，在采用“生生互助”学习模式时应尽量选择组织能力和管理能力较强的学生担任互助学习组长，让其在学习过程中引领和帮助其他学生，从而全面提升学生的英语学习能力。例如：笔者在教学“When’syourbirthday？”一节内容时，每个小组安排一个组长，由教师指定或学生自己推选，之后再结合教学内容合理设置教学任务，让学生之间利用“Whenisyourbirthday？”的句型询问对方生日，同时使用“Mybirthdayisin...”的句型进行回答。通过分组训练，不仅让全体学生都能掌握月份的单词，同时也能掌握各类句型。组长在同伴相互询问的过程中，应该充分利用自己掌握的知识进行指导，充分发挥引领作用，从而促使学生在互助过程中共同完成学习任务，进而深入感受英语学习的乐趣。知识点什么是惯性空间和惯性参照系2、选择惯性参照系的原则是什么、为什么3、地球的形状如何、4、子午曲率半径,等纬度曲率半径、卯西曲率半径如何定义和计算5、时间是如何度量6、各种坐标系的定义7、坐标系之间是如何相互转换8、方向余弦阵是如何定义的及作用9、如何通过欧拉角求方向余弦矩阵;10、方向余弦矩阵的微分方程如何建立。第二章慣性导航基础知识第三讲二2.1惯性空间与惯性参照系2惯性空间及物体在惯性空间的运动任何物体的运动和变化都是在空间和时间中进行的。物体的运动或静止及其在空间中的位置,均指它相对另一物体而言,因此在描述物体运动时,必须选定一个或几个物体作为参照物,当物体相对参照物的位置有变化时,就说明物体有了运动。牛顿定律揭示了在惯性空间中物体的运动和受力之间的基本关系:(1若物体不要力或受力的合力为零,则物体保持静止或匀速直线运动;(2)若物体受到的合力为F,则该物体将以加速度a相对惯性空间运动:这里m为物体的质量。F注意;牛顿定律描述的运动或静止均是相对于一个特殊的参照系一惯性空间。惯性空间是牛顿定律的空间2.1.2惯性参照惯性参煕系,惯性空间可理解为宇宙空间,由于宇宙是无限的,要描述相对惯性空间的运动,需要有具体的参照物才有意义。即要在宇亩空间找到不受力或受力的合力为零的物体,它们在惯性空间绝对保持静止或匀速直线运动,以它们为参照物构成的参照系就是惯性参照系。然而在宇宙中不受力的物体是不存在的,绝对准确的惯性参照系也就找不到。另一方面,在实际的工程问题中,也没有必要寻找绝对准确的惯性参照系。2,选择惯性参照系原则;惯性导航系统中,用加速度计敏感载体相对惯性空间的加速度信息,用陀螺仪敏感载体的转动运动,加速度计和陀螺仪总会有差只要选柽的惯性参照系的精度远高于加速度让和陀螺仪的量测精度,满足惯性导航的需求即可(为什么)3,太阳惯性坐标系在宁宙中,运动加速度较小的星体是质量巨大的由亍恒星之间的距离非常遥远,万有引力对恒星运动的影响也就较小。太阳是我们比较熟悉的恒星,以太阳中心为坐标原点,以指向其他遥远恒星的直线为坐标轴,组成一坐标系,就可以构成一太阳中心惯性参照系。在牛顿时代,人们把太阳中心参照系就看作为惯性坐标系,根据当时的测量水平,牛顿定律是完全成立的后来才认识到,太阳系还在绕银河系中心运动,只不过运动的角速度极小。银河系本身也处于不断的运动之中,因为银河系之外,还有许多像银河系这样的星系统称为河外星系),银河系和河外星系之间也有相互作用力。太阳中心惯性坐标系是一近似的惯性参照系,近似在于忽略了太阳本身的运动加速度。为衡量太阳中心惯性坐标系的精度,给出太阳系绕银河系中心的运动参数如下太阳至银河系中心的距离:22X1017km太阳绕银河糸中心的旋转周期:190×105年;太阳的运动速度:233kMs;太阳绕银河系中心运动的旋转角速度:0.001/年太阳绕银河系中心运动的向心加速度:2.4×1011g(g为地球上的重力加速度)。惯性导航系统中使用的加速度计的最小敏感量可至10←g—10g。陀螺仪角速度敏感量为0001°s虫此可见,太阳银河系中心运动的旋转角速度和向心加速度是非常小的,远在目前惯性导航系统中使用的惯性元件—陀螺仪和加速度计所测量的最小角速度和加速度的范围之外。因些,分析惯性导航系统时,使用太阳中心惯性坐标系具有足够的精度。4,地球中心惯性坐标系,是另、种常用的近似惯性参照系。将太阳心惯性坐标系的坐标原点移到地球中心就是地球中心惯性坐标系。地球中心惯性坐标系与太阳中心惯性坐标系的差异就在于有少的平移运动加速度在太阳系中,地球受到的主要作用力是太阳的引力,此外还有月亮的作用力、太阳系其他行星的作用力等。地球中心惯性坐标系的原点随地球绕太阳公转,但不参与地球自转,要估算地球中心惯性坐标系作为惯性坐标系的近似误差,除了要考虑太阳系的运动角速度和加速度还要考虑地心绕太阳公转的加速度。地球中心距离太阳中心的平均距离约为1.5X10km,地球绕太阳公转的周期为一年,由此可算出地球公转运动的平均向心加速度约为6.05×10-g。月亮对地球的万有引力引起的地心平移加速度约为3.4×10-g,其方向沿地球与月球的连线方向。太阳系中离地球最近的行星是金星,它对地球的引力引起的地心平移加速度最大值约为1.89X103g。太阳系中质量最大的行星是木星,它对地球的引力引起的地心平移加速度最大值约为3.7×10-9g。根据上面的数据可知,以地心为原点的坐标系的原点平移加速度大约为6×10g,惯性导航系统中使用的加速度计的最小敏感量可至10g-10g,上述地心的平移加速度显然不能忽