进动讲解专题
20陀螺课件(50张PPT)
陀螺发展历程及现状
发展历程
从最早的机械陀螺到现代的光学陀螺和微机械陀螺，陀螺技术经历了多次变革 和进步。
现状
目前，光学陀螺和微机械陀螺已成为主流，具有高精度、高可靠性、小型化等 优点。同时，新型陀螺技术如量子陀螺等也在不断发展中。
02
陀螺仪结构与工作 原理
陀螺仪基本结构组成
转子
高速旋转的对称刚 体，提供陀螺力矩
驱动装置
使转子保持恒定转 速的装置
陀螺仪主要部件
转子、支架、驱动 装置、测量装置
支架
支撑转子并允许其 在特定自由度上旋 转
测量装置
检测转子进动角速 度的装置
陀螺仪工作原理剖析
陀螺仪力学基础
动量矩守恒定律
陀螺仪进动性
在外力矩作用下，转子绕动量矩矢量旋转
陀螺仪定轴性
陀螺仪进动角速度与外力矩关系
在不受外力矩作用时，转子动量矩矢量保持 恒定方向
姿态控制系统概述及功能需求
姿态控制系统定义
通过传感器感知载体姿态变化，并通过执 行机构调整载体姿态，使其保持稳定或按
照预定轨迹运动的系统。
稳定性
在各种干扰下，能够保持稳定的姿态控制 性能。
实时性
能够快速响应姿态变化，及时调整控制策 略。
精确性
能够精确感知和控制姿态变化，减小误差。
陀螺仪在姿态控制系统中作用
典型案例分析：车载稳定平台设计
姿态稳定度
≤0.1°（横滚、俯仰）；
指向精度
≤1mrad；
典型案例分析：车载稳定平台设计
• 环境适应性：适应不同路况和车速下的稳定需求。
典型案例分析：车载稳定平台设计
解决方案
采用高精度陀螺仪和加速度计组成惯性测量单元（IMU），实现姿态的 高精度感知；
2024年度-陀螺课件(61)(共63张PPT)pptx
神经网络控制算法
通过训练神经网络模型，实现 对物体姿态的智能控制和自适
应调整。
模糊控制算法
利用模糊数学理论对姿态控制 系统进行建模和控制，实现对 复杂非线性系统的有效控制。
18
05
陀螺仪在惯性传感器中应 用
19
惯性传感器概述及分类
惯性传感器定义
利用物体惯性原理测量运动状态参数的传感器，包括加速度计、陀螺仪等。
陀螺仪性能指标
衡量陀螺仪性能的主要指标包括精度、稳定性、动态范围 等。高精度、高稳定性的陀螺仪对于提高导航系统的性能 至关重要。
13
基于陀螺仪导航算法简介
姿态解算算法
利用陀螺仪测量的角速度信息，通过四元数、欧拉角等方法解算出载 体的姿态信息。
速度位置解算算法
结合加速度计等传感器信息，通过积分运算得到载体的速度和位置信 息。
、组合导航系统等。
惯性导航系统
利用陀螺仪、加速度计等惯性传 感器测量载体运动参数，通过积 分运算得到导航信息。具有自主 性、隐蔽性等优点，但存在误差
积累问题。
12
陀螺仪在导航系统中作用
陀螺仪定义
一种基于角动量守恒原理的传感器，用于测量或维持方向 。
陀螺仪在导航系统中的作用
作为核心传感器之一，用于测量载体的角速度，进而解算 出载体的姿态、速度和位置等导航信息。
）以及它们在航空航天、导航、机器人等领域的应用。
03
陀螺仪性能指标
讲解了评价陀螺仪性能的主要指标，如灵敏度、分辨率、稳定性等。
24
分析当前存在问题和挑战
精度与稳定性问题
01
当前陀螺仪在精度和稳定性方面仍存在挑战，尤其是在复杂环
境和长时间工作条件下。
大班科学旋转的陀螺教案反思
大班科学旋转的陀螺教案反思一、教学内容本节课选自大班科学领域教材第四章《物体的运动》第三节《旋转的陀螺》。
教学内容详细包括：了解陀螺的结构和特点；掌握陀螺旋转的基本原理；通过观察和实验，探究陀螺旋转速度与稳定性之间的关系。
二、教学目标1. 知识目标：学生能够认识陀螺的结构，了解陀螺旋转的基本原理。
2. 技能目标：学生能够通过实际操作，掌握陀螺的旋转方法，并能够运用所学知识解释陀螺旋转现象。
3. 情感目标：培养学生对科学现象的好奇心和探索精神，激发学生学习科学知识的兴趣。
三、教学难点与重点1. 教学难点：陀螺旋转原理的理解与应用。
2. 教学重点：陀螺的结构、旋转方法及其与旋转速度、稳定性之间的关系。
四、教具与学具准备1. 教具：陀螺模型、实验器材（平衡木、计时器等）。
2. 学具：每人一个陀螺、实验记录表、画图工具。
五、教学过程1. 实践情景引入：教师展示不同类型的陀螺，引导学生观察陀螺的结构和特点。
2. 例题讲解：教师讲解陀螺旋转的基本原理，并通过演示实验，让学生了解旋转速度与稳定性之间的关系。
3. 随堂练习：学生分组进行实验，观察陀螺旋转现象，记录实验数据，分析旋转速度与稳定性之间的关系。
5. 课堂小结：教师点评学生实验报告，强调陀螺旋转原理在实际生活中的应用。
六、板书设计1. 陀螺的结构与特点2. 陀螺旋转原理3. 旋转速度与稳定性之间的关系七、作业设计1. 作业题目：请结合本节课所学内容，设计一个陀螺旋转实验。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课学生对陀螺的结构和旋转原理有了较为深入的了解，但在实验操作过程中，部分学生对实验数据的处理不够熟练。
2. 拓展延伸：引导学生了解其他物体的旋转现象，如风力发电机的旋转、地球的自转等，激发学生对科学知识的探索兴趣。
重点和难点解析1. 教学难点：陀螺旋转原理的理解与应用。
2. 实验操作过程中学生对实验数据的处理。
一、陀螺旋转原理的理解与应用1. 陀螺的旋转轴：陀螺的旋转轴是固定的，即陀螺的上端（尖部）和下端（底部）分别作为旋转轴。
我制作的陀螺教案
我制作的陀螺教案教案标题：探索陀螺的力学原理教案目标：1. 了解陀螺的基本知识和力学原理。
2. 学习如何正确使用陀螺。
3. 提高学生的观察力和实验设计能力。
4. 培养学生的团队合作和沟通能力。
教案步骤：引入活动：1. 引导学生观察并描述陀螺的外观和特点。
2. 提问学生是否了解陀螺的工作原理，并引导他们思考。
知识讲解：1. 介绍陀螺的基本构造和组成部分。
2. 讲解陀螺的力学原理，包括陀螺的自转和进动运动。
3. 解释陀螺的稳定性原理，包括陀螺的角动量和陀螺进动的原因。
实验设计：1. 将学生分成小组，每个小组准备一个陀螺实验。
2. 引导学生思考并设计实验来验证陀螺的力学原理。
3. 提供一些实验想法和材料供学生选择，例如改变陀螺的质量、形状、旋转速度等。
实验操作：1. 学生按照实验设计进行实验操作。
2. 鼓励学生记录实验过程和结果，并进行数据分析和讨论。
讨论与总结：1. 学生展示他们的实验结果，并与其他小组分享。
2. 引导学生讨论实验结果和观察到的现象，以及与理论知识的联系。
3. 总结陀螺的力学原理和实验结果，强调陀螺的应用领域和意义。
拓展活动：1. 鼓励学生进一步探索陀螺的应用，例如陀螺仪在导航系统中的应用。
2. 提供更多相关实验和研究的资料，供学生自主学习和探索。
评估方式：1. 观察学生在实验中的参与程度和团队合作能力。
2. 评估学生对陀螺力学原理的理解程度，可以通过小组讨论和个人报告等形式进行评估。
教学资源：1. 陀螺模型和实验材料。
2. 陀螺力学原理的讲解材料和图示。
3. 实验设计和数据记录表格。
4. 相关的拓展阅读和研究资料。
教案延伸：1. 可以与物理学知识相结合，深入探讨陀螺的力学原理和应用。
2. 可以引导学生设计更复杂的陀螺实验，例如改变陀螺的旋转轴、增加外力等。
请根据实际情况和学生的年级、能力进行适当的调整和修改。
相位进动如何储存序列讲解
相位进动如何储存序列讲解
在前面常规GRE和扰相GRE序列一节中，我们介绍了当不能满足TR<<T2*时，前一次a角射频脉冲激发并采集回波后，残留的横向磁化矢量将对后一次a角射频脉冲激发产生的横向磁化矢量产生影响，从而出现带状伪影。
解决的方法可以采用扰相GRE序列。
在本节中，我们将介绍另一种解决方法，即稳态进动快速成像方法。
扰相GRE序列与TrueFISP序列的比较图a为扰相GRE序列，该序列在前一次脉冲激发的回波釆集后，后一个射频脉冲来临前在层面选择方向。
相位编码方向及频率编码方向都施加一个强大的扰相梯度场，以去除残留的横向磁化矢量。
FISP序列不但不施加扰相梯度，而且在层面选择方向、相位编码方向和频率编码方向都施加了与相应编码梯度大小相同方向相反的梯度场，使由于这三个编码梯度场造成的质子失相位得到纠正，从而在下一次射频脉冲激发前，前一次脉冲激发残留的横向磁化矢量得以最大程度的保留。
利用残留的横向磁化矢量在扰相GRE序列中，我们利用扰相位梯度场或扰相位射频脉冲去除前一个回波采集后残留的横向磁化矢量(图44a)。
但我们也可以不去除这种残留的横向磁化矢量，反而可以利用这种残留的横向磁化矢量。
在稳态进动快速成像序列中，不施加扰相梯度场，这样前一个回波采集后残留的横向磁化矢量就得以保留。
我们也知道，梯度回波类序列中，在层面选择方向、相位编码方向及频率编码方向都施加了编码梯度场，这些梯度场同样会造成质子失相位，如果在这些空间编码梯度施加后，在这三个方向上各施加一个
与相应的空间编码梯度场大小相同方向相
反的梯度场，那么空间编码梯度场造成的失相位将被剔除，也即发生相位重聚。
进动的影响
进动的影响摘要地球自转是地球的一种非常重要的运动形式，对它的研究具有重要的理论意义和实用价值，南北天极在天球上的移动，反映了地轴在宇宙空间的运动，叫地轴进动。
“进动”一词，原是物理学的术语，是指转动物体的转动轴环绕另一根轴的圆锥形运动，地轴进动是指地轴绕黄轴的圆锥形运动。
以动力学和运动学的理论为基础，通过引入地球动坐标系相对惯性空间的运动，讨论地球地轴绕黄道平面法线的进动，并分析进动产生的原因，分析可能带来的后果，结合地轴上下颠动的章动，和刚体地球的极移，解释岁差和春分点西移现象。
关键词：地轴；进动；陀螺仪；地球自转；影响一、引言地球运动是一个天文问题，也是一个地球物理问题。
研究它的运动对于天体方位的测定有着重要的意义。
地球物理是天体物理中最先发展的一个分支，也是人们十分关注的一个课题，研究地球物理因素对地球运动的影响对于人类了解地球上出现的各种现象有实际的意义。
公元前二世纪古希腊天文学家喜帕恰是岁差现象的最早发现者，牛顿是第一个指出产生岁差的原因是太阳和月球对地球赤道的隆起部分的吸引。
地轴进动与极移在力学机制上有一定的联系，进动与岁差是由同一物理机制引起的。
极移涉及到地球上寒温各带的转换，导致生态环境的改变。
为了扩展课本知识，更加深入地了解进动带来的后果及其发生原因，加深对课本知识的理解，本文以文献综述为基础调查方法，通过查阅各种相关资料，结合书本给出的地轴进动和极移的定义与相关资料分析，并解释地球自转轴进动和岁差产生的原因，春分点西移和极移现象。
二、自转轴进动的原因地球自转轴是倾斜的，地球又不是正球体，在月球或太阳的引力作用下，自转轴有被“扶正”的趋势，但转动着的地球产生一种抗力，使地球自转轴不但不会被扶正，还要保持倾角不变，绕与黄道垂直的轴（黄极）缓缓旋转，扫过一个圆锥面，旋转一周大约是26000年，这一运动称为地球自转轴的进动，如图1所示。
地球自转轴与黄道平面的垂直方向偏离角（黄赤交角26°23′），赤道区隆起的部分（实际是一个环状连续体）到月球或太阳的距离不同，所以受到的引力大小f1和f2不同，f1>f2。
_中考生物专题复习课件 动物的运动和行为知识点复习和练习讲解
4．2019年9月，中国女排以11连胜夺得女排世界杯冠 军，成为世界三大赛的十冠王。分析女排运动员在比赛 中一系列动作(如奔跑、弹跳、扣球等)产生的原因，正
(2)资料二中，雌雄蛾依靠“气味”爬到一起，释放的这
种“气味”物质在生物学上叫做性外激素 ，这一实例表 明了动物个体间能够进行 信息交流 。
2、社会行为及生物间的信息交流
社会行为的动物群体内形成一定的组织，有明 确的分工，有的还形成等级 动物间的信息交流方式有:动作、声音、化学物 质等
1．(2017·青岛)下列哪种行为属于动物的社会行为( D)
(3)下图是某同学绘制的人体骨、关节、骨骼肌关系模式图，其中正
确的是 A (填字母)，理由是
。
同一块骨骼肌的两端跨过关节分别固定在两块 不同的骨上
9．(2019·济南槐荫一模)如图是学生制作的肌肉牵拉骨运
动的模型，合理的是( C )
10.（9分）右图是人体屈肘动作图，请据图回答下面的 问题。 (1)人的运动系统是由 骨 、 骨连结 和骨骼肌组成的。 (2)一块骨骼肌是由两部分组成的：①是肌腱，② 是 肌腹 。从骨骼肌的结构组成分析，一块骨骼肌属 于 器官 (结构层次)。 (3)人做屈肘动作时，骨骼肌接受神经 系统传来的刺激而收缩，进而牵动骨 绕 关节活动，产生屈肘动作。
中飞行器官及所在身体部位分别是 ③ Ⅱ (填标号)。
(2)图丙是人的关节及屈肘动作模式图，与关节的灵活性有关的结构
是[4 ]关节软骨 和[3]中的滑液。屈肘动作的产生是当[ 6 ]肱二头肌受
进动讲解专题
进动讲解专题
请大家思考生活 中的这些现象：
情景一 陀螺转动
常见的进动实例是陀螺的进动。大 Nhomakorabea小时候应该都玩过吧！
在如图所示的时刻，M的方向为水平而且垂直于L的方向，顺着L的方向看去指向L的左侧，如右下图所示。 当炮弹被发射后，就会绕自己的对称轴高速旋转。
继续不断地向左偏转就形成了自旋轴的转动。
Ω=M/L=M/Lsinθ 这样，当炮弹射中目标时，就可能弹尾先触目标而不引爆。
L
V
f
r
质心C
由于这种旋转，它在飞行中受到的阻力矩将不能使 它翻转，而只是使它绕质心前进的方向进动。这样 它的轴线将会始终只与前进的方向有不大的偏离， 而弹头就会大致指向前方了。
下面我们看一下原子物理中的拉莫进动：
应该指出，在这个实验中，如果飞轮自旋 速度不是太大，则它的轴线在进动时，还 会上下周期性的摆动。这种摆动叫 章动。 ω= dθ/dt=M/L式, ω =M/L=M/Lsinθ式并没 有给出这种摆动的效果。这是因为我们在 推导做了一个简化，即认为飞轮的角动量 就是它绕自己的对称轴自旋的角动量。实 际上它的总角动量L 应该是自旋角动量和 它的进动的角动量的矢量和。当高速旋转 时，总角动量近似地等于飞轮的自旋角动 量。这就得出了上述几式。
线已经倾斜，它也不会倒下来，如图所示:
现在我们就来 分析一下陀螺进动:
陀螺的进动（分析一）：
F=mg/sinθ M=r×F Ω=M/L=M/Lsinθ
mg
陀螺的进动（分析二）：
M=r ×mg Ω=M/L=M/Lsinθ
下面我们再来进动的一个应用实例：
炮弹在空中飞行时，要受到
L
空气阻力的作用。阻力f的方
向总是与炮弹的速度V的方向
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M dθ L
dt时间内转过的角度为： dθ=|dL|/L=M dt/L 进动角速度为： ω= dθ/dt=M/L
常见的进动实例是陀螺的进动。大家小时候 应该都玩过吧！在不旋转时，就躺在地面上。 当使它绕自己的对称轴高速旋转时，即使轴 线已经倾斜，它也不会倒下来，如图所示:
现在我们就来 分析一下陀螺进动:
进动讲解专题
主讲
：苏欢欢
请大家思考生活 中的这些现象：
情景一 陀螺转动
为什么飞轮的自旋轴不下落而转动呢？
这可用角动量定理（M=d L /d t）加以解释。 根据该式，可得出在dt时间内飞轮对支点的 自旋角动量矢量L的增量为：d L= Mdt 式中M为飞轮所受的对支点的外力矩。在飞 轮轴为水平的情况下， 以m表示飞轮的质量， 则这一力矩的大小为 M=rmg
陀螺的进动（分析一）：
F=mg/sinθ
M=r×F Ω=M/L=M/Lsinθ
mg
陀螺的进动（析二）：
M=r ×mg Ω=M/L=M/Lsinθ
下面我们再来进动的一个应用实例：
炮弹在空中飞行时，要受到 空气阻力的作用。阻力f的方 向总是与炮弹的速度V的方向 相反，但合力不一定通过质 心（如图所示）。阻力对质 心的力矩就会使炮弹在空中 翻转。这样，当炮弹射中目 标时，就可能弹尾先触目标 而不引爆。为避免这种事故， 就在炮筒内壁上刻出螺旋线。 当炮弹被发射后，就会绕自 己的对称轴高速旋转。
L
V f r 质心C
这种情况下炮弹在空中的运动又是 怎样的呢？让我们来分析一下：
L V f r 质心C
由于这种旋转，它在飞行中受到的阻力矩将不能使 它翻转，而只是使它绕质心前进的方向进动。这样 它的轴线将会始终只与前进的方向有不大的偏离， 而弹头就会大致指向前方了。
下面我们看一下原子物理中的拉莫进动：
应该指出，在这个实验中，如果飞轮自旋 速度不是太大，则它的轴线在进动时，还 会上下周期性的摆动。这种摆动叫 章动。 ω= dθ/dt=M/L式, ω =M/L=M/Lsinθ式并没 有给出这种摆动的效果。这是因为我们在 推导做了一个简化，即认为飞轮的角动量 就是它绕自己的对称轴自旋的角动量。实 际上它的总角动量L 应该是自旋角动量和 它的进动的角动量的矢量和。当高速旋转 时，总角动量近似地等于飞轮的自旋角动 量。这就得出了上述几式。
mg
在如图所示的时刻，M的 方向为水平而且垂直于L 的方向，顺着L的方向看 去指向L的左侧，如右下 图所示。因此dL的方向也 水平向左。既然这增量式 水平方向的，所以L的方 向，就不会向下倾斜，而 是水平向左转了。继续不 断地向左偏转就形成了自 旋轴的转动。这就是说进 动现象正是自旋物体在外 力矩的作用下沿外力矩方 向改变其角动量矢量的结 果。