5-4伽利略计划解析
自由落体运动(四重五步学习法 教学设计)
自由落体运动一、目标与策略明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数！学习目标：●理解什么是自由落体运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。
●知道什么是自由落体运动的加速度，知道它的方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同。
●掌握自由落体运动的规律。
重点难点：●自由落体运动的性质。
●匀变速直线运动规律在自由落体运动中的应用。
学习策略：●我们要通过对自由落体运动实际意义的分析，认识理想模型这一科学方法。
通过用频闪照片等方法研究落体运动的性质、实验测量自由落体的加速度以及不同地方重力加速度大小的比较等过程，经历动手实验、观察、数据处理分析等研究过程。
二、学习与应用“凡事预则立，不预则废”。
科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对什么是匀变速直线运动？匀变速直线运动的规律有哪些？知识要点——预习和课堂学习认真阅读、理解教材，尝试把下列知识要点内容补充完整，带着自己预习的疑惑认真听课学习。
请在虚线部分填写预习内容，在实线部分填写课堂学习内容。
课堂笔记或者其它补充填在右栏。
知识点一：自由落体运动（一）自由落体运动物体只在力作用下，从开始下落的运动叫做自由落体运动。
（二）自由落体运动的两个基本特征（1）初速度为；（2）只受力。
自由落体运动是在条件严格约束下的一种的运动模型，这种运动只有在没有空气阻力的空间里才能发生。
落体运动是存在于自然界很普遍的一种运动形式。
任何一个物体在重力作用下下落时都会受到空气阻力的作用，从而使运动情况变的复杂。
若想办法排除空气阻力的影响（如：改变物体形状和大小，也可以把下落的物体置于真空的环境之中），让物体下落时只受重力的作用，那么物体的下落运动就是自由落体运动。
（三）自由落体运动的加速度实验表明：在同一地点，从同一高度同时自由下落的物体，到达地面。
这说明，在同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都，这个加速度叫自由落体加速度。
因为这个加速度是在重力作用下产生的，所以自由落体加速度也叫做加速度。
欧洲伽利略计划(下)
数据
导 频
数 据
１ ７． ５２ ５ ４
１５ ５４ ７ ２
１５ ４１ ４．
２
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０／１ Ｓｓ Ｓ ０
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Ｓ ＡＲ
个尽可能多地与现有全球卫
星导航 系统及其 已知的升级计
划相兼容和互用的工作系统。 命安全服务基本信息都是可以免费得到的。 每一种伽利略服务根据所使用信号的组合都有 兼容性是指系统与其他全
伽利略计划对频谱分配做 出了重大贡献 ，主要体现在如下
方面 ：
－
分析由 ＩＵ Ｒ无线 电规则设立 的适于伽利略一无线 电导 Ｔ—
航卫星服务（ Ｎ Ｓ 系统信号传输的当前有效规则框架情况。 Ｒ Ｓ）
・
在信号和频率计划设计期 间 ， 当潜在的限制显 现时 ， 通过
从 频 谱 工 程 的 角 度 支 持 欧 盟 委 员 会 ／ 洲 空 间 局 欧
号， 二者之间的关键 区别是广播完整性信息的接收
系统与 Ｇ Ｓ Ｐ 系统 的互用性最为重要 。 伽利略系统使
５ １ 处理以及提供的认证 。为了获得完整性并收到全部 用 的 Ｅ Ａ和 Ｌ 两个信号频段将为实现两个系统 间 完整性服务 ，需要组合 Ｅ 一 Ｅ 和 Ｅ ｂ ２ ｕ— ｌ ５ 频段上的 的互用奠定基础。应用集成元件将有效地拥有一个
ＰＳ Ｒ
过将三个全球卫星导航 系统 的
民用信号缜密地结合在一起， 应
６ ７
８
Ｅ 一 ６Ｂ Ｅ 一 ６Ｃ
Ｅ２ Ｌ１ １ Ａ 一 一Ｅ 一
数据 导频
数 据
伽利略计划
欧洲伽利略系统是欧洲计划建设的新一代民用全球卫星导航系统，按照规划伽利略计划将耗资约27亿美元，系统由30颗卫星组成，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星，卫星高度为24126公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内，该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。
1、基本介绍:
4、国际合作
伽利略是个全球性的系统，只有走国际合作的道路，才能达到其利益的最大化，这也是系统计划的基础。这种国际合作能强化系统和产业的know-how（经验）与实力，最大限度地降低技术和政治风险。自然的合作者当然是现有GPS和GLONASS的两个国家，美国与俄罗斯。由于要实现与GPS的兼容和互动，欧洲己就一系列技术问题跟美国磋商。对于俄罗斯在开发与运作GLONASS上的经验，欧洲也十分重视。此外，伽利略还要和现有的卫星导航系统进行技术协调，国际合作对于地面设备的开发和建设均十分重要，更重要的是广泛的应用和市场拓展，都需要良好的国际合作环境氛围。已有若干非欧洲国家涉足伽利略系统的定义、研究和产业发展的合作。除了与美俄展开实质性的合作谈判外，欧洲与中国经过近两年的准备，已于2003年5月16日正式开始中欧伽利略计划合作谈判。
按照计划，第一颗用于测试的卫星在哈萨克斯坦的拜科努尔基地发射升空，2006年“伽利略”系统即可进行正式部署，2008年整个系统完工，正式为客户提供商业服务。
3、主要服务
虽然提供的信息仍还是位置、速度和时间，但是伽利略提供的服务种类远比GPS多，GPS仅有标准定位服务（SPS）和精确定位服务（PPS）两种，而Galileo则提供五种服务，这就是：公开服务（OS），与GPS的SPS相类似，免费提供；生命安全服务（SoLS）；商业服务（CS）；公共特许服务（PRS）；以及搜救（SAR）服务。以上所述的前四种是伽利略的核心服务，最后一种则是支持SARSAT的服务。伽利略服务不仅种类多，而且独具特色，它能提供完好性广播；服务的保证；民用控制；局域增强。
“伽利略”卫星导航计划
“伽利略”系统的基本结构包括星座与地面设施、服务中心、用户接收机等。卫星星座将由30颗卫星组成，卫星采用中等地球轨道，卫星均匀地分布在高度约为2.3万公里的三个轨道面上。每颗卫星都将搭载导航载荷和一台搜救转发器。每次发射将会把5或6颗卫星同时送入轨道。地面控制设施包括卫星控制中心（用于卫星轨道改正的遥感和遥测中心）和提供各项服务所必需的地面设施。地面控制设施管理卫星星座及测定和播送集成信息。系统使用4个载频向全球播发5种导航信号，这些导航信号支持开放、商用、生命安全和政府管理和搜救服务。系统还划分为8个区域部分，用来发送针对各自区域的集成信息。每个区域部分的耗费将由所在区域来负担。区域部分将由一个用于监测信号集成信息的测站网和一个数据处理中心组成。它能满足例如机场、港口、铁路、公路、人口和工业密集区等处的不同要求，其定位为精度好于1米。典型功能是信号中继包括信号集成信息的监测、数据处理和传输。向用户接收机的数据传输可以通过一种特殊的联系方式或其他系统的中继来实现，例如通过移动通讯网或通过航海导航系统等。系统通过服务中心向用户提供接口，存储和发布信息，支持开发应用。种类齐全的“伽利略”接收机不仅可以接收本系统信号，而且可以接收GPS、“格鲁纳斯”这两大系统的信号，并且实现导航功能和移动电话功能的结合，与其他飞行导航系统的结合。
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开放服务包括定位、导航和时间信号服务，但不包括系统集成信息。对用户而言，系统集成信息是指用户能实时了解系统发布的信号的质量，尤其是可能的预设的功能性干扰情况。开放服务和现有的GPS和GLONASS系统的类似服务相兼容，但其服务精度更高。任何人只要装备了“伽利略”接收机就能接收GPS、GLONASS和“伽利略”卫星导航系统的信号。开放服务将与商业和生命安全服务共享两个开放的导航信号。开放服务将主要用于道路交通中的个人导航、道路信息和提供路线建议的系统、移动通信等应用领域。
伽利略自由落体实验研究方法
伽利略自由落体实验研究方法
伽利略（1564-1642）是意大利天文学家、数学家，他是新物理学家，他建立物理学的研究方法。
他通过实验发现和证明了自由落体定律。
自由落体定律在很多领域，包括物理学、天文学、地质学、航空学、地球物理学、气象学中都有广泛的应用。
本文将对伽利略自由落体实验的研究方法进行详细的介绍。
伽利略的研究方法主要有以下几点：
1.定义目标：首先，伽利略将自由落体定律定义为：所有物体落体时其下落速度是相同的。
目标是研究物体下落时下落速度是否相同。
2.开展实验：其次，伽利略根据自由落体定律，使用物理实验测试它，以验证定律的真实性。
他进行了几次实验，以确定它的实际情况。
3.收集数据：然后他收集有关实验的客观数据，如落体时间、落体距离等，考虑其变化规律。
4.分析结果：最后，伽利略总结分析所有数据，得出结论，即不同物体落体时，其下落速度是相同的，这就是伽利略自由落体定律。
综上所述，伽利略自由落体实验研究方法包括定义目标、开展实验、收集数据和总结分析结果四个步骤。
他的实验研究提供了一种新的物理学研究方法，为新物理学的发展奠定了基础，也为后人进一步研究自由落体定律提供了依据。
地理信息系统原理试卷及答案6套
地理信息系统原理期末考试试卷A一、名词解释（每小题5分，共25分）1、地理信息系统2、空间分析3、空间数据元数据4、Web地理信息系统5、数字地形模型二、简答题（每小题5分，共25分）1、比较地理信息系统和一般信息系统的区别2、地理信息系统的功能3、简述栅格数据游程长度编码的基本思路；写出右图所示栅格数据的游程长度编码（第二大题第3小题图）4、简述地图投影的分类；说出右图所示地图投影的名称5、空间数据质量问题的来源三、论述题（共50分）1、结合下图谈谈空间分析在地理信息系统中的地位（本小题15分）2、请就根据所掌握的地理信息系统软件功能和空间分析方法，针对以下两个问题设计解决技术流程（可以采用文字描述和流程图相结合的方法答题）：（本小题15分）1）城市A计划将道路R由原来的10米拓宽为30米，请列出所有需要拆迁居民的信息2）B县计划对辖区内大于15度的耕地实施退耕还林，在地图中标识出所有需要实施退耕还林的区域3、针对你在日常学习生活中所了解的问题（生活服务、科学研究、信息管理、政府办公等均可以），设计一个应用3S集成技术解决问题的方案，请尽可能将你所学到的知识应用到这个解决方案的细节中（如采用需要使用融合技术对遥感影像进行信息增强，使用空间叠置分析对多要素进行综合评价等）（本小题20分）可以作为参考的案例：在对湿地环境的研究工作中，用GPS测量湿地的精确范围，通过遥感影像对湿地水环境及周边环境信息进行解译提取，采用GIS技术对湿地地理信息系统原理期末考试试卷B一、名词解释（每小题5分，共25分）1、空间数据模型2、元数据3、空间插值算法4、地图投影5、地理信息系统二、简答题（每小题5分，共25分）1、地理信息系统的研究内容2、矢量数据与栅格数据的比较3、画图表示右图所示矢量数据的多边形-边树状索引（第二大题第3小题图）4、简述空间分析中的再分类方法（Reclassify）及其应用5、简述等高线转成格网DEM的方法三、论述题（共50分）1、结合下图谈谈地理信息系统与其它学科的关系（本小题15分）2、请就根据所掌握的地理信息系统软件功能和空间分析方法，针对以下两个问题设计解决技术流程（可以采用文字描述和流程图相结合的方法答题）：（本小题15分）1）已知水体在遥感影像某波段上具有较低的灰度值，将水体范围从该波段中提出出来2）B县计划对辖区内大于15度的耕地实施退耕还林，在地图中标识出所有需要实施退耕还林的区域3、针对你在日常学习生活中所了解的问题（生活服务、科学研究、信息管理、政府办公等均可以），设计一个应用3S集成技术解决问题的方案，请尽可能将你所学到的知识应用到这个解决方案的细节中（如采用需要使用融合技术对遥感影像进行信息增强，使用空间叠置分析对多要素进行综合评价等）（本小题20分）可以作为参考的案例：在对湿地环境的研究工作中，用GPS测量湿地的精确范围，通过遥感影像对湿地水环境及周边环境信息进行解译提取，采用GIS技术对湿地一、名词解释（每个5分，共35分）1GIS （先写出英文全称，再作解释）2 ＤＥＭ（先写出英文全称，再作解释）3 RS（先写出英文全称，再作解释）4 伽利略计划5 拓扑关系6空间数据模型及其三个有机联系的层次7栅格数据结构二、问答题（共65分）1请写出5个著名的GIS软件名称，并简述GIS的功能（10分）2ARCVIEW实现哪些空间分析功能，有何实际应用。
伽利略物理知识点总结
伽利略物理知识点总结伽利略（Galileo Galilei，1564-1642）是义大利文艺复兴时期一个伟大的物理学家、天文学家和数学家。
他是现代科学方法的先驱之一，对力学、天文学、地球科学等领域都做出了开创性的贡献。
伽利略的工作为后世的科学发展奠定了重要基础，下面将对伽利略的一些重要物理知识点进行总结。
1.自由落体伽利略通过实验和数学推导证明，不考虑空气阻力的条件下，所有物体在同样条件下独立于质量的情况下自由落体的加速度是一个恒定值。
这就是著名的自由落体定律，即在同样条件下，所有物体都将以相同的加速度自由下落。
2.惯性伽利略对牛顿第一定律（惯性定律）的提出做出了重要贡献。
他认为，在不受外力作用的情况下，物体将保持匀速直线运动或静止状态。
在他的著作《对加速度、速度和力的对话》中，他详细讨论了物体的惯性运动，并提出了许多相关的实验观点和论证。
3.斜面上的运动伽利略提出了斜面上的运动规律，即当物体沿斜面下滑时，其加速度与斜面的夹角有关。
通过实验，他发现了物体在斜度相同的斜面上下滑的加速度是相同的。
4.振动伽利略对摆的运动进行了研究，并发现摆的周期与摆长几乎无关，只和重力加速度有关。
他还对弹簧振子和单摆的运动进行了研究，为后来振动理论的发展奠定了基础。
5.天文学伽利略是历史上最重要的天文学家之一，他使用望远镜观测天体，发现了木星的四大卫星、金星的周期性运动、太阳上的黑子等，这些发现颠覆了当时的宇宙观念。
他的观测结果进一步支持了哥白尼的日心说，挑战了地心说，这对于之后的科学发展产生了重大影响。
6.牛顿运动定律虽然牛顿的运动定律是在伽利略之后提出来的，但是伽利略的实验和观察成果为牛顿的运动定律提供了重要的实验依据和理论基础。
牛顿在他的《自然哲学的数学原理》中引用了许多伽利略的实验结果，这显示了伽利略在物理学发展史上的重要地位。
7.科学方法伽利略提出了一种假设-实验-归纳的科学方法，这是现代科学研究的基本方法之一。
伽利略的理想实验和推论如下
学上，他发明了反射式望远镜，并基于对三稜镜将白光发散 成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地表述了 冷却定律，并研究了音速。
在数学上，牛顿与莱布尼茨各自独立发明了微积分。他
也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的 零点，併为幂级数的研究作出了贡献。
是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的
新时代。
人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利
略发现了新宇宙”。
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笛卡儿 1596年生于法国都
兰城，1650年卒于瑞典斯德哥尔 摩。 笛卡儿是伟大的哲学家、
物理学家、数学家、生理学家， 解析几何的创始人，堪称17世纪 及其后的欧洲哲学界和科学界最 有影响的巨匠之一，被誉为“近 代科学的始祖”。
亚里士多德一生勤奋治学，从事的学术研究涉及到 逻辑学、修辞学、物理学、生物学、教育学、心理学、 政治学、经济学、美学等，写下了大量的著作，他的著 作是古代的百科全书，据说有400到1000部，主要有 《工具论》、《形而上学》、《物理学》、《伦理学》、 《政治学》、《诗学》等。他的思想对人类产生了深远 的影响。他创立了形式逻辑学，丰富和发展了哲学的各 个分支学科，对科学作出了巨大的贡献。
牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。
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9
牛顿的名言
I don't know what I may seem to the world,but,as to myself,I seem to have been only like a boy playing on the sea shore,and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary,whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me.
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24颗
10～15米 目前GLONASS系统已有17颗卫星在轨运行。
俄罗斯
GPS系统
24颗
5米
1994 年， GPS 卫星导航系统己布设完成。现在 正研制第二代GPS系统。
美国
1、伽利略系统结构
“伽利略”系统的卫 星星座是由分布在3个轨 道上的30颗中等高度轨 道卫星(MEO)构成,具体 参数如下:每条轨道卫星 个数10(9颗工作,1颗备 用);卫星分布轨道面数3; 轨道倾斜角56°;轨道高 度24000km;运行周期 14h4min;卫星寿命20年; 卫星重量625kg;电量供 应1.5kw。
伽利略卫星导航系统 简介
本次介绍主要内容：
一．伽利略卫星导航背景、发展
1. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 伽利略系统的产生 伽利略系统的发展 全球卫星导航系统的发展现状 伽利略系统结构 伽利略信号 伽利略的服务 伽利略、GPS、格洛纳斯系统的对比
二．伽利略卫星导航原理简介
1、伽利略系统的产生：
A. 导航控制和星座管理部分由地面控制部分 (GCS)完成,主要由导航系统控制中心(NSCC)、 OSS工作站和遥测遥控中心(TCC)3部分构成; 其中,OSS工作站共15个,无人监管并且只能接 收星座发出的导航电文和星座运行环境数据, 并把数据传送到导航系统控制中心,由导航系 统控制中心检测和处理;分布在4点的遥测遥控 系统接收导航系统控制中心中卫星控制设备 (SCF)提供的导航数据信息,并上传到星座。
2、伽利略系统的发展
GIOVE-A卫星的主要任务有4项：确认获得国际 电联分配给“伽利略”导航卫星系统的频率,欧 盟必须按规定在2006年6月之前发射1颗传输该 导航频率信号的卫星,才能获得这些频率的使用 权;验证未来“伽利略”工作星所用的导航有效 载荷(如铷钟、信号发生器和导航天线)的关键技 术;测量“伽利略”星座所处的中地球轨道辐射 环境;测试在研的用户接收机的性能。
② 开发阶段 ：该阶段称为开发和在轨验证阶段， 目前正在进行，主要工作有：汇总任务需求； 开发2－4个卫星和地面部分；系统在轨验证 。 A. 2005年12月28日,首颗在轨验证卫星的试验星 GIOVE-A由俄罗斯联盟号火箭成功发射,进入高 度为23258km,倾角为56°的中地球轨道(MEO), 标志着“伽利略”计划在轨验证阶段迈出重要 一步。
1、伽利略系统结构
C. “伽利略”系统利用太阳能供电,用电池存储 能量,并且采用了太阳能帆板技术,可以调整 太阳能板的角度,保证吸收足够阳光,既减轻 卫星对电池的要求,也便于卫星对能量的管理。 D. 射频部分通过50~60W的射频放大器将4种导 航信号放大,传递给卫星天线。
1、伽利略系统结构
③ 地面部分主要完成两个功能:导航控制和 星座管理功能以及完好性数据检测和分 发功能。
1、伽利略系统结构
① GALILEO系统的结构主要包括以下5大 部分：
A. B. C. D. E. 卫星星座； 导航系统主控中心； GALILEO卫星轨道和同步性地面监测网； 数个跟踪，遥测及控制站； 用户部分；
1、伽利略系统结构
② 中等轨道卫星装有的导航有效载荷包括:
A. “伽利略”系统所载时钟有2种类型:铷钟和被 动氢脉塞时钟。在正常工作状况下,氢脉塞时 钟将被用作主要振荡器,铷钟也同时运行作为 备用,并时刻监视被动氢脉塞时钟的运行情况。 B. 天线设计基于多层平面技术,包括螺旋天线和 平面天线2种,直径为1.5m,可以保证低于 1.2GHz和高于1.5GHz频率的波段顺利发送和 接收。
2、伽利略系统的发展
① 定义阶段：1999年,欧洲提出了建立“伽利略” 导航卫星系统的计划。经过长时间的酝酿,2002 年3月26日,欧盟15国交通部长会议一致决定,正 式启动“伽利略”导航卫星计划,这标志着欧洲 将拥有自己的卫星导航定位系统,结束美国GPS 系统独占鳌头的局面。
2、伽利略系统的发展
1、伽利略系统的产生：
在上世纪90年代的局部战争中，美国的GPS 出尽风头。利用GPS系统提供定位的导弹或战斗 机可以对地面目标进行精确打击，这给欧洲国家 留下了深刻印象。欧洲国家为了减少对美国GPS 系统的依赖，同时也为了在未来的卫星导航定位 市场上占有一席之地，决定发展自己的全球卫星 定位系统。经过长达3年的论证，2002年3月，欧 盟15国交通部长会议一致决定，启动“伽利略” 导航卫星计划。
3、全球卫星导航系统的发展现状
卫星导航系 卫星数量 统 定位精度 系统进展 研制国家
北斗系统
35颗
10米
2007年发射两颗北斗导航卫星，2008年基本满 足中国及周边地区用户需求。
中国
伽利略系统
30颗
小于1米 1999年欧盟公布了 “伽利略”计划，现在“ 伽利略 ” 系统正在建设中。
欧盟
格洛纳2008年4月27日在位于哈萨克斯坦的拜科努尔航 天中心成功发射了第二颗实验卫星GIOVE-B,并 入轨后运行良好。 GIOVE-B卫星是未来工作型“伽利略”卫星的试 验星。最主要的目标是在轨验证世界上首次上天 的无源氢钟的技术性能,氢钟的精确性能在真空模 拟测试中进行了验证,结果表明在技术上取得了突 破性进展。其日稳精度优于1ns,是迄今精确性最 高的星载原子钟。它将为“伽利略”系统的高精 度导航应用铺平道路,而且其较高的时间保持精度 也将使“伽利略”系统的性能优于现有的GPS导 航卫星系统。
2、伽利略系统的发展
③ 部署阶段 ：主要任务是卫星的发射布网、地面 站的架设、系统的整机联调。显然，此阶段已 经推迟进行，并且此阶段是整个计划耗资最大 的阶段，欧航局说：伽利略计划共包括30颗正 式卫星，第一颗将在2010年底由一枚俄罗斯火 箭发射升空 。 ④ 运营阶段 ：商业营运阶段，提供增值服务，资 方获得 。
欧空局(ESA)早在1990年就决定研制“全球导航 卫星系统(GNSS)”，GNSS分为两个阶段，第一阶段 是建立一个与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系 统、以及三种区域增强系统均能相容的第一代全球 导航卫星系统(GNSS一1)，第二阶段是建立一个完 全独立于GPS系统GLONASS系统之外的第二代全 球导航卫星系统(GNSS一2)。由于GNSS一1主要是 利用GPS等已经建成的系统，因此其主要工作是在 欧洲建立30座地面站和4个主控制中心，系统已在 2002年部署完毕,2004年完成运营试验。欧洲的长远 目标是拥有自己的独立的全球导航卫星系统，即 GNSS一2，也就是现在的“伽利略”系统。