2019-2020年高中地理 3.3 全球定位系統(tǒng)及其應用教案 湘教版必修3.doc

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2019-2020年高中地理 3.3 全球定位系統(tǒng)及其應用教案 湘教版必修3 [教學目標] 一、知識與技能 了解GPS的基本原理；能舉例說明GPS在定位導航中的應用。 二、過程與方法 以GPS在日常生活的應用為例，培養(yǎng)學生嘗試從學習和生活中發(fā)現(xiàn)地理問題的意識，并通過列表比較的方法，培養(yǎng)和提高學生的分析、歸納和概括能力。 三、情感態(tài)度與價值觀 以新技術在地理學的應用為例，激發(fā)學生探究地理問題的興趣和動機，了解地理信息技術在現(xiàn)代社會生產和生活中的應用，培養(yǎng)合作精神，提高科學素養(yǎng)。 [教學重點] 全球定位系統(tǒng)（GPS）在定位導航中的應用（舉例說明）。 [教學難點] 全球定位系統(tǒng)GPS的基本原理。 [教學媒體與教具] 多媒體 [課時安排] 2課時 [講授過程] 第一課時 【新課導入】地理信息技術是現(xiàn)代地理科學研究的主要技術手段之一，包括：GPS、RS、GIS，三者的結合即為數(shù)字地球。 【板書】第三節(jié) 全球定位系統(tǒng)及其應用 【問題思索】你對GPS了解多少？GPS定位原理是什么呢？ 【板書】一、全球定位系統(tǒng)概述 【講述】美國從本世紀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)。并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略重要組成。目前的全球覆蓋率為98%，它能夠實時測量“四度”：經度、緯度、高度、速度。 【分組討論】GPS由哪幾部分組成的？各部分的功能是什么？ 【學生發(fā)言，教師指導】（1）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（顧及地球自轉，地球-衛(wèi)星的幾何關系每天提前4min重復一次），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。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。 （2）地面監(jiān)控部分包括四個監(jiān)控間、一個上行注入站和一個主控站。監(jiān)控站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進行數(shù)據(jù)初步處理的計算機。監(jiān)控站的主要任務是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設在范登堡空軍基地。主控站主要任務是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和時鐘改正值。上行注入站也設在范登堡空軍基地。它的任務主要是在每顆衛(wèi)星運行至上空時把這類導航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進行一次。 （3）用戶設備：GPS接收機。 【投影歸納】GPS組成： 【活動】閱讀課本，分析衛(wèi)星定位的基本原理。 【歸納】GPS系統(tǒng)采用“時間同步、單程測距”的原理來實現(xiàn)定位。簡單地說就是用戶同時向已知其位置的3個導航衛(wèi)星分別進行距離測量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測得的距離為半徑，在空間畫出3個球面，則該3個球面的相交點，就是用戶的所在位置了。 【投影】名詞鏈接： “時間同步”，是指衛(wèi)星上的時鐘與用戶設備內的時鐘是精確同步的（譬如說校準到兩者之間幾萬年才差1秒鐘） 。 “單程測距”，是指從導航衛(wèi)星上發(fā)出的無線電測距信號在傳播到用戶設備的這一單向行程中，就可以把它們之間的距離測量出來。 通常應用三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以進行定位，但要保證對目標實時觀測（諸如提供目標運動數(shù)據(jù)等）， 則需要至少四顆衛(wèi)星的信號。 第二課時 【新課導入】GPS具有全天候、高精度、自動測量、實時性等特點。目前GPS 主要功能是定位和導航。導航是一個技術門類的總稱，它是引導飛機、船舶、以及個人安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地的一種手段。導航的基本功能是回答三個問題：我現(xiàn)在在哪里？我要去哪里？如何去？ 【板書】二、GPS應用 【分組討論】你了解哪些應用？或者根據(jù)其定位與導航功能你能想到有哪些應用？ 【學生發(fā)言，教師指導】（1）軍事：GPS最初就是為軍事應用而建立的，主要用來給航行中的軍艦、飛機及導彈等設施提供定位和導航信息。后方司令部可通過全球定位系統(tǒng)，時刻掌握在前線的特種部隊的位置。隊員一旦面臨危險，立刻派出救援部隊，在空中待命的導彈輸入數(shù)據(jù)，就可對敵方進行精度達10m的轟炸。（2）測繪：GPS技術給測繪界帶來一場革命，測量精度高；操作簡便；儀器體積小、便于攜帶；全天候操作；信息自動接受、存儲，減少了繁瑣的中間處理環(huán)節(jié)。（3）交通：關鍵是導航。租車服務、物流配送等許多行業(yè)利用GPS技術，就可以對車輛進行跟蹤、調度管理，合理分配車輛，從而以最快速度響應用戶的乘車或配送請求，降低能源消耗，節(jié)省營運成本。（4）救援：關鍵是定位。利用GPS定位技術，可對消防人員、交通警察進行應急調遣，從而提高緊急事件處理部門對火災、犯罪現(xiàn)場、交通事故等緊急事件的響應效率。（5）農業(yè)：“精準農業(yè)耕作”和捕魚的應用。精準農業(yè)是在現(xiàn)代農業(yè)機械化條件下，由于衛(wèi)星遙感定位技術的發(fā)展而興起，是信息技術與地理學、農學、生態(tài)學、植物生理學和土壤學的有機結合，實現(xiàn)農業(yè)生產全過程的實時監(jiān)測，以實現(xiàn)對農作物生長發(fā)育、病蟲害、水肥以及相應環(huán)境變化動態(tài)分析，經過判斷和決策，實施田間作業(yè)的精細管理。精指數(shù)量的精細，準表示對空間位置的標定。精準農業(yè)系統(tǒng)是一個綜合性很強的復雜系統(tǒng)，是實現(xiàn)農業(yè)低耗、高效、優(yōu)質、安全的重要途徑。精準農業(yè)是把先進的技術與農業(yè)生產過程有機結合，形成一個具有多目標、多層次、開放循環(huán)、人機物相匹配的農業(yè)生態(tài)經濟系統(tǒng)，其特點是精量化，這樣有利于農業(yè)高產、優(yōu)質、低耗，提高農產品的產量和品質，降低生產成本，從而增強農產品市場優(yōu)勢，加大獲利空間。（6）娛樂——出行、旅游、探險的好幫手。 【開放性作業(yè)】以下列領域為例，列表比較GPS在定位導航中的應用和主要功能。 領域 主要作用 特點 舉例說明（應用案例） 軍事 測量 交通 救援 農業(yè) 休閑 【板書設計】 第三節(jié) 全球定位系統(tǒng) 一、全球定位系統(tǒng)概述 1．全球定位系統(tǒng)的概念與發(fā)展 2．全球定位系統(tǒng)的組成 （1）GPS衛(wèi)星星座 （2）地面監(jiān)控系統(tǒng) （3）用戶系統(tǒng) 二、全球定位系統(tǒng)的應用領域 1．軍事 2．車載GPS 3．航海、航空導航