从高中生的角度探究坐标系有什么实用的价值

田富兮

摘 要：数学是一门具有高度抽象性的和逻辑性的学科，从古至今数学伴随着我们社会的的进步不断发展着，当然我们社会的发展也离不开数学。本文将以数学中的一个小分支——坐标系为出发点，通过研究坐标系的性质特点，简述坐标系在我们生活中的实用价值。以此激发我们学习的兴趣。

关键词：坐标系 解决问题 价值

引 言

我们都知道地球表面不平坦，它的大概形状不是一个正球体，南北两极稍扁赤道略胖的，作为坐标系中最强有力的代表——经纬度是经度与纬度的合称组成一个庞大的坐标系统，称为地理坐标系统，它是一种利用三度空间的球面来定义地球上的空间的球面坐标系统，能够标示地球上的任何一个位置。

一、坐标系的起源以及特点

谈到坐标系的起源，就必须得谈到一位非常有名得数学家——笛卡尔。在笛卡尔时代，代数还是一门崭新的学科，几何学的思维在数学家的头脑中占有绝对的地位。而笛卡尔致力于代数和几何联系起来的研究，其中最重要的就是如何建立“点”和“数”的关系，在一次偶然观看到蜘蛛的“表演”，使笛卡尔思路豁然开朗，伟大的坐标系就此成功加入了数学的大家庭。

通过学习我们知道，坐标系的种类很多，我们常用的坐标系有：直线坐标系、直角坐标系、空间坐标系，每种坐标系都有其特点。从广义上讲：事物的一切抽象概念都是参照于其所属的坐标系存在的。

二、坐标系的实用价值

（一）解决物理问题

对于我们来讲，物理无疑是一门较难的学科，尤其是是在力学中描述质点运动状态的物理量大多数都是矢量，如物体的位移，速度和加速度，以及物体之间的相互作用力，物体的动量等，多种力的分析让很多人头皮发麻，我们学习物理过程中，要想精确地研究运动状态，就必须要对运动有定量的描述，因此为了定量的表示一个物体相对于参考系的位置，我们以参照物为标准点，建立合适的坐标系，得到图象，结合常用的物理思想解决问题。

坐标图象是描述物体的运动过程，发现物理规律、揭示物理问题线索的重要方法，这种方法可以使物体的运动变得更加直观形象，使物体变化的过程变得更加清晰，使物理思想明确，使求解过程变得更加简单[2]。合理利用坐标系，可以巧妙的解决很多物理难题，使求解过程更加优化，让我们不再畏惧物理的难度，同时利用坐标系可以有机的将物理和数学结合起来，增强了我们的对知识的综合运用能力，同时也可以提高我们学习的积极性。

（二）坐标系在地理中的应用

其实在古代坐标系就有了应用的影子，古人选择以太阳为参照点，可以在任何地方判断自己所处的方向，而在现代对于坐标系在地理中的应用，莫过于地理坐标系了，定义了地表点位的经纬度，可以准确的描述地球上的每一个点。地球是一个极其庞大的物体，也是一个不规则的球体，如果科学家们一部分一部分去研究，根本不知道要从何下手，但有了地理坐标系以后，通过对地球的每一個位置用简单的坐标来表示，这样对号入座，科学家们只要选中一个坐标，就可以知道对应的地理位置，这样方便了研究，有效地促进了地图学、测量方面、卫星技术的研究。

也正是有了地理坐标系，让GPS有了一展拳脚的机会，利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位，可以全方位、全天候、全时段、高精度的为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展，同时也有了我们现在这样便捷的社会[3]。现在我们出门再也不用担心迷路了，GPS一打开，就可以自动导航带我们想去的地方，我们就像穿梭于这庞大坐标系中一个移动的小点。坐标系在地理中的应用，让我们更加清晰的了解了地球的每一个位置，同时也带给了我们更加便捷的生活。

（三）发现规律，预测结果

现在的社会是一个高速发展的社会，科技发达，信息流通，人们之间的交流越来越密切，生活也越来越方便，数据信息就是这个新时代的产物[3]。但数据信息简单来说也就是一些文字或者数字信息，但有了坐标系以后，把这些简单的数字结合坐标系就会产生对我们极具参考的图象，小的方面我们可以用来解决一些数学问题或者研究一个运动过程并预测物体下一秒的运动状态，大方面我们可以通过坐标系处理的数据，甚至可以预测一些大事件。

（四）数控机床的应用

虽然我们并没有在工业上的经验，对生产线上的东西都不了解，但如今现代科技的发达，让我们即使不出门也可以了解很多我们不知道的事。不可否认的是，坐标系在数控机床上的应用，数控装置是数控机床的核心，根据输入数据描绘出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。机床坐标系是机床的硬件系统建立的坐标系统，是由固定于机床自身的光栅尺或者编码器的零点建立起来的。为了确定数控机床的运动方向，移动距离等指标，就要在数控机床上建立一个坐标系，在编制程序时，以机床坐标系来作为工件确定运动方向和距离的坐标系，从而与数控机床建立了坐标关系[4]。

结 语

我们掌握知识的最终目的是用所学的知识改造生活，推动社会发展。数学作为一门基础自然科学，来源于实践又应用于实践，为推动科学向前发展起到重要作用，所以数学应用应成为我们学习数学的方向。我们不能只知道苦读，而对现实生活中的问题束手无策，不能运用所学解决现实问题，成为“高分低能”的人。坐标系作为数学的一小部分所带来的价值都是巨大的，可想可知，当我们真正把所有的数学理念贯穿于生活，必将造就更美好的社会。

参考文献

[1] 李宏， 许文龙. 空间直角坐标系与球坐标系变换研究[J]. 牡丹江师范学院学报（自然科学版）， 2017（2）：49-51.

[2] 周尚意. 阅读的地理坐标[J]. 地图， 2017（5）：142-142.

[3] 杨康， 徐爱功， 唐龙江. 测绘常用坐标系转换框架设计分析[J]. 测绘与空间地理信息， 2017， 40（7）：41-43.

[4] 田少华， 侯爽. 针对静态感知系统的坐标系改进设计[J]. 激光与红外， 2016， 46（3）：313-316.