妙用影子測(cè)高小組成員趙廷強(qiáng)李嘉閣朱曉瑋陳鵬指導(dǎo)老師坷垃

課件制作：陳鵬論文編寫(xiě)：朱曉瑋李嘉閣主講：趙廷強(qiáng)指導(dǎo)老師：坷垃早在公元前6世紀(jì)，古希臘學(xué)者塔利斯就曾經(jīng)借用影子的作用去拯救戰(zhàn)火中受難的百姓，據(jù)說(shuō)當(dāng)時(shí)美地亞和呂地亞國(guó)（位于現(xiàn)今土耳其西部）發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)，連續(xù)五年未分勝負(fù)，滿(mǎn)目瘡痍，哀鴻遍野。老百姓處于水深火熱之中。塔利斯目睹慘景，便去游說(shuō)兩國(guó)首領(lǐng)，曉以利害，建議停戰(zhàn)，但均遭到冷遇。于是，他便揚(yáng)言，上天反對(duì)戰(zhàn)亂，某月某日利用日食作為警告。果然到了那天，兩軍正在酣戰(zhàn)，突然太陽(yáng)失去光輝，白晝頓時(shí)成了黑夜，雙方將領(lǐng)大為恐慌，從此罷戰(zhàn)言和。讓我們開(kāi)始吧！故事一在南極探險(xiǎn)家的口里,一直流行著一句話：“我們對(duì)南極的了解還沒(méi)有天文學(xué)家對(duì)月球的了解那樣清楚?！碧诫U(xiǎn)家的這種說(shuō)法并不是故意夸大。因?yàn)槿f(wàn)年的冰雪封住了南極的秘密，使科學(xué)家無(wú)法窺見(jiàn)南極大陸的真面目?？墒翘煳膶W(xué)家呢，不但繪制了月球表面的詳圖，而且還“量”出了月球表面山峰的高度。天文學(xué)家是怎樣知道月球上山峰高度的呢?他們依據(jù)的是影子，依據(jù)月球上山峰投出的影子量出了高度。用光學(xué)儀器，可以測(cè)出月球山峰影子的長(zhǎng)度，然后計(jì)算出這時(shí)光線是從什么角度射向山峰的。再用三角學(xué)，就可以算出月球山峰的高度。離我們38萬(wàn)公里以外的影子，不但告訴了我們?cè)虑蛏椒宓母叨?，而且還為我們披露了月球表面的具體情況。這使天文學(xué)家能為未來(lái)的宇宙航行家編繪出一幅詳明的月球圖。影子，在這里產(chǎn)生了神奇的力量，它戰(zhàn)勝了空間距離，成為我們手中一個(gè)馴服的工具，為我們忠實(shí)地服務(wù)。故事二我國(guó)三國(guó)時(shí)代的科學(xué)家趙爽（公元3世紀(jì)）在作《周髀算經(jīng)》注釋時(shí)巧妙地創(chuàng)造了“雙表人影法”來(lái)測(cè)高，為此當(dāng)時(shí)他還繪制了一幅《日高圖》，但是，由于地面不是很平，而且表高與表間距離相對(duì)于日高來(lái)說(shuō)過(guò)于微小，所以測(cè)得的日高是不夠準(zhǔn)確的。但是，趙爽卻為后人提供了一種極為先進(jìn)的測(cè)高望遠(yuǎn)之術(shù)。

BPQB1P1Q1光線光線建筑物高竿長(zhǎng)PQ=由相似三角形性質(zhì)得：無(wú)獨(dú)有偶，古希臘學(xué)者塔利斯也深知影子的妙用，因此也敢于大膽地回答“金字塔之謎”的問(wèn)題：即金子塔有多高？埃及法老阿美西斯懸賞征求這個(gè)答案。當(dāng)然，要求答案是準(zhǔn)確可靠的，如果信口開(kāi)河，無(wú)根據(jù)地胡謅一個(gè)數(shù)，這會(huì)要受到懲罰的。因此，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里沒(méi)有人應(yīng)征。終于有一天，金字塔前人山人海，爭(zhēng)相目睹塔利斯的測(cè)高表演。首先，他在廣場(chǎng)上豎立一根木棍，在日光照耀下，順著影子從木棍的底部引出一條直線，量線長(zhǎng)等于木棍高的地方做一個(gè)記號(hào)；他目不轉(zhuǎn)睛地注視著影子的變化，當(dāng)棍頂?shù)挠白优c記號(hào)重合時(shí)，立即快步跑到金字塔塔頂?shù)挠白犹幦プ鲆粋€(gè)標(biāo)志；他認(rèn)為，木棍影長(zhǎng)與棍長(zhǎng)相等時(shí)，塔高就應(yīng)該等于塔影長(zhǎng)的，只需量塔影長(zhǎng)就知道塔高了。人喊叫起來(lái)：“塔利斯的測(cè)量不準(zhǔn)！”等他弄清是怎么回事時(shí)，不禁皺起眉頭，看看影子，嘆了口氣！原來(lái)，就在他跑去設(shè)立塔頂影子的標(biāo)志時(shí)，木棍的影子又變動(dòng)了；是的，這個(gè)方法很簡(jiǎn)單，他的原理也是容易被接受的?？墒牵?dāng)他量了塔影的部分長(zhǎng)度（全部長(zhǎng)度應(yīng)是從塔中心開(kāi)始，而有一部分處于底盤(pán)位置），準(zhǔn)備再去量取金字塔底盤(pán)的寬度時(shí)，有而且，由于金字塔的底盤(pán)很大，需要量取底盤(pán)寬度，以便確定中心到邊界的距離，按這距離加上所見(jiàn)影子的長(zhǎng)度才是塔高，本來(lái)選擇影子方向也不能?chē)?yán)格與塔的一邊平行，現(xiàn)在方向又偏移了，因此他的失敗之處在于測(cè)量目的物不是一根“桿”，而是底盤(pán)很大的金字塔。塔利斯雖然第一次嘗試失敗了，但后來(lái)，卻利用影子不停息地移動(dòng)的性質(zhì)巧妙地進(jìn)行了新的嘗試：觀測(cè)兩次，第一次定下塔頂和木棍頂?shù)挠白游恢肁和A1，第二次B和B1，因?yàn)?，所以AB∶A1B1就是塔高PQ與P1Q1棍長(zhǎng)之比了。棍長(zhǎng)既為已知，自然就容易求出塔高來(lái)。ABPQA1B1

P1

Q1塔高竿長(zhǎng)光線學(xué)以致用需要解決的問(wèn)題：使升旗效果最佳。需要準(zhǔn)備的材料：卷尺、木棍、鉛筆和紙或記算器需要測(cè)算的數(shù)據(jù)：旗桿高度，國(guó)歌用時(shí)，一個(gè)人一分鐘呼吸的次數(shù)。學(xué)以致用把木棍豎立在地面上，這樣它可以像旗桿一樣投下一個(gè)影子（如圖2）。測(cè)量木棍投影的長(zhǎng)度?，F(xiàn)在用179厘米（木棍的高度）乘以旗桿影子的長(zhǎng)度再除以木棍影子的長(zhǎng)度，得出的結(jié)果將是旗桿的實(shí)際高度。第一步：測(cè)算旗桿高度用卷尺測(cè)量旗桿的影子的長(zhǎng)度，并把這個(gè)數(shù)字記下來(lái)?yè)Q算成厘米（圖1）。第一次測(cè)量第二次測(cè)量第三次測(cè)量旗桿高度平均值1791601150128717926019501343179490335012251284cm高度數(shù)值(cm)次標(biāo)桿長(zhǎng)度標(biāo)桿影長(zhǎng)旗桿影長(zhǎng)旗桿高度第二步：測(cè)算國(guó)歌用時(shí)：51s第三步：測(cè)算一個(gè)人一分鐘呼吸的次數(shù)：12---18次第四步：匯總數(shù)據(jù)，演算結(jié)論：已知：旗桿高度為1284cm，國(guó)歌用時(shí)為51秒，假設(shè)升旗手一分鐘呼吸的次數(shù)為16次每分（可以自測(cè)），試確定怎樣使升旗效果最佳？首先,計(jì)算一個(gè)人呼吸一次所用時(shí)間：60s/16次=3.75s其次,計(jì)算升旗過(guò)程中大約呼吸次數(shù)：51s/3.75s=14次最后、計(jì)算每呼吸一次國(guó)旗上升高度：1284/14=92cm所以，每呼吸一次，需拉升兩次，每次拉升46cm.古語(yǔ)說(shuō)：尺有所短，寸有所長(zhǎng)。這句話只有寥寥8個(gè)字，卻揭示了一條深刻的哲理，它寓含于科學(xué)與人生之中，就影子本身來(lái)說(shuō)，它貌不驚人，從來(lái)都是某種物體的附屬品，又是虛無(wú)陰暗的代表，習(xí)慣被人瞧不起，認(rèn)為是毫無(wú)價(jià)值的、空洞的，甚至把它的存在也看成是多余的。誠(chéng)然，大自然的奇觀五光十色，令人眼光繚亂，有多少驚奇奧妙的情與景令人神往??！對(duì)于張目可見(jiàn)的影子實(shí)在不屑一提。下面，讓我們來(lái)再來(lái)看一看影子其它的一些妙用：影子其它的一些妙用圭表

日晷

工藝檢測(cè)皮影戲

但是，金無(wú)足赤。影子也并不是完美的。無(wú)影燈這便是無(wú)處不在的影子，它既不是毫無(wú)用處