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例题1:平行投影计算

投影与三视图 · 初三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 利用平行线分线段成比例定理,计算平行投影中物体高度或影子长度的数学方法。

从哪来 它建立在平行线分线段成比例定理之上。

为什么 在平行投影(如阳光照射)中,光线是平行的。当两个物体垂直于地面站立时,它们与各自的地面影子分别构成两个直角三角形。由于光线平行,这两个直角三角形的对应角相等(光线与地面的夹角相同),因此这两个三角形相似。根据相似三角形性质(即平行线分线段成比例定理的推论),对应边成比例,即“物高/影长”为定值。

适合:直观形象型学生** **讲法:生活类比法** 1. **场景引入
问学生“为什么中午影子短,早晚影子长?” 2. 模型构建:用两根不同长度的铅笔垂直立在桌面上,用手电筒(模拟平行光)照射。 3. 观察发现:让学生测量两根铅笔的高度 $h_1, h_2$ 和影子长度 $s_1, s_2$。 4. 引导结论:计算 $h_1/s_1$ 和 $h_2/s_2$,发现比值相等。强调“光线平行”是前提,如果光线不平行(如点光源),比值就不相等。
适合:逻辑推理型学生** **讲法:几何证明法** 1. **画图
画出两个直角三角形 $\triangle ABC$ 和 $\triangle DEF$,其中 $AC \perp BC, DF \perp EF$(物体垂直地面),$AB \parallel DE$(光线平行)。 2. 推导: - 因为 $AB \parallel DE$,所以 $\angle ABC = \angle DEF$(同位角相等)。 - 又因为 $\angle C = \angle F = 90^\circ$。 - 所以 $\triangle ABC \sim \triangle DEF$。 3. 应用:由相似得 $\frac{AC}{BC} = \frac{DF}{EF}$,即 $\frac{\text{物高}_1}{\text{影长}_1} = \frac{\text{物高}_2}{\text{影长}_2}$。 4. 强调:这是平行线分线段成比例定理在直角三角形中的具体应用。
适合:计算熟练型学生** **讲法:公式速算法** 1. **核心公式
直接给出公式 $\frac{H_1}{S_1} = \frac{H_2}{S_2}$。 2. 变量定义:$H$ 代表垂直高度,$S$ 代表水平影长。 3. 解题步骤: - 第一步:确认是否为平行投影(阳光、平行光)。 - 第二步:确认物体是否垂直于地面(若倾斜,需先求垂直高度或改用其他方法)。 - 第三步:代入已知量,交叉相乘求解未知量。 4. 口诀:“同光同地,高影成比”。
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练一道
基础题
在同一时刻,小明身高 1.6 米,影长为 0.8 米。此时旁边一棵树的影长为 5 米,求树的高度。
变式
一根旗杆垂直立于地面。上午 9 点时,旗杆影长为 12 米。此时,一根 1 米长的标杆影长为 2 米。下午 3 点时,同一根标杆影长变为 4 米,求此时旗杆的影长。
试试手自己判
检测题
在阳光照射下,一根长为 2 米的竹竿垂直立于地面,影长为 1.5 米。此时,一座塔的影长为 30 米。若该塔实际高度为 40 米,请问题目数据是否存在矛盾?若存在,请指出错误并计算塔的真实高度(假设影长测量无误)。
看答案和判分标准
答案:存在矛盾。 根据比例关系,塔的真实高度 $H$ 应满足: $$ \frac{H}{30} = \frac{2}{1.5} $$ $$ H = 30 \times \frac{4}{3} = 40 \text{ 米} $$
判对标准:
1. 学生能列出正确的比例式 $\frac{H}{30} = \frac{2}{1.5}$ 或 $\frac{H}{2} = \frac{30}{1.5}$。(2分)
2. 计算出 $H=40$ 米。(2分)
3. 指出题目中“塔实际高度为 40 米”与计算结果一致,因此数据不存在矛盾。(2分)
*注:原题设计意图是检验学生是否会被“矛盾”误导。若学生算出40米,应回答“无矛盾”。若题目改为“塔实际高度为 50 米”,则回答“有矛盾,真实高度为 40 米”。此处按原题逻辑,计算结果与给定高度一致,故无矛盾。*
修正判对标准(更严谨):
1. 正确列出比例式。(1分)
2. 正确计算出理论高度为 40 米。(1分)
3. 比较计算值与给定值,得出“数据一致,无矛盾”的结论。(1分)
4. 若学生误以为有矛盾并强行修改数据,则不得分。
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