初中直观 · 高中论证拓展 · 平面几何 · 相似三角形

一根标杆,怎样量出高塔的高度?

水平地面、平行阳光,标杆高1 m,太阳高度角相同;不计算地球曲率。改变太阳高度,让两条影子同时变化。

问题的来处古代测量 · 用影子丈量高物

相似测高:问题从哪里来?

无法爬到塔顶,仍可以量塔高。古代中国的测望和古希腊的影长问题都利用日光、标杆与相似三角形,把不可达的长度转成地面可测的比例。

读一段背景,带着问题动手

无法爬到塔顶,仍可以量塔高。古代中国的测望和古希腊的影长问题都利用日光、标杆与相似三角形,把不可达的长度转成地面可测的比例。

这里用平行太阳光与水平地面。先测标杆影长和塔影长,再做比例;不同时间测出的影子不能随意放在同一个比例式中。

现在,换你来试改变太阳高度,让两条影子同时变化。 固定其他条件,亲手将太阳高度角分别设为25和50°,各核验一次;影长改变,反算的塔高是否仍相同?

相似测高

M13 / 平面几何
今天的问题

影长改变,反算的塔高是否仍相同?

独立探索要做什么?

改变太阳高度,让两条影子同时变化。 固定其他条件,亲手将太阳高度角分别设为25和50°,各核验一次;影长改变,反算的塔高是否仍相同?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从75到10 °逐步改变太阳高度角;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
高青柱:塔短金柱:标杆细线:平行阳光
看这里 · 影长法反算塔高6 m

塔影10.392 m,标杆影1.732 m;二者比值给出塔高。

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

影长法反算塔高
6 m
塔影长
10.3923 m
标杆影长
1.7321 m

塔影10.392 m,标杆影1.732 m;二者比值给出塔高。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

换成更高的塔,方法需要改变吗?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

H/S塔=h/s杆=tanα;H=S塔 tanα。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

影长改变,反算的塔高是否仍相同?

换个条件,再试一次

换成更高的塔,方法需要改变吗?

看哪里?

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识平面几何 · 相似三角形涉及的量与单位:太阳高度角(°)、塔高(m)。初中直观 · 高中论证拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:改变太阳高度,让两条影子同时变化。

再做定量:保持其他条件,比较太阳高度角与影长法反算塔高(m),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

H/S塔=h/s杆=tanα;H=S塔 tanα。

对照核验提示:低太阳:太阳高度角 25 °;高太阳:只改变太阳高度角 50 °。按这些题设自己操作并比较影长法反算塔高,不把参考情景当个人完成。

适用范围:塔影10.392 m,标杆影1.732 m;二者比值给出塔高。

Wolfram MathWorld · 相关词条(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。