师:同学们好,今天我们一起学习投影第一课时——平行投影与中心投影。先来看看这节课的学习目标:一、了解投影线、投影面的概念;二、了解平行投影、中心投影的概念;三、了解平行投影和中心投影的区别与联系。从目标可以看出,今天主要学习与影子有关的内容。首先,我们来看一段有趣的影子秀。
(播放影子秀)
师:看完这段影子秀,大家是不是跃跃欲试呢?影子在生活中很常见,那影子是怎样形成的呢?我们来看几幅图,比如树的影子、人的影子。皮影戏是我国民间古老的表演艺术,它利用灯光照射,把影子形态反映到屏幕上。结合这些图和生活经验,我们知道用日光或灯光照射物体,会在地面、墙壁等处形成影子,这是生活中的通俗叫法,在数学里更专业的表达叫投影。一般来说,用光线照射物体,在某个平面(可以是地面、墙壁等)形成的影子就叫投影。说白了,投影就是我们常说的影子。现在给大家一个热身小训练,将下列物体与它们的投影用线连接起来。
(展示物体与投影的连线题目)
师:我们刚讲过,投影就是影子,要把物体和对应的影子连起来。大家可以根据物体形状快速找到对应的影子,比如手的影子、圆锥的影子、棱柱的影子、球的影子。由此我们可以总结,形成投影和物体本身有关。
生:投影除了和物体本身有关,还和其他因素有关吗?
师:这个问题问得很好。我们来看一组图片,这是同一棵树在不同时刻的影子。树相同,但影子不同,这说明形成投影除了和物体有关,还和其他因素有关。那是什么因素呢?细心的同学发现了,这是不同时刻的影子,和时间有关。更准确地说,不同时间阳光照射的方式和角度不同,所以在地面上形成的影子也不一样。我们可以归纳出,形成投影除了和物体本身有关,还和光线的照射方式、影子所在的平面有关。在数学中,我们把照射的光线称为投影线,把投影所在的平面叫做投影面。比如,老师对着太阳在路上走,背后会有一道影子,这个影子就是投影,太阳光线就是投影线,影子所在的地面就是投影面。投影线、投影面的概念很简单。刚刚讲过投影线就是照射的光线,有时照射的光线是一组互相平行的射线,比如探照灯发出的就是互相平行的光线,也叫平行光线,由平行光线产生的投影就叫平行投影。比如用一组平行光线照射三角尺,就会形成平行投影。
生:日常生活中有哪些常见的平行投影呢?
师:形成平行投影得有平行光线,那日常生活中常见的平行光线是什么呢?其实,太阳光线就是常见的平行光线。太阳离我们非常远,射到地面上的太阳光可看成一组互相平行的射线,所以物体在太阳光照射下形成的影子就是平行投影,像这两幅图中的日影就是平行投影。
生:灯泡在日常生活中很常见,灯泡发出的光是平行光线吗?物体在灯泡发出的光照射下形成的投影是平行投影吗?
师:灯泡是向四周发出光线,不是平行光线,所以物体在灯泡发出的光照射下形成的投影不是平行投影。那它是什么投影呢?物体在灯泡发出的光照射下形成的投影是中心投影。什么是中心投影呢?由同一点(也就是物理中的点光源)发出的光线形成的投影叫做中心投影。比如用灯泡发出的光线照射三角板,就会形成中心投影。现在思考一个问题:晚上有人在马路上从左往右走过一盏路灯,他影子长度的变化情况是怎样的?是不变,一直变长,还是一直变短呢?
生:都不是。当人走在路灯正下方时,影子最短;在左右两边,人越远离路灯,影子越长。所以影子先变短后变长。
师:有同学可能会问,地理课上学过太阳在太空中也是向四面八方发出光线的,为什么说太阳光线是平行光线呢?其实可以这样解释,假设不是晚上,不是路灯,而是白天一个人在日光照射下从左边走到右边,实际上他的影子基本不会发生变化。因为太阳离我们太远,射到地面上时,地面显得很小,这组太阳光线可看成互相平行的射线,所以物体在太阳光照射下形成的影子是平行投影,不是中心投影,大家不要混淆。刚刚讲了平行投影和中心投影,现在学以致用解决问题。看应用一,图中两幅图表示两根垂直木杆在同一时刻的投影,请在图中画出形成投影的光线,判断它们是平行投影还是中心投影。
