所有生活現象
3~4 年級5~6 年級7~9 年級物理地球科學數學

影子為什麼會變長變短?

光的方向、物體高度,和地上那條影子

動手改變一個條件

物體 2 公尺影子長度45° 太陽高度角

低於 10 度的情形影子會拉得非常長,這裡先不模擬。

先拉動滑桿觀察;完成預測後,這裡會揭曉數據。

你發現了什麼?當你改變一個條件,另一個量跟著怎麼變?

生活現象

放學走在操場上,你發現自己的影子有時候縮在腳邊,有時候卻長得比自己還高好幾倍。同一個人、同一塊地,影子卻一直在變。

為什麼一天之中,影子的長度會一直改變?

預測沙盤

先猜,再拉滑桿驗證

深入了解:觀察提示
  • ・哪些東西正在改變?
  • ・哪些東西幾乎沒有改變?
  • ・你需要量什麼,才能說得更清楚?

先預測,再揭曉

太陽的高度角變小(太陽變低)的時候,影子會怎麼變?

選一個你覺得的答案,選完才會看到實際結果唷。

猜錯完全沒關係。這是一個值得檢查的猜想,我們一起看看哪個條件會影響結果。

Mochi 的引導

你可能注意到:改變的是太陽的位置,人的高度其實沒有變。

深入了解

光走直線,你擋住光,後面那塊地就沒有光,變成影子。太陽在高處時光幾乎從頭頂下來,影子縮在腳邊;太陽變低時光斜斜照過來,影子就被拉長。物體、影子和光線剛好圍成一個直角三角形。

這個內容屬於:模型

深入了解:模型假設與限制

簡化科學模型(有假設與適用條件)

模型假設

  • ・把太陽當成很遠的單一光源,光線視為平行。
  • ・地面是平的,物體垂直站立。
  • ・影子長度用「物體高度 ÷ 高度角的正切」計算。

這個模型沒有考慮的事

  • ・真實世界的地面有坡度、有障礙物,影子不會這麼乾淨。
  • ・這個模型不預測某一天某個時刻太陽的實際高度角,那需要地點與日期的天文資料。

換個角度想想看(5 個角度)

太陽高度角 45 度、你身高 1.5 公尺,影子大約多長?你是怎麼看出來的?

原情境

提示:45 度的時候有一個很好記的關係。

同一時間,旗桿比你高很多。它的影子和你的影子,倍數關係會一樣嗎?

變形情境

提示:兩個人在同一時間,太陽高度角是一樣的。

如果只能量影子,不能爬上去量旗桿,你要怎麼算出旗桿有多高?

反向推理

提示:旁邊放一根你知道長度的棍子。

晚上走在路燈下,影子的變化和太陽底下一樣嗎?哪裡不一樣?

新生活情境

提示:路燈離你很近,太陽離你很遠。

用影子出一題給同學,題目裡要有一個需要先觀察才能回答的地方。

自己出題

提示:可以從方向、長度或時間下手。

目前狀態:已接觸(已從 0 個角度說明過)

這不是分數。要走過三個不同角度,我們才會說「已理解」。

同一個想法,用在別的地方

校園旗桿:用一根棍子和兩段影長,就能量出旗桿高度。

路燈:近距離光源,影子長度還會跟「你離燈多遠」有關。

日晷:古人反過來用:從影子的方向與長度判斷時間。

生活與工程應用

這個數學/科學用在哪裡?從工程、交通與每天的生活看見它。

💡 看看真實世界怎麼用

生活

校園旗桿

用一根棍子和兩段影長,就能量出旗桿高度。

生活

路燈

近距離光源,影子長度還會跟「你離燈多遠」有關。

生活

日晷

古人反過來用:從影子的方向與長度判斷時間。

接下來你想問什麼?

如果太陽正好在頭頂正上方,影子會完全消失嗎?影子的長度和太陽高度角之間,可以寫成一個式子嗎?在不同緯度的城市,同一天中午的影子會一樣長嗎?

或者,換你提一個問題。