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
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。