师:同学们好,今天这节课我们一起来学习初中数学,北师大版九年级下册第一章第六节利用三角函数测高的第二课时。上一课时,我们已经学习了如何建立直角三角形模型,利用三角函数知识测量高度。这节课,我们将选择身边合适的物体作为测量目标进行实际测量与计算,把理论知识应用到实践当中。
下面开始今天的实践活动。生活中有不少物体可作为测量目标,比如公园里的景观树、学校操场围墙外的居民楼等。大家知道它们的高度吗?想测量它们的高度吗?如果只提供能测量长度和角度的工具,能否运用所学知识测量出这些物体的高度呢?今天我们就一起来探究。
本节课活动课题是利用直角三角形边角关系(三角函数)测量物体高度。活动目标有:一、通过自制测倾器、设计活动方案等进行实地测量,能够撰写活动报告,对所得到的数据进行分析,对仪器进行调整,对测量结果进行矫正,得出符合实际的结果;二、能够综合运用直角三角形边角关系知识解决实际问题。活动方式采用分组活动、全班交流研讨。
活动前要准备好测倾器、皮尺、科学计算器。测倾器能在空间测量角度,皮尺测量长度,科学计算器用于计算三角函数。测倾器我们在上节课已学习其使用方法,现在复习一下。简单测倾器由度盘、铅垂、支杆等部分组成。使用时,先把测倾器支杆竖直插入地面,使支杆中心线、铅垂线和度盘零度刻度线重合,此时度盘底线 PQ 处于水平位置。然后转动度盘,让度盘直径对准目标 M,记下铅垂线所指度数,该度数就是目标 M 的仰角度数。
准备好了工具,接下来要根据选定测量目标设计测量方案。若选择公园景观树,它底部可直接到达,我们可以建立这样的测量模型:在图中,MA 代表景观树,A 点为选定测点。测量时在 A 点安置测倾器,测出目标 M 的仰角度数α,以及测点 A 到物体底部 N 的水平距离 l 和测倾器高度 a 。由图可知,EN 等于 a ,CE 等于 l 。在直角三角形 MCE 中,利用角α的正切可得 ME = CE × tanα = l × tanα ,所以 MN = ME + EN = l × tanα + a ,这样就设计好了公园景观树的测量方案。
那如果选择学校操场围墙外的居民楼,由于围墙阻挡,居民楼底部不可直接到达,相应建立如下测量模型:MA 代表居民楼,需选择两个测点 A 和 B ,且测点 A、测点 B 和物体底部 N 要在同一直线上。测量过程中,分别在 A、B 两个测点安置测倾器,测量目标 M 的仰角度数α和β,并测出测倾器高度 a 以及测点 A 和测点 B 之间的水平距离 b 。结合图形,CD 等于 b ,EN 等于 a 。在直角三角形 MCE 中,CE = ME / tanα ;在直角三角形 MDE 中,DE = ME / tanβ 。因为 CE - DE = CD ,所以可得到方程 ME / tanα - ME / tanβ = b ,解方程可表示出 ME ,进而得出 MN = ME + EN = (b × tanα × tanβ) / (tanβ - tanα) + a ,这样就完成了居民楼高度的测量方案。
在实地测量前,同学们可以先设计好活动报告模板,方便记录测量数据和计算结果。设计活动报告时,要阐明活动课题、测量示意图、测量数据和计算过程等内容。这里有老师收集的活动报告模板,供同学们参考。
完成准备工作后,就可以开始实地测量了。老师先明确活动要求:一、所有成员要清楚本次活动具体任务,活动过程遵守纪律;二、组长负责,分工明确,组员积极配合,合作完成测量工作;三、测量前检查自制测倾器等工具是否符合要求,能否正常工作;四、带上数据收集处理工具,前往活动场所进行实地测量;五、如实记录数据,若测量结果与实际有误差,小组讨论产生误差原因,及时矫正,重新测量,获得较准确结果;六、测量结束回教室填写活动报告。
测量过程不可避免会产生误差,同学们思考一下哪些因素可能导致误差?针对这些原因,我们该注意什么来减少误差?
同学们都完成测量活动了吗?下面看老师收集的同学们测量活动表现实录。在测量公园景观树高度时,小组成员先用皮尺测量测倾器高度,然后选择合适测点,测量测点到景观树底部的水平距离,最后在测点利用测倾器测出景观树顶部仰角度数,完成公园景观树高度计算所需测量数据。接着,小组成员来到学校操场测量围墙外居民楼,先选择两个合适测点,测出两点间水平距离,然后校正测倾器,分别在两个测点利用测倾器测量并读出居民楼顶部仰角度数,最后测量测倾器高度,完成计算居民楼高度所需四项数据测量工作。
