投影

📘 投影与视图·
·平行投影、中心投影

🎯 学习目标

  • 理解投影的基本概念及其在生活中的应用
  • 区分平行投影与中心投影的特点和区别
  • 能根据物体和光源的位置判断投影类型并画出简单投影图形

📚 核心概念

在日常生活中,当光线照射到不透明物体上时,会在地面或墙上形成影子,这种现象就叫做投影。投影分为两种主要类型:平行投影中心投影

  • 平行投影:当光源距离物体非常远(如太阳光),可以认为光线是互相平行的,这时形成的投影叫平行投影。例如,正午时人的影子就是平行投影。平行投影中,物体的高度与其影长之间存在比例关系,若两根竖直杆在同一时刻、同一地点,有 h1l1=h2l2\frac{h_1}{l_1} = \frac{h_2}{l_2},其中 hh 表示高度,ll 表示影长。

  • 中心投影:当光源距离物体较近(如灯泡),光线从一个点(称为投影中心)发出,呈放射状,这时形成的投影叫中心投影。例如,夜晚路灯下人的影子就是中心投影。中心投影的影子长度不仅与物体高度有关,还与物体到光源的距离有关,通常离光源越近,影子越长。

两者的主要区别在于:平行投影的光线互相平行,影子大小与物体相似;中心投影的光线交于一点,影子会变形放大或缩小。

📝 关键公式

  • 平行投影中的比例关系:若两物体在同一平行光线下,则 h1l1=h2l2\frac{h_1}{l_1} = \frac{h_2}{l_2}

    • 示例:一根2米高的杆子影长3米,另一根杆子影长6米,则其高度为 h=23×6=4h = \frac{2}{3} \times 6 = 4 米。
  • 中心投影无固定公式,但可利用相似三角形求解。

    • 示例:点光源高5米,人高1.5米,人距灯杆2米,设影长为 xx,由相似三角形得 1.55=xx+2\frac{1.5}{5} = \frac{x}{x + 2},解得 x=0.857x = 0.857 米(约)。

💡 经典例题

例题1(平行投影)

在阳光下,小明测得一根1.2米高的标杆影长为1.8米,同时测得一棵树的影长为9米。求树的高度。

解题过程

  1. 因为是阳光,属于平行投影,可用比例关系。
  2. 设树高为 hh 米,则 1.21.8=h9\frac{1.2}{1.8} = \frac{h}{9}
  3. 化简左边:1.21.8=23\frac{1.2}{1.8} = \frac{2}{3}
  4. 所以 23=h9\frac{2}{3} = \frac{h}{9},两边同乘9,得 h=6h = 6
  5. 答:树高6米。

例题2(中心投影)

路灯高6米,小华身高1.6米,站在离路灯底部3米的地方。求他影子的长度。

解题过程

  1. 光源为路灯,属于中心投影,用相似三角形。
  2. 设影子长为 xx 米,则小华头顶到光源的连线与地面交点形成两个相似直角三角形。
  3. 大三角形高6米,底边长为 x+3x + 3;小三角形高1.6米,底边长为 xx
  4. 由相似得:1.66=xx+3\frac{1.6}{6} = \frac{x}{x + 3}
  5. 交叉相乘:1.6(x+3)=6x1.6(x + 3) = 6x1.6x+4.8=6x1.6x + 4.8 = 6x4.8=4.4x4.8 = 4.4x
  6. 解得 x=4.84.4=12111.09x = \frac{4.8}{4.4} = \frac{12}{11} \approx 1.09 米。
  7. 答:影子长约1.09米。

⚠️ 易错点

  • 混淆投影类型:误把路灯下的影子当作平行投影。应记住:太阳光→平行投影;灯泡、手电筒→中心投影。
  • 忽略单位统一:计算时高度和影长单位不一致(如米和厘米混用),导致结果错误。解决方法:先统一单位再计算。
  • 中心投影直接套用比例公式:中心投影不能直接用 h1l1=h2l2\frac{h_1}{l_1} = \frac{h_2}{l_2},必须通过相似三角形列方程。
  • 画图不准确:在分析投影问题时,不画示意图容易出错。建议养成画简图的习惯,标出光源、物体、影子位置。
  • 忽略“影子起点”:中心投影中,影子是从脚底开始算起,总距离是“人到灯距离 + 影长”,不要漏加。