相似在现实中的应用

来源 :学周刊·上旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaogege0451
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  以培养和谐发展的新型人才为宗旨的素质教育,最好的场地是学校,而学校教学是在知识经验的基础上,为开拓创新而教,探讨更新而教;学为创新发展而学;相似的实践应用是数学相似形的开拓,创造性地运用于生产实践,能解决许多劳动技术问题,相似的广泛应用,在演示放映及建筑等领域中,产生了较高的经济和社会价值。
  一、相似在测算高层建筑中
  例1.小林在超市买了一个3米的卷尺,超市旁有一座古塔,小林想知道古塔的高度,他发现古塔的影子部分在地上,经测量:地上的影长80厘米,墙上的影长2米。
  这时,小林叫一位身高1.8米的过路大哥站在古塔旁,测得大哥的影长仅有8厘米,小林就知道了塔高,你知道了吗?通过求古塔的高度,你发现了什么?
  解:如图1.设古塔高为AB,其影长为AC+CD,塔上AE段对应的影长为AC,EB段对应的影长为CD,大哥A1B1=1.8米,据同一时刻,光线平行知,B1C1∥EC∥BD,有∠C1=∠ECA(两角的两边分别平行时,两角相等或互补),由于塔和人都垂直于地面知,∠A1=∠A=90°得△A1B1C1~△AEC(两角对应相等的两三角形相似);
  从而,AE/A1B1=AC/A1C1,即AE/1.8=0.8/0.08,得AE=18米,因光线EC∥BD,又BE∥CD,有平行四边形BECD,知BE=CD=2米,从而,古塔高为
  B=AE+EB=20米,由AE/A1B1=AC/A1C1,更换两内项AE/AC=A1B1/A1C1;
  于是得结论1.同一时刻,物高与对应的影长成正比例;2.当影长落在建筑物墙上时,依平行四边形原理,影长等于产生影的物高.
  二、相似在演示放映中
  用相似和位似,可将图形放大和缩小,这一数学原理,可用于放映设置屏幕。
  例2.室外放映电影时,胶片规格4厘米×4厘米,放映的荧屏是3米×3米,若放映机的光源距胶片25厘米,问荧屏应放在离镜头多远的地方,才能使放映的图像刚好布满整个荧屏?
  解:如图2.放映时荧屏与胶片上对应点的连线,应通过同一点(光源),因此,胶片图与荧屏图是以光源为位似中心的位似图形,而位似图形的对应部分一定相似;这里,位似比是3米/4厘米=300厘米/4厘米=75.设屏幕距离镜头为X,则X/25=75,得X=18.75米。
  三、相似在建筑过程中
  用相似和位似的放大原理以及物理学的杠杆知识,能在工程建设中省时省力,产生更好的效益。
  例3.某工程队为给平房顶送料,设计了如图3.的升架,短臂长1.5米,长臂长15米,短臂端距地面1米,问工作时能否将料送到10米高的房顶?
  解:设平衡点(位似中心)为O,原始升降杆COA,工作时长臂到达的最高点B,短臂到达的最低点D,则△COD~与△AOB是位似图形,从而,△COD~△AOB→OC/OA=CD/AB→1.5/15=1/AB→AB=10米。
  因此,工作时升降架能把料送到10米高的房顶。
  四、相似在指导建筑设计中
  用相似的数学知识,能对建筑场地按要求进行计算设计,避免计划中的盲目性和对已有建筑带来不便等影响。
  例4.仓部的采光是有标准的,某仓部旁有100米×100米的建筑用地,现计划修建高楼,为保证仓部不被楼房遮挡采光,请设计允许的楼房建设高度?
  解:选取仓部影子最长的时刻,在100米处立一标杆或站一人,量得标杆或人高以及影子的长度,如测得人高1.5米,这时,影子长若测得6米,所建楼房高设为X,则依同一时刻物高与影子长成正比,且等于相似比得X/1.5=100/6.从而,X=25米。
  五、相似的开放性探索
  已知:右图4.在梯形ABCD中,AD∥BC,∠A=90°,AB=8,AD=4,BC=3,在线段AB上是否存在一点E,使得以E、A、D为顶点的三
  角形与以E、B、C为顶点的三角形相似?若不存在,说明理由,若存在,这样的点E有几个?计算AE的长度.
  探索思考:假设存在点E,则存在相似三角形,进而有相似的数学式,从而可求AE的长;否则,将不存在E点.
  解:假设存在这样的点E,则有以下两种情况:
  △AED~△BEC,得■=■,即■=■得AE=■.若△AED~△BCE,从而,■=■,即:■=■,∴AE2-8AE+12=0∴(AE-2)(AE-6)=0∴AE=2或AE=6故,符合条件的点E有三个,AE的长度分别为■,2,6
  六、相似的开放应用
  已知:在△ABC中,∠C=90°,AB=10,AC:BC=3:4,点D是AB
  上一点,AD=6,过点D能否作一条直线截原三角形成小三角形,并使它和原三角形相似?若能,求出DE的长,若不能,说明理由。
  解:设AC=3a,则BC=4a,依勾股定理(3a)2+(4a)2=102,所以,a=2,从而AC=6,BC=8.如图5-1,过点D作DE∥AC,交BC于点E,则∠DEB=∠C=90°,又∠B=∠B,有△BDE~△BAC,∴■=■,即■=■,所以DE=2.4;如图5-2,过点D作DE∥BC交AC于点E,则∠AED=∠C=90°,又∠A=∠A,有△ADE~△ABC∴■=■即。■=■,所以DE=4.8如图5-3,过点D作DE⊥AB交BC于点E,则∠BDE=∠C=90°,又∠B=∠B,有△BDE~△BCA,∴■=■,即:■=■,所以,DE=3.
  (责编 金 东)
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