第19题用平面镜、测倾器测旗杆高度的三角函数实际操作及其可能情况说明:
一、测量原理
利用平面镜反射原理,让观测者的眼睛、平面镜和旗杆顶部处于同一直线上,这样就形成了相似三角形。一个三角形由观测者、观测者脚底到平面镜的垂线段以及从观测者脚底到平面镜反射点的连线构成;另一个三角形由旗杆、旗杆底部到平面镜的垂线段和平面镜反射点到旗杆顶部的连线组成。
同时,借助测倾器测量出观测者看平面镜中旗杆顶部时的仰角。通过相似三角形对应边成比例的关系,结合三角函数知识来计算旗杆高度。
二、测量步骤与三角函数应用
(一)测量数据
1. 用卷尺等工具测量观测者到平面镜的水平距离,以及旗杆到平面镜的水平距离,还要测量观测者眼睛离地面的高度。
2. 使用测倾器测量观测者在平面镜处观察旗杆顶部时的仰角。测量时要注意正确操作测倾器,确保测量准确。
(二)计算旗杆高度
1. 根据仰角和观测者到平面镜的水平距离,利用三角函数求出观测者看平面镜中旗杆顶端的垂直高度差。具体是通过正切函数来计算,即垂直高度差等于观测者到平面镜的水平距离乘以仰角的正切值。
2. 再根据相似三角形对应边成比例的关系,结合前面求出的垂直高度差、旗杆到平面镜的水平距离以及观测者眼睛离地面的高度,就能计算出旗杆的高度。
三、误差分析与解决办法
(一)测量误差
1. 距离测量误差:使用测量工具时可能会有读数不准确的情况。为减少这种误差,可以对每个距离进行多次测量,然后取平均值作为最终结果。
2. 角度测量误差:测倾器在使用过程中,如果摆放不水平或者读数不精确,都会导致角度测量有误。所以,使用测倾器时要确保其摆放水平,读数时仔细对准刻度。
(二)环境因素影响
1. 光线反射影响:平面镜的平整度不好或者周围环境光线复杂,都可能影响观察效果。因此,要选择平整的平面镜,并尽量避开周围强光的反射干扰。
2. 观测者因素:观测者自身的视力情况等也可能对测量结果产生影响。为了降低这种影响,可以安排多个观测者进行测量,然后取平均值。