2027年通成学典课时作业本九年级数学下册苏科版江苏专版第91页答案
综合与实践 日落时间问题
影子在我们生活中是常见的,那么利用影子能解决什么问题呢?某校以《影子的故事》展开项目式学习:
(1)地球有多大?2 000多年前,古希腊数学家埃拉托色尼(Eratosthenes)利用太阳光线测量出了地球子午线的周长.
项目任务(一) 如图①,太阳光线$AB // DC$,$CE$是竖直插在球面上的木杆,$AB$,$EC$的延长线都经过圆心$O$,已知$B$,$C$间的劣弧长约为800千米,子午线周长约为40 000千米,则$∠ DCE$的度数约为
.
(2)中国古代也有类似的记载,陈子测日法是由我国古代杰出的数学家陈子提出,用来测量太阳高度的.陈子测量太阳高度的方法大意如下:当夏至太阳直射北回归线时,在北方立一八尺高的标竿,观其影长为一尺六寸.然后测量者向南移动标竿,每移动一千里,标竿的影长就减少一寸.查阅资料后,进行如下项目式研究:
项目任务(二) ① 如图②,某日正午,小红和小明在同一子午线的$B$地、$A$地测得太阳光与木棍的夹角分别为$α°$,$β°$,则$∠ BOA=$
,若测得$A$,$B$之间的弧长为$l$,则地球子午线的周长为
(用含$α$,$β$,$l$的代数式表示).
项目任务(三) ② 如图③,日落时,身高为$h$的小亮趴在地上平视远方,在太阳完全从地平线上消失的一瞬间,按下秒表开始计时,同时马上站起来,当太阳再次完全消失在地平线的瞬间,停止计时,小亮利用这个时间差和地球自转的速度计算出了$∠ PQH=θ$,请据此计算出地球的半径$R=$
(用含$h$,$θ$的代数式表示).
项目任务(四) ③ 如图④,同学们发现校门旁边有一根电线杆$AB$和一块半圆形广告牌,在太阳光照射下,电线杆的顶端$A$的影子刚好落在半圆形广告牌的最高处$G$,而半圆形广告牌的影子刚好落在地面上一点$E$,通过测量得到$BC=5$米,$DE=2$米,并测得太阳光线与水平面的夹角$∠ DEF=43°$.请你利用同学们的测量数据求出电线杆$AB$的高度(参考数据:$\sin 43° \approx 0.68$,$\cos 43° \approx 0.73$,$\tan 43° \approx 0.93$,$\sqrt{21} \approx 4.58$,结果保留整数).

答案

解:
项目任务(一)
劣弧$BC$对应的圆心角$∠ BOC = \frac{800}{40000} × 360° = 7.2°$
由$AB// DC$,得$∠ DCE = ∠ BOC = 7.2°$
项目任务(二)①
两根木棍均指向地心,太阳光线平行,因此$∠ BOA = (α-β)°$
设子午线周长为$C$,由弧长公式可得$C = \frac{360l}{α-β}$
项目任务(三)②
太阳光线为地球切线,故$OQ⊥$切线,在$Rt△ OQP$中,$OQ=R$,$PQ=R+h$,$∠ PQO=θ$
由$\cosθ = \frac{OQ}{PQ} = \frac{R}{R+h}$,整理得:
$R\cosθ + h\cosθ = R$
$R(1-\cosθ)=h\cosθ$
$R=\frac{h\cosθ}{1-\cosθ}$
项目任务(四)③
设半圆形广告牌的半径为$r$,连接$OF$、$OG$。
因为$EF$是半圆的切线,所以$OF⊥ EF$。
在$Rt△ OFE$中,$∠ DEF=43°$,$OE=OD+DE=r+2$,$OF=r$,则:
$\sin43°=\frac{OF}{OE}=\frac{r}{r+2}$
代入$\sin43°\approx0.68$,解得$r=\frac{2×0.68}{1-0.68}=4.25$米。
过点$G$作$GM⊥ AB$,垂足为$M$,则四边形$BMGC$为矩形:
$GM=BC+OC=5+4.25=9.25$米,$BM=OG=r=4.25$米。
由$AG// EF$,得$∠ AGM=∠ DEF=43°$,在$Rt△ AMG$中:
$AM=GM·\tan43°\approx9.25×0.93\approx8.60$
$AB=AM+BM\approx8.60+4.25\approx13$
答:电线杆$AB$的高度约为13米。
最终答案依次为:$\boldsymbol{7.2°}$;$\boldsymbol{(α-β)°}$,$\boldsymbol{\frac{360l}{α-β}}$;$\boldsymbol{\frac{h\cosθ}{1-\cosθ}}$;电线杆高度约13米。