Question

12．有一位老师带领学生们一起对“立竿见影”的现象进行了研究．

（1）首先，老师请小海同学在图1的两图中画出清晨7点和上午10点，同一根竹竿同一地点在太阳下的影子（要求将影子标出），请你和小海同学一起来完成（“•”表示太阳）．
（2）从这两张图比较来看，你发现影子的长短与太阳位置有关．古代人利用这个规律创造发明了日晷，并以此来粗略测量时间．
（3）为了进一步研究影子长度与哪些因素有关，小海同学课后率领科学兴趣小组的同学做了如图2实验：在水平地面上竖直固定一根长杆，长杆上装有一个可以上下移动的点光源A，再在地面上竖立一根短木条（短木条始终低于点光源A）．
（a）保持短木条的长度和位置不变，该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动，测得数据如下

点光源的高度H/cm	20	30	40	50	60
影子长度L/cm	30	15	10	7.5	6

分析上述实验数据可以发现：在点光源逐渐上移过程中，若点光源高度的增加量相同，则影子长度L的减少的量变小  （选填“变大”、“变小”或“不变”）
（b）图2中S可表示点光源到短木条的距离，如果要研究影子长度L与点光源到短木条的距离S的关系，应如何操作？
答：应当保持短木条的长度不变以及点光源的高度不变，改变短木条的位置，测量相应的影子长度L并记录，分析数据并得出规律．

Answer 1

分析 （1）沿直线传播的光，被不透明的物体挡住，光照射不到的地方便是“影”，据此作图．
（2）由（1）图可知时间不同，太阳的位置不同，影子的长短不同，利用这一点可以测量时间．
（3）①根据表中数据分别计算光源每增加10cm后的影子的变形量，从而得出结论；②利用控制变量法，控制木条的长度和光源的高度，短木条的位置．

解答 解：（1）太阳光沿直线传播，过太阳与杆顶两点作直线，线与地面的交点与杆子和地面接触点间的线段便是杆子的“影”，如图所示：

（2）从图（1）可看出影子的长短与太阳的位置有关，古代的日晷就是以此来粗略测量时间的．
（3）①光源高度每增加10cm后，影子长度的变化量分别为15cm；5cm；2.5cm；1.5cm，所以点光源高度增加量相同时，则影子长度L的变化量减小；②根据控制变量法知，要研究影子长度L与点光源到短木条的距离S的关系，应当保持短木条的长度和点光源的高度不变，改变短木条的位置．
故本题答案为：（1）如图所示；（2）太阳位置；时间；（3）①变小；②点光源的高度；短木条的位置．

点评 本题考查了以下知识，熟练掌握这些知识是正确解题的关键；
1、在同种均匀介质中光沿直线传播；
2、光被不透明的物体挡住，光线照不到的地方就是“影”；
3、题利用了控制变量法研究影子的长度与光源的高度、木条与光源的距离的关系．