仰角与俯角

应用

学两个实际应用的角度名词,学完就可以解决测量距离同高度的问题。

适合:中三数学 · 单元:三角学 · 建议学习路径第 20/37 课

学完呢课,你会识:
  • 仰角:向上望
  • 俯角:向下望
  • 两个角永远相等
数学Mathematics
读呢课前,你应该识: 特殊角三角比

1重点摘要 Summary

学两个实际应用的角度名词,学完就可以解决测量距离同高度的问题。

2生字卡 Vocabulary

A
Angle of elevation仰角

由水平线向上望物体,条视线和水平线之间的角。

A
Angle of depression俯角

由水平线向下望物体,条视线和水平线之间的角。

H
Horizontal line水平线

平的线,和地面平行。

L
Line of sight视线

由眼睛望去物体的条直线。

O
Observer观察者

望紧东西那个人。

O
Object物体

被望的东西,例如大厦、树。

H
Height高度

物体离地面多高。

D
Distance距离

观察者和物体之间的水平距离。

3逐步讲解 Steps

  1. 第一步:为什么要学这两个角日常生活经常遇到无法直接量度的长度:想知道一棵树的高度,总不能爬到树顶去拉尺;想知道河对岸的距离,也不能直接横越过去量。三角学正好解决这类问题:只要量出一个角度和一段已知的水平距离,就能间接算出高度或距离。仰角与俯角就是这种间接测量的入门工具,在工程、导航和测量工作中十分常用,学会了它,许多看来无法量度的长度都有了办法。
  2. 第二步:仰角是什么仰角(angle of elevation)指视线向上时与水平线的夹角。观察者的眼睛先沿水平线望出去,再抬高视线去看高处的物体,两线之间的角就是仰角。例如站在地面上仰望大厦顶楼,视线与水平线之间的夹角便是仰角。画图时切记:仰角必定由水平线量起,而不是由地面或铅垂线量起,水平线是量角的起点,这也是最容易被忽略而画错的地方。
  3. 第三步:俯角是什么俯角(angle of depression)则是视线向下时与水平线的夹角。观察者处于高处,例如站在大厦天台,先沿水平线望出去,再低下视线去看地面的车辆,视线与水平线之间的夹角就是俯角。俯角同样由水平线量起,只是方向向下。判断方法很直接:物体高于眼睛就是仰角,物体低于眼睛就是俯角,关键是先画出水平线,再把视线与它比较,位置高低一目了然。
  4. 第四步:两个角的关系仰角与俯角有一个重要关系:两者永远相等。原因是两条水平线互相平行,而观察者与目标之间的视线是同一条直线,因此甲处的仰角与乙处的俯角构成一对内错角,内错角必定相等。也就是说,你在地面仰望天台上的人时的仰角,等于对方低头望你时的俯角。应用题中经常考这一点:只要知道其中一个角,另一个即可直接写出,不必再计算。
  5. 第五步:怎样解题解题有固定流程:第一,按题意画出直角三角形,标明水平线、视线与角度;第二,分清楚三角形中哪条是对边、邻边和斜边;第三,列出已知的角度与边长,明确要求的目标;第四,选择合适的三角比——已知水平距离求高度时通常用 tan,因为 tanθ = 对边 ÷ 邻边,刚好涉及高度与距离;第五,代入数字计算,最后验算答案是否合理,例如高度不应大过斜边。
  6. 第六步:例子讲解例:站在离树 10 米的水平距离处,望树顶的仰角是 45°,求树高。先画直角三角形:邻边 = 10 米,角度 = 45°,对边 = 树高。已知邻边求对边,用 tan:tan45° = 对边 ÷ 邻边 = 树高 ÷ 10,而 tan45° = 1,所以树高 = 10 × 1 = 10 米。验算:45° 时对边与邻边相等,10 米对 10 米,答案合理,这类数字设计在测验中也很常见。

4图解 Diagrams

仰角同俯角观察者 A树顶 B水平仰角观察者 C水平目标 D俯角仰角 = 俯角(内错角,因为两条水平线平行)
图 1:仰角与俯角

5例题示范 Example

例:小明站在离大厦 20 米处,望大厦顶的仰角是 30°,问大厦多高?

  1. 第一步:先画直角三角形。
  2. 第二步:分清楚:邻边 = 20 米(小明到大厦的水平距离),角 = 30°,对边 = 大厦高度(未知)。
  3. 第三步:用 tan,因为已知邻边求对边:tanθ = 对边 ÷ 邻边。
  4. 第四步:代入:tan30° = 大厦高 ÷ 20。
  5. 第五步:tan30° = 1/√3 ≈ 0.577。
  6. 第六步:大厦高 = 20 × 0.577 ≈ 11.5 米。
  7. 答案:大厦高大约 11.5 米

6常见错误 Mistakes

✗ 仰角俯角分错
✓ 向上望是仰角!向下望是俯角!不要弄错!
✗ 不画三角形直接计
✓ 一定要先画直角三角形!画了图才知道哪条是对边、邻边!
✗ 用错三角比
✓ 通常用 tan!因为同高度(对边)和距离(邻边)有关!
✗ 忘记加上人的高度
✓ 题目如果讲明小明身高,记住最后加回上去!

75 题快测 Quick check

Q1向上望高过自己的物体,个角叫?

Q2向下望低过自己的物体,个角叫?

Q3仰角和俯角的关系?

Q4已知水平距离求高度用?

Q5tan45° = ?

8重点回顾 Recap

  • 仰角:向上望
  • 俯角:向下望
  • 两个角永远相等
  • 先画直角三角形先好计
  • 通常用 tan 来计

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