課本中的科學(xué)

本期“科學(xué)主角”：

人教版《語(yǔ)文》一年級(jí)上冊(cè)《影子》

課文再現(xiàn)

影子在前，影子在后，影子常常跟著我，就像一條小黑狗。

影子在左，影子在右，影子常常陪著我，它是我的好朋友。

影子的方向

我們?yōu)槭裁磿?huì)有影子呢？光在同種均勻介質(zhì)（如空氣）中沿直線傳播，由于我們的身體是不透明的，一旦擋住光線，就會(huì)在身體的背光面形成較暗的區(qū)域，這就是影子。

為什么影子有時(shí)在前，有時(shí)在后，有時(shí)在左，有時(shí)在右呢？以太陽(yáng)照射下的影子為例，在北京，太陽(yáng)早晨從東方地平線升起，正午前后在天空的南方達(dá)到最高點(diǎn)，傍晚從西方地平線落下。與之相對(duì)應(yīng)的是，我們的影子上午朝向偏西方向，正午朝向正北方向，下午朝向偏東方向。所以，隨著太陽(yáng)方位的不同，我們的影子朝向也在不斷變化。

你知道嗎？每年夏至日，在海南三亞的正午時(shí)分，還會(huì)出現(xiàn)太陽(yáng)在北方的現(xiàn)象。這是因?yàn)樘?yáng)直射點(diǎn)在 23.5^°N ，而海南三亞約在 18^°N ，位于太陽(yáng)直射點(diǎn)以南。所以，在夏至日中午12點(diǎn)左右，三亞的市民會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的影子朝向正南方向。

隨著太陽(yáng)的升起和落下，影子的長(zhǎng)短也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)太陽(yáng)離地面高度較小時(shí)（如太陽(yáng)升起和落下時(shí)），影子會(huì)變長(zhǎng)；當(dāng)太陽(yáng)離地面的高度較大時(shí)（如中午12點(diǎn)），影子會(huì)變短。另外，在太陽(yáng)升起之前和落山之后，我們看不到自己的影子。當(dāng)然，如果你身邊有人造光源（如手電筒、電燈等），就又可以看到自己的影子了。你還可以做個(gè)實(shí)驗(yàn)，在黑暗的屋子里，用手電筒以 45^° 角從頭頂后上方照射，這時(shí)你的影子和你的身高一樣長(zhǎng)。

除了光源的角度，影子的長(zhǎng)短還與什么因素有關(guān)呢？

我國(guó)古人在長(zhǎng)期觀察的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造了圭表、日晷，根據(jù)影子的變化推測(cè)時(shí)間。此外，我國(guó)古人還利用影子的原理設(shè)計(jì)了皮影戲。2011年，中國(guó)皮影戲入選聯(lián)合國(guó)教科文組織人類(lèi)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作名錄。在現(xiàn)代生活中，影子的原理被廣泛應(yīng)用。例如，醫(yī)學(xué)中的X光成像利用人體不同組織對(duì)射線的吸收差異，形成“影子圖像”，幫助醫(yī)生診斷疾??；建筑設(shè)計(jì)師通過(guò)計(jì)算太陽(yáng)影子的變化，優(yōu)化建筑物的采光和遮陽(yáng)效果。

因此，只要我們認(rèn)真觀察生活中的各種現(xiàn)象，打破砂鍋問(wèn)到底，理解現(xiàn)象背后的原理和規(guī)律，并利用這些知識(shí)去解釋新的現(xiàn)象、解決新的問(wèn)題，我們也能成為小科學(xué)家，進(jìn)行發(fā)明和創(chuàng)新。