路灯离地面高度为 H
一路灯距地面的高度为 h,身高为 l 的人以速度 v匀速行走,如图所示。
(1)试证明人的头顶的影子作匀速运动;
(2)求人影的长度随时间的变化率。
解:(1)设 t=0 时刻,人位于路灯的正下方 O 处,在时刻 t,人走到 S处,根据题意有:
①
过路灯 P和人头顶做直线与地面的交点为 M,M 为 t 时刻人头顶影子的位置,如图所示:
OM 为人头顶影子到 O 点的距离,由几何关系,有:
②
联立①、②解得: ③
因 OM 与时间 t成正比,故人头顶的影子做匀速运动
(2)由图可知,在时刻 t,人影的长度为 SM,由几何关系,有:
SM=OM -OS ④
由①、③、④式解得: ⑤
可见影长 SM 与时间 t成正比,所以影长随时间的变化率 ⑥