平行投影与正投影
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第二章投影的基本知识一、投影概念在投影面上作出物体投影的方法,称为投影法。
二、投影的分类投影法分为两类:中心投影法和平行投影法。
.中心投影法所有投影线都相交于投影中心的投影方法。
平行投影法由互相平行的投影线在投影面上作出物体投影的方法。
按投影线与投影面是否垂直,可分为斜投影法和正投影法两种。
(1)斜投影法:投影线倾斜于投影面的平行投影法。
(2)正投影法:投影线垂直于投影面的平行投影法。
特点:其投影反映了物体的真实形状和大小,并且与物体到投影面的距离无关。
所以建筑图样一般均采用这种投影法绘制,所得的投影称为正投影,简称投影。
1、正投影法概念:投影线垂直于投影面的平行投影法。
2 、正投影的基本特性:1)真实性----平行于投影面的物体,投影反映实形;2)积聚性----垂直投影面的平面或直线,其投影积聚成直线或一点;3)类似性----物体上的平面与投影面倾斜时,其投影为缩小的类似形;4)从属性---- 直线或平面上的点,其投影仍在直线或平面的投影上。
真实性、积聚性、类似性和从属性是正投影的四个重要特性,在画图和读图中将经常用到,必须牢固掌握。
三、三面投影图1、三面投影图的形成我们将形体正放在三个互相垂直的投影面之间,并分别向三个投影面进行投影,就能得到该形体在三个投影面上的投影图,将这三个投影图结合起来观察,就能准确地反映出该形体的形状和大小。
这三个互相垂直的投影面分别为水平投影面(或称H面,用字母H表示)、正立投影面(或称V 面,用字母V表示)和侧立投影面(或称W面,用字母W表示)。
这三个投影面组合起来就构成了三面投影体系(三投影面体系)。
三个投影面两两相交构成的三条轴称为OX、OY、OZ轴,且OX⊥OY⊥OZ,三条轴的交点O称为原点。
形体在三个投影面上的投影分别称为水平投影、正面投影和侧面投影。
注:OX轴的正方向为水平向左,OY轴的正方向为正对观察者,OZ轴的正方向为铅直向上。
2、三面投影图的展开因为形体的三个投影分别在三个不共面的平面上,因此无法绘制在同一平面图纸上,为此,需将三个投影面进行展开,使其共面。
正投影总结什么是正投影正投影是一种常见的几何学概念,它将一个对象投影到垂直于特定平面的平面上。
正投影常用于制图和工程设计中,可以用来显示三维对象在二维平面上的形状和尺寸。
正投影在工程、建筑、制造和计算机图形等领域中都有广泛的应用。
正投影的原理正投影的原理基于平行投影,即从无限远处以平行光线投射物体。
在正投影中,物体与投影平面垂直,所以投影是以直角的方式映射到平面上的。
正投影可以用数学的方法描述。
设物体上的一个点为P,该点的坐标为(x,y,z),投影面为xy平面。
则该点的投影为(x,y,0),其中0表示在z轴上的坐标为0。
正投影的应用正投影在各个领域中都有广泛的应用,下面列举了几个常见的应用:1. 工程制图工程制图中常常需要将三维物体转换为二维平面上的图纸。
通过正投影,可以将多个视图绘制在图纸上,呈现出物体的形状和尺寸。
这对于建筑设计、机械制造和电气工程等领域来说非常重要。
2. 计算机图形学在计算机图形学中,正投影常用于将三维模型转换为屏幕上的二维图像。
通过正投影,可以确定物体在屏幕上的位置和大小,并进行后续的渲染和处理。
3. 地图制作在地图制作中,正投影被广泛应用于制作平面地图。
通过将地球或其他地理物体进行正投影,可以在平面上准确地描绘出地理信息,包括位置、距离和方位等。
4. 光学研究在光学研究中,正投影可以用于模拟光线在物体上的传播和反射。
通过正投影,可以确定光线在物体上碰撞的位置和角度,从而帮助研究光学现象。
正投影的优势和限制正投影具有以下优势:•简单:正投影的计算和转换相对简单,可以快速获得物体在二维平面上的表示。
•保留形状和尺寸:正投影可以准确地保留物体的形状和尺寸,便于进行测量和分析。
•易于理解:正投影产生的图像易于理解和解释,适合用于交流和展示。
然而,正投影也有一些限制:•无法表达深度:正投影只能将物体在一个平面上表示,无法表达物体的深度信息。
•失真问题:由于正投影是通过平行光线进行投影,所以在远离投影平面的部分,物体的形状可能会出现失真。
投影法一、投影法的基本知识(从自然现象引深到投影理论,建立概念)投射线通过物体,向选定的面投射,并在该面上得到该物体图形的方法,称为投影法。
投影法的形成投影四要素: 投影中心、投影线、物体、投影面。
二、投影法的分类中心投影法:投影线相交于投影中心,如上图所示。
平行投影法:投影中心移至无限远时,投影线相互平行,平行投影法又分为正投影和斜投影,正投影的投影线垂直投影面,斜投影的投影线倾斜投影面。
斜 投 影 法 正 投 影 法平行投影法机械图样中的图形主要采用正投影法绘制。
正投影图能正确表达物体的真实形状和大小,且作图方便,所以正投影是我们所要学习一种主要投影方法。
三、正投影的投影特性(对照立体图讲清投影特性,要求熟记结论)1.实形性:当直线、平面平行于投影面时,则在平行的投影面上的投影反映直线实长或平面的实形。
下图中平面 P、直线 AB 等。
2.积聚性:直线、平面和投影方向一致时,则它们在投影面上的投影分别积聚为点、直线、曲线。
下图中平面 Q、直线 AC 等。
3.类似性: 当直线、平面倾斜于投影面时,直线的投影仍为直线,平面的投影为平面图形的类似形。
下图中平面 R、直线 EF 等。
正投影法投影特性四、工程上常用的投影图1.透视图这种图是用中心投影法绘制,这种图符合人眼的视觉效果看起来形象逼真,。
但不能很明显地表达物体的真实形状和度量关系,同时作图很复杂,所以目前主要在建筑工程上作辅助性的图样使用。
2.轴测图这种图是用平行投影法绘制,有比较强立体感,一般都能看懂,但作图比较复杂,并且对复杂机件也难以表达清楚,故在工程上常作为辅助图样来使用。
3.多面正投影图多面正投影图能准确表达物体各部分之间的相互位置关系,且度量性好、作图简单,所以在工程上被广泛应用。
缺点是立体感差,要用多个图形才能表达清楚物体的形状特征。
4.标高投影图它是一种带有数字标记的单面正投影图。
它用正投影反映物体的长度和宽度, 其高度用数字标注,标高投影图常用于表达地面的形状。
初中数学平面图形的投影有哪些种类
在平面图形的投影中,有几种常见的投影类型。
下面将介绍其中的几种:
1. 正投影:正投影是指物体在投影面上的垂直投影。
当投影面与物体垂直时,投影线段与物体相交的点与投影面上相应的点重合。
正投影保持了物体的形状和大小。
2. 平行投影:平行投影是指物体在投影面上的平行投影。
当投影面与物体平行时,投影线段与物体相交的点与投影面上相应的点重合。
平行投影保持了物体的形状,但不保持物体的大小。
3. 斜投影:斜投影是指物体在投影面上的斜向投影。
当投影面与物体倾斜时,投影线段与物体相交的点与投影面上相应的点不重合。
斜投影会改变物体的形状和大小。
4. 正交投影:正交投影是指物体在投影面上的投影线段与物体的边缘垂直相交。
正交投影保持了物体的形状和大小,并且可以准确表示物体的各个面。
5. 斜交投影:斜交投影是指物体在投影面上的投影线段与物体的边缘不垂直相交。
斜交投影会改变物体的形状和大小,并且无法准确表示物体的各个面。
6. 阴影投影:阴影投影是指投影面上的阴影区域,用来表示物体的阴影效果。
阴影投影可以增加图形的立体感和逼真度。
以上是平面图形投影的几种常见类型。
具体使用哪种类型取决于投影面的位置和物体的形状。
通过合理选择投影类型,可以准确地表示平面图形在不同视角下的投影效果。
希望这个解释对你有所帮助。
专训1 平行投影、中心投影、正投影间的关系名师点金:1.平行投影的投影线是平行的,在同一时刻物体的影长与物高成正比;中心投影的投影线相交于一点,在同一时刻物体的影长与物高不一定成正比.2.平行投影在同一时刻的影子总在同一方向;中心投影在同一时刻的影子不一定在同一方向.3.正投影是投影线垂直于投影面的平行投影.利用平行投影与中心投影的定义判断投影1.如图,下列判断正确的是( )(第1题)A.图①是在阳光下的影子,图②是在灯光下的影子B.图②是在阳光下的影子,图①是在灯光下的影子C.图①和图②都是在阳光下的影子D.图①和图②都是在灯光下的影子2.如图,下面是北半球一天中四个不同时刻两个建筑物的影子,将它们按时间先后顺序进行排列,正确的是( )(第2题) A.③④②①B.②④③①C.③④①②D.③①②④利用平行投影与中心投影的特征作图3.如图,两棵树的影子是在太阳光下形成的还是在灯光下形成的?画出同一时刻旗杆的影子.(用线段表示)(第3题)4.如图①②分别是两棵树及其影子的情形.(第4题)(1)哪个图反映了阳光下的情形?哪个图反映了路灯下的情形?(2)你是用什么方法判断的?(3)请分别画出图中表示小丽影子的线段.正投影的识别与画法5.如图,若投影线的方向如箭头所示,则图中物体的正投影是( )(第5题)6.一个正方体框架上面嵌有一根黑色的金属丝,如图所示.若正方体的面平行于投影面P,且垂直于投影面Q,画出这个物体在两个投影面上的正投影.(第6题)答案1.B点拨:图①中影子的方向不同,是在灯光下的影子;图②中影子的方向相同,且影长与树高成正比,是在阳光下的影子.2.C3.解:如图,过树和影子的顶端分别画两条光线1,1.观察可知,1∥1,故两棵树的影子是在太阳光下形成的.(第3题)过旗杆的顶端C画1(或1)的平行线1,交地面于点C1,连接旗杆底端O和点C1,则线段1即为同一时刻旗杆的影子.点拨:根据物体和影子之间的关系可以判断是平行投影,然后根据平行投影的特征即可完成题中的要求.4.解:(1)题图②反映了阳光下的情形,题图①反映了路灯下的情形.(2)题图①中过影子顶端与树顶端的直线相交于一点,符合中心投影的特点,因此题图①反映了路灯下的情形;题图②中过影子顶端与树顶端的直线平行,符合平行投影的特点,因此题图②反映了阳光下的情形.(第4题)(3)路灯下小丽的影子如图①所示,表示影子的线段为;阳光下小丽的影子如图②所示,表示影子的线段为., 误区诊断):平行投影和中心投影对应的光线是不同的,形成平行投影的光源发出的光线是平行光线,而形成中心投影的光源发出的光线交于一点;同一时刻,平行投影下的影子的方向总是在同一方向,而中心投影下的影子可能在同一方向,也可能在不同方向.5.C点拨:观察图中的两个立体图形,圆柱的正投影为长方形,正方体的正投影为正方形,故选C.6.解:画出的正投影如图所示.这个物体在投影面P上的正投影是正方形A1B1C1D1及线段E1F1;在投影面Q上的正投影是正方形C2D2G2H2.(第6题)点拨:当物体的某个面(或某条边)与投影面平行时,这个面(或这条边)的正投影和这个面(或这条边)相同;当物体的某个面(或某条边)与投影面垂直时,这个面(或这条边)的正投影是一条线段(或一个点).。
投影面平行面的投影特性
平行投影的基本性质:
积聚性
当直线或平面平行于投射线(在正投影中则垂直于投影面)时,其投影积聚于一点或一直线。
这样的投影称为积聚投影。
在正投影中,直线AB平行于投射线,其投影积聚为一点a(b),平面□ABCD平行于投射线,其投影积聚为一直线ad.投影的这种性质称为积聚性。
显实性(或实形性)
当直线或平面平行于投影面时,它们的投影反映实长或实形。
直线AB平行于H面,其投影ab反映AB的真实长度,即ab=AB.平面ABCD平行于H面,其投影反映实形,即□abcd≌□ABCD.
类似性
一般情况下,直线或平面不平行于投影面,因而点的投影仍是点,直线的投影仍是直线,平面的投影仍是平面。
当直线倾斜于投影面时,在该投影面上的投影短于实长,当平面倾斜于投影面时,在该投影面上的投影比实形小,这种情况下,直线和平面的投影不反映实长或实形,其投影形状是空间形状的类似形,因而把投影的这种性质称为类似性。
投影(二)
一、学生起点分析
学生的知识技能基础:太阳光与影子是日常生活中的常见现象,学生在物理上也了解了影子的形成原因,积累了物体在太阳光下形成的影子的有关知识,具备了探究影子在方向、大小和形状有变化的基本技能.
学生的活动经验基础:太阳光下的影子是学生非常熟悉的一种现象,学生站在阳光下就会在地面或墙上留下自己的影子,并随着时间的变化会发现影子的长短和方向也在变化,获得了探究影子变化规律的经验基础.另外,根据新课程要求,动手实践、自主探索与合作交流是学生学习数学的重要方式,因此平时的培养使学生具备了一定的探究与合作能力.
二、教学任务分析
本节课的内容是这一章第一节第二课时,主要内容是学习平行投影.
影子是生活中的常见现象,通过课前活动的设置及课上的讨论互动,了解不同时刻物体在太阳光下形成影子的大小和方向的变化特点,并能根据影子的大小和方向确定时刻的先后;了解物体、影子、光线这三者之间的关系,能正确作图,进一步培养并提高学生观察问题、分析问题、解决问题的能力.为此,本节课的教学目标是:
①经历实践、探索的过程,了解平行投影的含义,并理解物体、影子、光线这三者之间的关系,能正确作图;
②通过学生的自主探索与合作交流,发现不同时刻物体在太阳光下形成的影子的大小和方向的变化规律,并能根据物体影子的大小和方向确定时刻的先后顺序;
③通过小组合作与教师演示让学生了解平行投影与物体三种视图之间的关系;
④通过本节课的学习进一步让学生感受数学来源于生活,增强学生学数学的兴趣,并进一步提高学生的合作意识,提高学生分析问题、解决问题的能力.
三、教学过程分析
本节课设计了六个教学环节:第一环节:综合调查,创设资源;第二环节:因势利导、学习新知;第三环节:合作学习,深入研究;第四环节:练习巩固,拓展提高;第五环节:归纳总结,感悟收获;第六环节:布置作业.
第一环节综合调查,创设资源
太阳光成影现象调查(提前一周布置,利用周末时间完成)以4人合作小组为单位,开展调查活动.
活动内容:
[1]学生观测一天中不同时刻,同一物体影子的长短和方向,组长带领同学设计活动记录,分工如下:组内一人作为参照物体,两人负责量出参照物体影子的长度,将方向和学生影子长度的数据记录在设计好的活动记录单上,组长负责组织并用数码相机拍摄这一同学一天中不同时刻的影子情况,数码照片选择有代表性的4-5张,附在活动单上,分析统计数据,将一天中不同时刻,同一物体影子的长短和方向的变化写在活动单上,并将思考的成因写在分析结果后.
[2] 学生观测一天中同一时刻,不同物体的影子的长短,组长带领同学设计活动记录单,分工如下:组内一人竖直摆放小棒,两人负责量出参照物体影子的长度,将小棒和影子长度的数据对应记录在设计好的活动记录单上,组长负责组织并用数码相机拍摄不同小棒和影子情况,数码照片选择有代表性的1-2张,附在活动单上,通过对数据的分析,思考影子的长度与小棒的长度之间是否存在某种必然关系,将猜想及可能的原因写在活动记录单上.
将活动单和选择的数码照片提前2天交给教师.
参考活动单1
结论:
参考活动单2
结论:
活动目的:通过学生亲身参与,体会到太阳光成影的特点,激发学生学习平行投影的兴趣,提高学生观察生活及与人合作能力,在中心投影的学习后,自然对比中心投影与平行投影的异同,为本节课的学习创设学习氛围,提升本节课的学习效果.
第二环节因势利导、学习新知
多媒体展示投影现象的图片,学生判断是哪一种投影现象,结合图片回顾中心投影与平行投影的区别及中心投影的相关知识(中心投影:①特点,②点光源的找取方法,③影长与物体和点光源之间距离的关系),结合正投影的图片,介绍特殊的平行投影——正投影的概念,自然引出本节课的学习内容:5.1投影——平行投影.
引导学生了解生活中最常见的平行投影是太阳光的投影,首先从它开始研究
教师课前整理太阳光成影现象调查[1]、选择合适的学生资源多媒体展示,选1个代表小组结合照片对太阳光投影在一天中不同时刻,同一物体影子的长短和方向的情况进行介绍,其他小组同学进行补充,教师引导同学对展示图片按照时间顺序进行编号,使学生明晰一天当中影子的变化方向为“西—西偏北—北—北偏东—东”,影子的长度变化为上午:“长—短”;下午“短—长”;一天变化为“长—短—长”.
巩固练习:下面三幅图片是我国北方某地某天上午不同时刻的同一位置拍摄的,请将它们按照拍摄前后顺序,进行排列.
教师课前整理太阳光成影现象调查[2]、选择合适的学生资源
多媒体展示,选1个代表小组结合照片与统计的数据表格对同一时刻,不同高度的物体的影子的长短的情况进行介绍,其他小组同学进行补充,使学生明晰同一时刻,不同高度的物体的影子的
长短不相同,物高与影长之间存在“物高
A :影长
A
=物高
B
:影长
B
,教师结合图片,适时引导学生运用相似的知识对原理进行解释
活动目的:通过两个问题设置,让学生在亲身参与的基础上,进行展示及讨论交流,让学生初步学会本节课的研究内容,在小组讨论的基础上得出两个问题的答案,进一步培养了学生探究知识的能力,体会到了自主学习的乐趣,为学生以后更好的学习新知奠定基础.学生在探究完教师的问题后,教师出示课前准备的图片,让学生验证变化规律的成因,给学生一个完整的知识结构.
第三环节:例题讲解,深入研究
例题讲解:
例题2:某校墙边有甲、乙两根木杆,已知乙木杆的高度为1.5m.
(1)某一时刻甲木杆在阳光下的影子如图所示.你能画出此时乙木杆的影子吗?
(2)当乙木杆移动到什么位置时,其影子刚好不落在墙上?
(3)如果此时测得甲、乙木杆的影子长为1.24和1m,那么你能求出甲木杆的高度吗?
活动目的:借助例题讲解得形式,让学生深入了解并运用上一环节所学的相关知识.通过问题1深化学生所学知识,发现物体、影子、光线这三者之间;确定其中的两个因素即可确定第三个因素;通过问题2,让学生学会动态看待投影问题,通过问题3,使学生能够应用所探究到的知识解决实际问题.
第四环节:对比提升,拓展提高
请完成以下两道题目,并与同伴交流你判断的方法.
巩固练习
如图(1),中间是一盏路灯,
周围有一圈栏杆,图(2)(3)表示的是这些栏杆的阴影,但没有画完,请你把图(2)(3)补充完整.
目的:通过活动进一步巩固学生对平行投影和中心投影特点对比的认识,熟练确定投影类型的方法,通过活动引导学生思考投影的各种情况,学生经历实践探索,交流讨论的过程,培养了学生的动手实践能力,积累了数学活动经验,全面掌握投影现象的特点.
第五环节:归纳总结,感悟收获
今天我我最大的收获是......(从数学知识,数学方法和数学思想方面引导学生思考) 活动目的:通过开放式小结,使学生自主回顾、总结梳理所学知识,培养学生归纳、概括能力和表达能力.
第六环节:布置作业
1.(必作题)《课本》随堂练习
2.(必作题)《课本》习题 (1)
3.(选作题)《课本》习题 (4)
活动目的:“必作题”可以巩固本节课所学内容,“选作题”可以培养学生对投影知识的兴趣并对后面视图铺垫一定的基础.
四、教学反思
1.对比学习合理应用,可以让学生自觉的对事物的本质属性进行探究,本节课,让学生对同一事物在不同时刻的太阳光投影和不同事物在同一时刻的太阳光投影的调查,既激发学生的探究热情,又在对比中加深学生对知识的理解,在“对比提升,拓展提高”环节,让学生通过作图,自己对比、辨析太阳光成影和灯光成影,也达到了同样的学习效果.
2.本节课的设计循序渐进、挑战性逐渐增大,全程都由学生自主学习,不断推进,不断激发学生的探索欲望,培养学生的创新精神,拓展能力.。