鉛垂線
物體重心與地球重心的連線
物體重心與地球重心的連線稱為鉛垂線(用圓錐形鉛垂測得)。多用於建築測量。用一條細繩一端系重物,在相對於地面靜止時,這條繩所在直線就是鉛垂線,又稱重垂線。地球重力場中的重力方向線。它與水準面正交,是野外觀測的基準線。懸掛重物而自由下垂時的方向,即為此線方向。包含它的平面則稱鉛垂面。
鉛垂線
注意到垂線的定義中,只是規定了兩直線交角的大小(90°),並沒有規定兩條直線的位置如何。也就是說,不論一條直線的位置如何,只要另一條與它的交角是90°,其中任何一條直線就是另一條直線的垂線。
事實上,老師在講“垂線”的概念時,總喜歡用鉛垂線引入。說瓦工師傅砌牆時,為了使牆砌得與地面垂直,先吊一根鉛垂線,即用一根細線吊一個重鎚,重鎚由於地球引力,呈與地面水平線垂直的狀態下垂。這時,鉛垂線與水平線互相垂直。
這樣的引入是很生動的,有助於同學對垂直概念的理解。但是,由於水平線、鉛垂線的位置特殊,也給學生帶來一些副作用,今後一提到垂線,總以為處於鉛垂線的狀態,從而使垂線的概念特殊化了。
類似容易產生誤解的概念,在幾何中還有不少。如梯形,源於生活中常見的梯子。但梯子在使用時,總是放成一種特殊的位置,由此在大腦中形成梯形的典型位置,即梯形上下底處於水平位置,而對梯形的本質定義:“一雙對邊平行,另一雙對邊不平行的四邊形”就比較陌生,一旦看到梯形的變式圖形,就很不習慣了。
學幾何概念,常常從生活實例引入,這是很必要的。因為幾何本來就來源於實踐。實例可以幫助我們理解概念,形成概念。但是幾何概念來源於生活,卻高於生活。在實例的基礎上,一定要上升到幾何概念的本質,從本質屬性上去掌握概念,擺脫實例的局限性,避免在概念理解上的特殊化。
判斷物體是否與地面垂直,可用鉛垂線法,即一根線加上一個重物。此重物人們稱為鉛錘,鉛錘受重力作用,即受地球引力作用,讓線與地面垂直,成90度角度。鉛錘重量的大小與垂直線的垂直度無關,如1公斤重的鉛錘與10公斤重的鉛錘形成的垂直線的垂直度一樣,均是90度。還有,當鉛錘的傍邊有重物也不能影響垂直度,如在山腳下的鉛垂線,鉛錘旁邊是一座山,對垂直度也沒有影響。