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【素养测评】人教鄂教版科学四年级下册
第五单元《影子的变化》测试提升卷
题号 一 二 三 四 五 六 总分
得分
一、知识广场（每空1分，共10分）
1. 影子的产生是由于光在传播过程中遇到（ ）的物体，部分光被阻挡，在物体后面形成的（ ）区域。
2. 在探究影子大小与物体到光源距离的关系实验中，要保持（ ）和（ ）不变，改变物体到光源的距离。
3. 一天中，阳光下物体影子的方向变化与太阳在天空中的（ ）有关，影子的长短变化与太阳的（ ）有关。
4. 皮影戏表演时，艺人通过改变（ ）与（ ）的距离，以及皮偶的（ ），来控制影子的大小和形状。
5. 利用影子的变化规律，我们可以通过测量物体影子的长度来估算（ ）。
二、判断大厅（每题2分，共20分）
1. 只要光源的强度足够大，物体的影子就会消失。（ ）
2. 同一物体在不同的光源下，影子的形状一定相同。（ ）
3. 在灯光下，用手做出各种形状，手的影子形状只与手的形状有关，与光源位置无关。（ ）
4. 一天中，不同时间同一物体的影子方向和长短都不同。（ ）
5. 当物体与光源的距离不变时，物体离光屏越近，影子越大。（ ）
6. 改变物体的摆放角度，影子的形状可能会发生改变。（ ）
7. 日晷是利用影子方向的变化来计时的工具。（ ）
8. 小孔成像与影子的形成原理相同，都是光沿直线传播的结果。（ ）
9. 夜晚，汽车大灯照射前方的树木，树木离大灯越远，影子越小。（ ）
10. 两个相同的物体，一个离光源近，一个离光源远，离光源近的物体影子大，离光源远的物体影子小。（ ）
三、选择乐园（每题2分，共30分）
1. 以下关于影子的说法，正确的是（ ）。
A. 影子的颜色取决于物体的颜色
B. 影子的大小与光源的颜色有关
C. 影子的形状可能与物体的形状不同
2. 在研究影子长短与光源高度关系的实验中，以下做法正确的是（ ）。
A. 改变光源的颜色
B. 改变光源的高度
C. 改变物体的形状
3. 一天中，物体影子的长短变化是（ ）。
A. 先变长后变短
B. 先变短后变长
C. 保持不变
4. 用手电筒从正上方照射一个圆锥体，圆锥体在桌面上的影子是（ ）。
A B C
5. 下列现象中，（ ）不是利用光沿直线传播形成影子的原理。
A. 激光准直
B. 日食现象
C. 潜望镜
6. 当光源与物体的距离固定时，要使物体的影子变大，应该（ ）。
A. 使物体靠近光屏
B. 使物体远离光屏
C. 改变光源的颜色
7. 小明在早上8点、中午12点、下午4点分别测量了同一根旗杆的影子长度，测量结果可能是（ ）。
A. 8米、2米、6米
B. 2米、8米、6米
C. 6米、8米、2米
8. 夜晚，我们在路灯下行走，当走向路灯时，影子会（ ）。
A. 变长
B. 变短
C. 不变
9. 古代的圭表是利用（ ）来计时的。
A. 物体影子的长短变化
B. 物体影子的方向变化
C. 物体影子的形状变化
10. 用手电筒从不同方向照射一个正方体，影子不可能是（ ）。
A B C
11. 影子的方向与（ ）相反。
A. 物体的方向
B. 光源的方向
C. 观察者的方向
12. 要使物体的影子变得最长，物体应该（ ）。
A. 离光源近一些，离光屏远一些
B. 离光源远一些，离光屏近一些
C. 离光源近一些，离光屏近一些
13. 下列关于影子变化的说法，错误的是（ ）。
A. 物体的形状改变，影子的形状可能改变
B. 光源的位置改变，影子的方向一定会改变
C. 只要物体和光源存在，影子的大小就不会改变
14. 当我们在阳光下奔跑时，我们的影子会（ ）。
A. 一直跟着我们，方向和长短不断变化
B. 有时候会消失
C. 方向不变，长短变化
15. 在灯光下，把一个圆形纸片旋转，观察它的影子，影子的形状（ ）。
A. 始终是圆形
B. 会发生变化
C. 一直是椭圆形
四、问题城堡（每题4分，共20分）
1. 简述影子大小与物体到光源距离、物体到光屏距离之间的关系，并说明如何通过实验验证这种关系。
2. 一天中阳光下物体影子的方向和长短变化对我们的生活有哪些启示？请举例说明。
3. 解释为什么小孔成像和影子的形成原理相同，都是光沿直线传播的结果。
4. 结合生活实际，说一说影子的变化在艺术表演中有哪些应用？
5. 当光源围绕物体做圆周运动时，物体影子的方向和形状会发生怎样的变化？
五、科学探究（8分）
同学们想要探究影子的形状与物体形状、光源照射角度的关系，设计了如下实验：
1. 准备三个不同形状的物体（正方体、圆柱体、球体），一个手电筒作为光源，一块白色墙壁作为光屏。
2. 用手电筒从不同角度照射正方体，观察并记录正方体在墙壁上影子的形状。
3. 依次用手电筒从不同角度照射圆柱体和球体，重复步骤2。
（1）这个实验中有几个变量？分别是什么？（2分）
（2）在实验过程中，为了保证实验结果的准确性，需要注意哪些事项？（至少写出两点，3分）
（3）通过实验，可能会得出什么结论？（3分）
六、拓展长廊（每题6分，共12分）
1. 查阅资料，了解现代科技中利用影子原理的应用，并举例说明其工作原理。
2. 假设你是一名舞台设计师，要为一场童话剧设计一些利用影子效果增强舞台表现力的场景，请描述你的设计思路。
答案及解析
一、知识广场
1. 不透明；黑暗：光沿直线传播，遇到不透明物体时，无法穿过，从而在物体后方形成黑暗的影子区域。
2. 光源；物体；在探究单一变量对影子大小的影响时，需保证其他因素不变，只改变物体到光源的距离，以准确得出两者关系。
3. 位置；高度：太阳在天空位置的改变，导致光线照射物体的方向改变，从而使影子方向变化；太阳高度影响光线与地面夹角，进而影响影子长短。
4. 皮偶；光源；姿势：皮影戏艺人通过调整皮偶与光源距离改变影子大小，改变皮偶姿势改变影子形状，为表演增添丰富效果。
5. 时间：如古代日晷利用阳光下物体影子长度和方向变化规律来估算时间，现代也可依据类似原理大致推算时间。
二、判断大厅
1. ×：只要有光和不透明物体，光沿直线传播被物体阻挡就会形成影子，与光源强度无关。
2. ×：不同光源位置和角度不同，同一物体在不同光源下，影子形状可能不同。
3. ×：手影形状不仅与手的形状有关，还与光源位置密切相关，光源位置改变，手影形状和方向会改变。
4. √：一天中太阳位置和高度不断变化，所以不同时间同一物体影子方向和长短都不同。
5. ×：当物体与光源距离不变时，物体离光屏越远，影子越大；离光屏越近，影子越小。
6. √：改变物体摆放角度，物体各部分与光线夹角改变，影子形状可能改变。
7. ×：日晷是利用阳光下晷针影子的长短和方向变化来计时的工具，不只是方向。
8. √：小孔成像中，物体发出的光沿直线穿过小孔，在光屏上形成倒立实像；影子是光沿直线传播被物体阻挡形成，二者原理相同。
9. √：夜晚汽车大灯照射树木，树木离大灯越远，光线发散程度小，影子越小。
10. √：两个相同物体，离光源近的物体，光线发散角度大，影子大；离光源远的物体，光线发散角度小，影子小。
三、选择乐园
1. C：影子是光被物体阻挡形成的黑暗区域，通常为黑色，与物体颜色无关；影子大小与光源颜色无关，而与物体和光源、光屏的距离等有关；影子形状可能因物体摆放和光源照射角度与物体形状不同。
2. B：研究影子长短与光源高度关系，应改变光源高度，保持其他因素不变，如光源颜色、物体形状等。
3. B：一天中早晨太阳高度低，影子长，随着太阳升高影子变短，中午最短，下午太阳高度降低，影子又变长，即先变短后变长。
4. A：手电筒从正上方照射圆锥体，圆锥体底面投影在桌面上，影子是圆形。
5. C：激光准直利用光沿直线传播引导方向；日食是月球挡住太阳射向地球的光，是光沿直线传播形成影子原理；潜望镜利用光的反射原理工作，不是利用光沿直线传播形成影子。
6. B：光源与物体距离固定时，物体远离光屏，光线在光屏上发散范围变大，影子变大；靠近光屏影子变小，改变光源颜色不影响影子大小。
7. A：早上8点太阳高度低，影子长；中午12点太阳高度最高，影子短；下午4点太阳高度降低，影子变长，所以可能是8米、2米、6米。
8. B：夜晚走向路灯，人与路灯距离减小，光线发散角度增大，影子变短。
9. A：圭表通过测量表影长短，结合节气和日期对应关系计时，主要利用物体影子长短变化。
10. C：正方体无论从哪个方向用手电筒照射，影子可能是正方形、长方形等，但不可能是圆形。
11. B：影子方向与光源方向相反，因为光是直线传播，被物体阻挡后在相反方向形成影子。
12. A：物体离光源近，光线发散角度大，影子大；离光屏远，光线在光屏上发散范围更大，影子变得更长。
13. C：物体形状改变，影子形状可能改变；光源位置改变，影子方向通常会改变；物体和光源存在时，改变物体与光源或光屏的距离，影子大小会改变。
14. A：在阳光下奔跑，太阳位置相对人不断变化，所以影子方向和长短不断变化，且始终存在。
15. B：在灯光下旋转圆形纸片，纸片与光线夹角不断变化，影子形状会发生变化，不一定始终是圆形或椭圆形。
四、问题城堡
1. 答案：影子大小与物体到光源距离、物体到光屏距离的关系为：物体到光源距离越近，影子越大；物体到光源距离越远，影子越小。在物体到光源距离不变的情况下，物体到光屏距离越远，影子越大；物体到光屏距离越近，影子越小。
验证实验：
实验材料：手电筒、大小固定的长方体木块、白色墙壁（光屏）。
步骤一：探究影子大小与物体到光源距离的关系
将白色墙壁作为光屏，固定手电筒位置不变，使手电筒光水平照射在长方体木块上。
记录木块在墙壁上影子大小，然后将木块逐渐靠近手电筒，每次移动相同距离，记录影子大小变化。可发现木块离手电筒越近，影子越大；离手电筒越远，影子越小。
步骤二：探究影子大小与物体到光屏距离的关系
保持手电筒与木块距离不变，改变木块与墙壁距离。
记录木块在墙壁上影子大小，然后将木块逐渐远离墙壁，每次移动相同距离，记录影子大小变化。可得出木块离墙壁越远，影子越大；离墙壁越近，影子越小。 解析：先阐述影子大小与两个距离的关系，再通过具体实验步骤说明如何验证这种关系，使原理与实践相结合。
2. 答案：一天中阳光下物体影子的方向和长短变化对生活有诸多启示。例如古代人们利用日晷，根据阳光下物体影子的方向和长短变化来计时，合理安排一天的活动。现代生活中，建筑设计师在设计建筑物时，会考虑不同时间阳光照射角度和影子变化，合理规划窗户位置和大小，以保证室内采光良好。农民在种植农作物时，也会根据阳光和影子情况，合理安排种植间距，确保农作物能充分接受阳光照射，提高产量。 解析：从古代计时到现代建筑设计、农业生产等方面举例说明影子变化对生活的启示，体现科学知识在不同领域的应用。
3. 答案：小孔成像中，物体上各点发出的光沿直线传播，通过小孔后在光屏上形成倒立实像。比如蜡烛火焰上部的光沿直线穿过小孔后会投射到光屏下部，下部的光投射到光屏上部，从而形成倒立像。影子的形成是光沿直线传播过程中，遇到不透明物体，部分光被阻挡，在物体后面形成无光的黑暗区域。二者本质都是光沿直线传播，在传播过程中遇到不同情况（小孔或不透明物体）产生相应现象。 解析：分别阐述小孔成像和影子形成过程，对比说明二者都基于光沿直线传播原理。
4. 答案：在艺术表演中，影子变化有多种应用。如皮影戏，艺人通过控制皮偶与光源距离和角度，使皮偶影子大小、形状改变，配合剧情展现各种生动场景。在现代舞台表演中，利用灯光和道具制造不同形状、大小和方向的影子，营造氛围。例如在悬疑剧中，通过变幻的影子增加神秘氛围；在儿童剧中，利用有趣的影子形状吸引孩子注意力，增强舞台表现力和趣味性。 解析：以传统皮影戏和现代舞台表演为例，说明影子变化在艺术表演中的具体应用和作用。
5. 答案：当光源围绕物体做圆周运动时，物体影子的方向会随着光源位置改变而不断改变，始终与光源方向相反。影子形状可能会发生变化，若物体是规则形状，如正方体，光源在不同位置照射，影子可能是正方形、长方形等不同形状；若物体是不规则形状，影子形状变化更复杂，且在某些特殊角度可能出现奇特形状。 解析：从影子方向和形状两方面，结合不同形状物体，分析光源圆周运动时影子的变化情况。
五、科学探究
（1）答案：这个实验中有两个变量，分别是物体的形状和光源的照射角度。 解析：实验目的是探究影子形状与物体形状、光源照射角度的关系，所以这两个因素是变量。
（2）答案：为保证实验结果准确性，需注意：①保持光源与物体、光屏的距离不变，避免因距离变化影响影子形状，只研究物体形状和照射角度对影子形状的影响；②每次照射时，保证光源的强度和颜色不变，以免其他因素干扰实验；③观察和记录影子形状时，尽量在同一位置、同一光线下进行，减少观察误差。 解析：从控制变量、保证光源稳定性和减少观察误差等方面说明实验注意事项。
（3）答案：通过实验，可能得出的结论是：影子的形状既与物体的形状有关，也与光源的照射角度有关。不同形状的物体在相同照射角度下，影子形状不同；同一物体在不同照射角度下，影子形状也可能不同。例如正方体在不同角度照射下，影子可能是正方形、长方形等；圆柱体在某些角度影子是长方形，某些角度是圆形等。 解析：根据实验目的和变量，推测可能得出的关于影子形状与物体形状、光源照射角度关系的结论，并举例说明。
六、拓展长廊
1. 答案：现代科技中利用影子原理的应用有很多，例如CT（计算机断层扫描）技术。CT机通过向人体发射X射线，X射线穿过人体不同组织时，由于不同组织对X射线吸收程度不同，在探测器上形成类似影子的影像。计算机对这些影像数据进行处理和分析，重建人体内部结构图像，帮助医生诊断疾病。又如3D打印技术，部分3D打印机采用光固化成型原理，通过特定光源照射光敏树脂材料，根据模型的截面形状，利用影子原理使特定区域的树脂固化成型，层层叠加形成三维物体。 解析：以CT技术和3D打印技术为例，详细说明现代科技中如何利用影子原理及其工作过程。
2. 设计思路
开场奇幻森林场景
场景布置：在舞台前方两侧设置多个可调节角度和颜色的聚光灯作为光源。舞台中间放置一些精心制作的树状道具，这些道具的枝干形状奇特，部分树枝上挂着半透明的彩色叶片。在舞台后方设置一块大型的白色幕布作为影子的承接面。
影子效果呈现：演出开始，聚光灯开启，将树状道具的影子投射到后方幕布上。通过调整聚光灯的角度，使影子的形状和大小不断变化，模拟出风吹动树木的动态效果。同时，改变聚光灯的颜色，从暖黄色逐渐变为蓝紫色，营造出神秘而奇幻的森林氛围，引导观众进入童话的世界。
解析：开场利用树影的动态变化和颜色改变吸引观众注意力，快速营造出童话般的奇幻氛围，为整个童话剧定下基调。树状道具的奇特形状和彩色叶片能使影子更加丰富多样，增强视觉效果。2. 魔法变身场景。
场景布置：在舞台中央设置一个圆形的升降台，升降台上放置一个外形类似魔法阵的道具，由一些发光线条勾勒出神秘图案。在舞台上方高处设置多个隐藏式的投影仪作为光源。
影子效果呈现：当主角站在升降台上开始魔法变身时，投影仪开启，将各种奇幻的光影图案投射到主角身上，其影子在舞台地面和后方幕布上呈现出复杂多变的形状。例如，影子可能先呈现为一只小鸟，随着魔法的施展，逐渐变化为一只凤凰，象征着主角的蜕变。同时，升降台缓缓升起，影子的大小也随之变大，增强变身的震撼效果。
解析：利用投影仪投射奇幻光影图案到主角身上，使影子形状随剧情变化，生动地展现魔法变身的过程。升降台的使用不仅增加了空间层次感，还通过影子大小的变化强化了魔法的力量感和戏剧性。
梦境场景
场景布置：在舞台上方悬挂一些透明的薄纱，薄纱上绘制着一些模糊的梦幻元素，如星星、云朵等。在舞台下方设置一排隐藏式的地灯作为光源，地灯可以调节亮度和颜色。
影子效果呈现：当剧情进入梦境部分，地灯亮起，将薄纱上的图案影子投射到舞台地面和演员身上。地灯的亮度调至柔和，颜色以浅蓝色和淡粉色为主，营造出梦幻般的色彩氛围。演员在薄纱下舞动，他们的身影与薄纱的影子相互交织，仿佛置身于梦幻之中。同时，通过控制地灯的闪烁频率，模拟出梦境中光影的虚幻闪烁效果。
解析：薄纱上的梦幻图案影子与演员身影交织，配合柔和的灯光颜色和闪烁效果，打造出如梦如幻的场景，让观众身临其境感受童话中梦境的虚幻与美妙。
战斗场景
场景布置：在舞台两侧设置大功率的射灯作为光源，舞台中间放置一些可移动的盾牌和刀剑道具，这些道具的表面有特殊的纹理设计。在舞台后方设置一块凹凸不平的金属幕布，用于反射和扭曲影子。
影子效果呈现：当剧中角色展开战斗时，射灯开启，强烈的光线将盾牌和刀剑道具的影子投射到金属幕布上。由于金属幕布的凹凸不平，影子会发生扭曲和变形，增加战斗的紧张感和混乱感。同时，通过快速移动道具和改变射灯角度，使影子的动作更加激烈和不规则，模拟出激烈战斗的场景。演员在舞台上的动作与影子相呼应，增强战斗场景的表现力。
解析：利用金属幕布对影子的扭曲变形以及快速变化的影子动作，配合演员的表演，生动地展现战斗的紧张与激烈，给观众带来强烈的视觉冲击。
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