陳文峰
[摘? 要] 圓作為初中數學的基礎圖形之一,具有很強的識別性,中考對其內容的考查常從知識聯系角度進行,求解時需要準確把握圖形的結構特點,依據知識聯系開展合情推理. 文章對圓類考題進行總結探討,提出相應的教學建議,與讀者交流.
[關鍵詞] 圓;位置;面積;函數;最值
圓類考題是中考數學的重要題型之一,該類考題具有知識聯系性強、類型多、解法思路獨特等特點,求解時除了需要充分利用圓的性質和定理外,還需要掌握模型構建的策略. 下面筆者將深入探索幾種圓類問題,并開展相應的教學探討.
圓類問題的常見類型
1. 關注圓與直線的位置關系
對于圓與直線的位置關系的考題,難點在于用數學語言描述其位置關系,以及探索出因位置關系引起的相應變化. 解決此類問題時,要利用相應的公式、定理,將條件串聯起來.
方法點撥直線與圓的位置關系無非三種,即相切、相離和相交,難點在于相交與相切這兩種關系的判斷,常用的方法有兩種:一是代數法,即構建圓與直線的聯解方程,通過討論方程解的個數加以判斷;二是幾何法,通過求解圓心到直線的距離,并將其與圓的半徑比較,從而得到結論. 另外,還可以從幾何構造的角度進行分析,即在交點處構建幾何模型,通過求解相應的角度來加以判斷.
2. 關注圓類問題中的面積
圓作為幾何中較為特殊的圖形,求解與其相關的面積問題時往往有一定的難度. 求解時,不僅需要求圓弧的半徑,還需要求得相應的圓心角的度數,尤其是與圓相結合的復合圖形的面積求解,因無法直接利用面積公式,所以很容易造成學生思維停滯. 實際上,求解此類問題往往需要采用割補的方法,巧妙地將所求圖形轉化為特殊圖形的組合.
方法點撥與圓有關的陰影部分面積問題,圖形雖然較為復雜,但從圖形組合的角度來看,可以將其視為規(guī)則圖形的組合,因此可采用面積割補的方法來求解. 對于雙重復合圖形,則可以考慮多次運用割補法,直到將其拆解為規(guī)則的圖形. 求解時,需要準確地利用扇形的面積公式,注意與弧長公式相區(qū)別.
3. 關注圓與三角函數的綜合
初中講解三角函數時,是將其放在直角三角形中,利用直角三角形邊的長的比值來加以詮釋的,因此,對于圓與三角函數的綜合題,同樣需要借助直角三角形來構建模型,以獲得其中關鍵線段的長. 而對于求解圖形中的三角函數,則需要逆向思考,構建直角三角形模型,將問題轉化為求線段的長,從而獲得答案.
方法點撥例3借助三角函數值求解圓類考題中的線段長,分析求解過程可知,在圖形中構建直角三角形,將三角函數值轉化為圖形中邊的長的關系是解決問題的關鍵. 直角三角形構建的方式有很多,但在構建時需要結合具體的情形,盡量聯系已知線段.
4. 關注圓中的線段最值
考查圓時,試題常與其他幾何圖形相結合,因此圓類問題具有很強的綜合性,涉及眾多的幾何參數,如角、線段、點等,有時研究幾何線段常從最值角度進行考查,即以線段長為基礎,要求學生結合圓的公式、定理等來探求線段的最值.
方法點撥例4是與圓有關的線段最值問題,由于動點在圓弧上,所以造成了線段長的變化. 分析此類問題時,需要充分應用圓上各點到圓心距離均相等的特性,利用點與圓心的連線來完成最值位置的確定.
圓類問題的教學建議
圓的知識內容具有很強的包容性,上述只是其中的幾種典型代表,無論是探討位置關系、復合面積,還是研究三角函數、線段最值,都需要從基礎知識入手,把握知識聯系,構建完整的條件鏈,這是解題的基本策略. 下面,筆者結合教學實踐提出幾點建議.
1. 關注圓的基礎內容教學
圓類問題的求解基礎是充分掌握圓的基礎知識,考慮到圓與其他棱角類圖形有鮮明的差異,所以在學習時首先需要引導學生掌握圓構建的條件(不在同一條直線上的三個點可以確定一個圓),然后指導學生掌握圓的幾何元素和關鍵內容(圓心、半徑、直徑、周長和面積等),最后從幾何證明角度幫助學生理解圓的相關定理及推論(垂徑定理、圓心角定理等). 圓的知識內容較多,具有一定的層次性,因此教學中教師要注意加以分類,構建相應的知識體系,逐步強化學生對圓的理解.
2. 關注圓類問題的輔助線添加
中考對圓的考查常從知識綜合的角度進行,圖形相對較為復雜,因此求解考題的關鍵一步是依據條件添加輔助線,構建相應的解題模型. 輔助線添加得是否合理,將直接影響問題的簡化程度,以及論證表述是否簡潔. 實際上,添加輔助線的過程就是對考題結構透析的過程,是構建條件與問題聯系的過程,該過程需要教師采用合理的方式來引導. 教師在教學中要注重幾何直觀性的講解,指導學生對幾何圖形的特征、結構進行觀察、總結,并展開合理的聯想,逐步探索解決問題的方案,使學生逐步掌握輔助線添加的方法,形成完整的構建思路.
3. 關注圓類問題的思想滲透
圓類綜合題求解的背后是思想方法的解題指導,無論是模型的構建,還是問題的轉化,都是在數學思想的指導下進行的,即思想指明方向,思想決定思路. 因此,要從根本上提升學生的解題能力,就需要在教學中不斷地滲透數學思想方法,使學生掌握運用思想方法構建解題思路的策略. 數學思想是相對抽象的概念,在實際教學中,需要教師結合具體的內容,遵從特定的知識規(guī)律和方法基礎,如拋物線內容的數形對照,代數解題的方程構建,抽象問題的數學轉化等,并通過具體的內容講解,使學生掌握數學運用的步驟和技巧,深刻感受思想方法解題的思維之美、簡約之美.
總之,圓類綜合題是基于知識聯系所構建的,求解的關鍵是利用基礎知識構建條件與問題之間的聯系,合理轉化,巧妙建模. 整個求解過程要注重思維的嚴謹性和邏輯性,以圓類知識作為解題思路的生長點,植入思想方法,探尋知識融合.