動(dòng)態(tài)問題一直是中考的熱門考點(diǎn),很多同學(xué)難以抓住其中的關(guān)鍵條件和時(shí)間節(jié)點(diǎn),導(dǎo)致多解、漏解或錯(cuò)解。下面,我們將借助數(shù)軸來幫助大家厘清時(shí)間點(diǎn),尋找解決動(dòng)態(tài)問題的方法。
如圖1,在矩形ABCD中,AB=6cm,BC=8cm,點(diǎn)P從點(diǎn)B出發(fā),沿BA邊向終點(diǎn)A以每秒1cm的速度運(yùn)動(dòng),同時(shí)點(diǎn)Q從點(diǎn)C出發(fā)沿C→B→A向終點(diǎn)A以每秒3cm的速度運(yùn)動(dòng),P、Q其中一點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí),另一點(diǎn)隨之停止運(yùn)動(dòng),設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒。解答下列問題:
(1)當(dāng)Q在BC邊時(shí):
①當(dāng)t為幾秒時(shí),PQ的長為[22]cm?
②連接AQ,當(dāng)t為幾秒時(shí),△APQ的面積等于16cm2?
(2)如圖2,以P為圓心,PQ為半徑作⊙P,在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,是否存在這樣的t值,使⊙P正好與△ABD的一邊(或邊所在的直線)相切?若存在,求出t值;若不存在,請(qǐng)說明理由。
第(1)問的兩個(gè)問題,雖然難度不大,但是依舊有部分同學(xué)答錯(cuò):
(1)①當(dāng)t為2或[145]秒時(shí),PQ的長為[22]cm。
②當(dāng)t為[23]或8秒時(shí),△APQ的面積等于16cm2。
我們?nèi)绻麑忣}仔細(xì)一點(diǎn),不難從“P、Q其中一點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí),另一點(diǎn)隨之停止運(yùn)動(dòng)”中分析出t的取值范圍是0≤t≤[83]。因此,①應(yīng)取t=2,②應(yīng)取t=[23]。
第(2)問的分類情況讓動(dòng)態(tài)過程顯得更為復(fù)雜。我們可以找出關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn),將它們?cè)跀?shù)軸上標(biāo)記出來(如圖3),然后在每個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行討論。
解:(2)①當(dāng)0≤t≤[83]時(shí),BP=t,BQ=8-3t。在Rt△BPQ中,由勾股定理,得PQ2=BP2+BQ2,PQ2=t2+(8-3t)2。若⊙P與△ABD的邊AD相切,則AP=PQ,即AP2=PQ2。所以(6-t)2=t2+(8-3t)2。解得t1=[6+223](舍去),t2=[6-223]。
②當(dāng)[83]<t≤4時(shí),點(diǎn)Q在AB邊上且在P右邊時(shí),PQ=8-2t。
若⊙P與邊DB相切,如圖4,則∠PKB=90°,PK=PQ=8-2t?!咚倪呅蜛BCD是矩形,∴∠BAD=90°=∠PKB,AD=BC=8?!郆D=[AB2+AD2]=[62+82]=10?!摺螾BK=∠DBA,∴△PBK∽△DBA?!郲PKAD]=[PBBD],即[8-2t8]=[t10]。解得t=[207]。
若⊙P與邊AD相切,如圖5,則PA=PQ?!?-t=t-(3t-8)。解得t=2。當(dāng)t=2時(shí),點(diǎn)Q在BC邊上,故舍去。
③當(dāng)4<t≤[143]時(shí),點(diǎn)Q在AB邊上,且在點(diǎn)P左側(cè),PQ=2t-8。
若⊙P與邊DB相切,如圖6,PQ=PK。由等積法得[12]BD·PK=[12]BP·AD,所以10×(2t-8)=8t。解得t=[203](舍去)。
若⊙P與AD相切,當(dāng)P、Q兩點(diǎn)中的Q點(diǎn)先到A點(diǎn)時(shí),如圖7,此時(shí)t=[143]?!唷裀的半徑為6[-143]=[43]。
綜上,時(shí)間為[6-223]或[207]或[143]秒時(shí),⊙P正好與△ABD的一邊(或邊所在的直線)相切。
(作者單位:江蘇省泗陽縣實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué))