圓既是日常生活中常見的圖形之一,又是平面幾何中的基本圖形。之前,我們學(xué)習(xí)了直線、射線、線段、角、平行線,以及三角形、四邊形等幾何圖形,這些可以統(tǒng)稱為直線形。而圓是一個曲線形,從直線形到曲線形,在認(rèn)識上是一個飛躍。
我們要學(xué)習(xí)本章的哪些內(nèi)容呢?我們該如何既輕松又高效地學(xué)習(xí)這些內(nèi)容呢?這兩個問題都可以通過“聯(lián)系”得到解決。
首先,我們可以將研究圓與直線的基本思路聯(lián)系起來。我們知道,研究直線的基本思路是:定義與表示→研究直線的部分及相關(guān)元素(射線與線段)→研究兩條直線的位置關(guān)系。其實,這也是研究一個平面幾何圖形的基本思路。按此思路,研究圓的基本思路是:定義與表示→研究圓的部分及相關(guān)元素(半徑、直徑、弦,弧,圓心角、圓周角,扇形)→研究與圓有關(guān)的位置關(guān)系(點(diǎn)與圓的位置關(guān)系,直線與圓的位置關(guān)系,圓與圓的位置關(guān)系)。同時,圓具有特殊的對稱性——軸對稱性和旋轉(zhuǎn)不變性:通過圓的軸對稱性,探索“垂徑定理”,建立圓中直徑、弧、弦之間的關(guān)系;通過圓的旋轉(zhuǎn)不變性,探索“有關(guān)弧、弦、圓心角的定理”,建立弧、弦、圓心角之間的關(guān)系(圓的思維導(dǎo)圖見圖1)。由于正多邊形是一種特殊的多邊形,它有一些類似于圓的性質(zhì),所以本章還會研究正多邊形的概念及正多邊形和圓的關(guān)系。
其次,我們要將圓中不同內(nèi)容之間的研究方法聯(lián)系起來。比如,圓心角與圓周角是圓中很重要的兩個概念,我們可以從構(gòu)成角的兩個要素(頂點(diǎn)、邊)出發(fā),類比圓心角學(xué)習(xí)圓周角,并且在特定條件下,兩者有確定的數(shù)量關(guān)系;又如,點(diǎn)與圓的位置關(guān)系、直線與圓的位置關(guān)系、圓與圓的位置關(guān)系都體現(xiàn)幾何特征與代數(shù)特征的一致性以及位置關(guān)系與數(shù)量關(guān)系之間的邏輯性,而且直線與圓的位置關(guān)系也是通過過圓心作直線的垂線段轉(zhuǎn)化為點(diǎn)(垂足)與圓的位置關(guān)系;再如,在證明圓周角定理時,通過分類思想,將無限(情形)轉(zhuǎn)化為有限(三種情形),同時把一般情況轉(zhuǎn)化為特殊情況進(jìn)行證明;在研究點(diǎn)與圓的位置關(guān)系、直線與圓的位置關(guān)系、圓與圓的位置關(guān)系時,我們也運(yùn)用了分類思想;等等。當(dāng)我們能主動將不同內(nèi)容的研究方法聯(lián)系起來時,學(xué)習(xí)的難度便會降低,同時加強(qiáng)了不同知識之間的關(guān)聯(lián),有利于建立富有邏輯關(guān)系的知識結(jié)構(gòu)。
最后,我們要將圓與直線形的知識聯(lián)系起來。雖然本章是學(xué)習(xí)圓的知識,但呈現(xiàn)的圖形不單是一個圓,許多圖形是圓和直線形的組合。因此,我們要善于將與圓有關(guān)的問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化(化未知為已知,化復(fù)雜為簡單,化特殊為一般),并綜合利用直線形的知識解決問題,以提升我們的邏輯思維能力和解決問題的能力。
(作者單位:江蘇省南京市江寧區(qū)教學(xué)研究室)