立足基础,抓住本质,重点突破

2025-02-10 00:00:00张磊
中学数学·初中版 2025年1期
关键词:直角三角形变式方程

“坐标系内直角三角形的存在性探究”问题综合性较强、知识点较多、数学思想方法较广,可以很好地考查学生的综合知识运用能力,从而受到了中考命题者的青睐,成为了中考的热门考点.不过,在解决此类问题时,很多学生因为其综合性强、难度较大而常常望而却步.在中考复习教学中,教师有必要将相关内容进行整合和重组,通过专题复习帮助学生突破这一重点和难点内容,进而提高学生的数学成绩,发展学生的数学能力和思维能力.

1 教学过程

1.1 立足基础,提炼方法

例1 如图1,△ABC的三个顶点分别为A(1,1),B(3,2),C(5,-2).

(1)△ABC是什么三角形?

(2)在y轴上能否找到这样的点P,使得△PAB是直角三角形?若能,请求出点P的坐标.

师生活动:教师让学生独立解决,然后展示学生的思考过程,并及时地进行点评与反馈.对于第(1)问,因为这里的三角形放在网格中,所以学生在求AB,BC,AC的长度时,最易于想到的是构造直角三角形,从而利用勾股定理求出△ABC三边的长.在此过程中,教师应引导学生从全局视角进行分析,让学生体会对于此类问题,直接求出三条边的平方可以优化计算过程,提高解题效率.值得注意的是,教师还要启发学生思考这样一个问题:已知两点的坐标,如何求两点间的距离?由此引出两点间的距离公式,从而为研究第(2)问中的动点问题提供依据.当然,在此过程中,教师还可以引导学生对比

不同的解题方法,以此培养学生的最优意识,使其体会特殊与一般的数学思想方法.第(2)问具有一定难度,可能会对一些基础较为薄弱的学生造成困扰.面对学生的困惑,教师或适时指导,或引导学生合作探究,以此通过师生、生生的有效互动形成解题突破口,增强学生解题的信心.在教师的启发和指导下,学生通过思考与交流给出如下两种解题思路:其一,利用几何法,尝试构造直角三角形,利用几何直观解决问题,但是利用该方法不易求解,可以作为拓展内容让学生课后继续探索,本课教学重点是引导学生利用代数方法来研究几何问题.这里可以假设点P存在,不妨设点P的坐标为(0,t).又点A(1,1),B(3,2),由此利用两点间的距离公式及勾股定理可以得到关于t的方程,利用方程思想解决问题.不过,从题设信息来看,这里并未指明哪个点为直角顶点,所以需要分三种情况讨论:(1)点P为直角顶点;(2)点B为直角顶点;(3)点A为直角顶点.以点P为直角顶点为例,此时PA2+PB2=AB2,结合这一等式,根据两点间的距离公式得到一个关于t的方程.若该方程有解,则说明这样的点P存在,将t代入即可得到点P的坐标;若该方程无解,则说明找不到符合条件的点P.形成解题思路后,教师让学生以小组为单位,将问题进行到底,然后交流展示.

教学说明:例1难度虽然不大,但是其中蕴含着丰富的数学思想方法,如数形结合思想、分类讨论思想、方程思想、转化思想等.教学中不仅要关注问题的解决,更要关注学生的思考过程,引导学生掌握解题的通法,领悟知识背后的数学思想方法.这样通过低起点的问题唤醒学生的已有知识和经验,提高学生的参与度,促进全员全面发展这一教学目标的落实.另外,在此过程中,形成解题思路后,教师要鼓励学生将问题进行到底.一方面,可以锻炼学生的运算能力;另一方面,可以调整教学节奏,让基础相对薄弱的学生也能跟上教学节奏,体验数学学习的乐趣.

1.2 变式探究,领会本质

变式1 如图2,已知抛物线l经过A(1,0),B,C(0,3)三点,其中点B在x轴上.已知点P在抛物线l的对称轴x=-1上移动,是否存在这样的点P,使得△PBC为直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.

变式2 如图3,已知点A,B的坐标分别为(1,1),(5,-2),在直线y=-2x+1上是否能够找到这样的点P,使得△PBC是直角三角形?

师生活动:以上变式题目难度不大,符合学生的最近发展区水平.教师让学生独立求解,然后交流展示学生的解题过程,并引导学生提炼总结,让学生发现无论动点在何位置,都可以将问题转化为方程问题,以此让学生认清问题的本质,掌握解题的通法.

教学说明:变式1是例1的直接变形,适合基础较为薄弱的学生;变式2难度略有提升,适合基础较好的学生.这样通过小坡度的题目不仅可以达到检测和巩固的目的,而且可以让学生获得成功的体验,增强学习信心,从而为深层次的探究作铺垫.另外,在此过程中,将同一问题放置于不同背景中,让学生在变化的情境中体验不变的本质,有利于提升学生的探究欲,促进学生数学能力和思维品质的提升[1].

1.3 构建模型,提升素养

例2 如图4,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过B(3,0),C(0,3)两点,与x轴交于点A(点A在点B的左侧),且抛物线的对称轴为x=1.

(1)求抛物线的解析式;

(2)Q是直线x=-3上一动点,点P在抛物线上,且位于x轴上方.是否存在这样的点P,使得∠BPQ=90°,且PB=PQ?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.

师生活动:第(1)问难度不大,学生可以独立求解.第(2)问由一个动点变为两个动点,难度有所提升.解题时若直接从数的角度出发,显然过于抽象,不易找到解题的突破口.基于此,教师可以启发学生构造直观的三角形,从而借助“形”发现解决问题的方向.教学过程中,教师首先鼓励学生动手画,然后利用几何画板演示,通过调整点P的位置让学生体会PQ,PB长度的变化,感受动静关系,体会符合条件的点P是存在的.

不过如何求点P的坐标是一个难点问题,求解过程中,教师让学生思考这样两个问题:①如图5,分别过点P作垂直于x轴和y轴的垂线,使之与x轴交于点M,交直线x=-3于点N,此时PM,PN满足怎样的关系?②设点P(t,-t2+2t+3),PM,PN是否可以用含t的代数式表示?这样通过适时的启发和指导将隐藏在题设中的信息显现出来,有利于降低问题的难度,提升学生解题的信心.在问题的驱动下,学生发现:若PB=PQ,则结合已知条件易证△PNQ≌△PMB,所以PM=PN.同理,当PM=PN时,同样可以证明△PNQ≌△PMB,所以PB=PQ.显然问题可以转化为当PM=PN时,△PBQ是等腰直角三角形.这样借助PM=PN这一等量关系,同样可以将问题转化为方程问题,问题即可迎刃而解.

教学说明:题目主要考查二次函数的图象与性质、三角形全等、一元二次方程等知识点,让学生体会数形结合、函数与方程思想方法的重要应用.随着动点个数的增加,难度也有所提升,这样通过问题的解决,有利于培养学生思维的严谨性和缜密性,让学生分析和解决问题的能力获得更高层次的提升.

1.4 课堂小结,融会贯通

课堂小结是内化知识、提升能力的重要途径.在本课教学中,教师预留时间让学生思考解题路径,从而明确解决此类问题的策略,积累解题经验,实现知识的融会贯通.

2 教学思考

在本专题教学中,教师从学生最近发展区出发,精心挑选题目,通过“低起点、小坡度”的问题逐渐唤醒学生的已有知识和经验,让学生在变与不变中形成解题策略,掌握解题通法,充分体验成功的喜悦,促进学生数学能力和思维能力获得质的提升.

同时,在本专题教学中,教师重视激发学生的主体作用,给学生以充足的时间思考、探索、交流,从而通过切身体验获得解题的方法,增强学生解题的信心.同时,在此过程中,教师充分发挥启发者和引导者的作用,通过创设问题链为学生的思维搭建进阶的梯子,让学生在由浅入深、由易到难的探究中有所收获、有所发展,实现知识从“树木”走向“森林”.

总之,在中考专题复习教学中,教师要立足基础,关注学生基础知识、基本技能、基本思想方法和基本活动经验的积累,合理运用“低起点、小坡度”的问题将知识与方法进行串联与梳理,逐步优化个体知识结构,提高学生分析和解决问题的能力.

参考文献:

[1]周发勇.初中数学变式教学策略探讨[J].数理天地(初中版),2024(3):83-85.

猜你喜欢
直角三角形变式方程
含30°角直角三角形在生活中的应用
方程的再认识
方程(组)的由来
一道拓广探索题的变式
聚焦正、余弦定理的变式在高考中的应用
圆的方程
课后习题的变式练习与拓展应用
5.2 图形的相似与解直角三角形
拼搭直角三角形
问题引路,变式拓展