第十七章勾股定理
《勾股定理小结与复习》教学设计
一、教学目标
知识目标
1.能够熟练运用勾股定理解决简单问题,让学生切实掌握勾股定理这一重要工具,提升其基本运算和应用能力。
2.精准运用勾股定理的逆定理判定直角三角形,培养学生对定理的反向运用思维,强化对直角三角形判定方法的理解。
3.灵活运用勾股定理解决综合问题和实际问题,使学生学会将理论知识与实际情境相结合,提高知识迁移和解决复杂问题的能力。
4.发展学生合情推理的能力,通过对勾股定理相关问题的探究和思考,引导学生从已有知识和经验出发,合理推测和归纳,提升逻辑思维水平。
5.体会数形结合和由特殊到一般的数学思想,在教学过程中,借助图形直观展示勾股定理的原理,让学生理解数与形的紧密联系;通过从特殊直角三角形到一般情况的推导,培养学生的归纳总结能力。
6.树立数形结合的思想、分类讨论思想,让学生在面对不同类型的勾股定理问题时,能够主动运用这些思想方法,有条理地分析和解决问题,提高思维的严谨性和灵活性。
核心素养目标
1.通过获得成功的经验和克服困难的经历,增强学生数学学习的信心,让学生在解决问题的过程中体验到成就感,激发他们对数学学习的兴趣和热情。
2.激发学生的民族自豪感和爱国情怀,介绍勾股定理在我国古代数学中的重要地位和辉煌成就,让学生了解我国悠久的数学文化,增强民族自信心和文化认同感。
二、教学重点、难点
重点
系统回顾并深入思考勾股定理及逆定理,强化学生对核心知识的记忆和理解,为后续应用奠定坚实基础。
通过多种题型训练,加深学生对勾股定理及逆定理的掌握程度,提高学生运用定理解决问题的熟练度。
难点
灵活应用勾股定理及逆定理解决实际问题,培养学生将抽象的数学知识转化为实际解决方案的能力,克服从理论到实践的转化障碍。
在复杂情境中准确识别和运用勾股定理及逆定理,引导学生学会分析问题,提取关键信息,构建数学模型,提高解决综合问题的能力。
三、教学过程
(一)知识回顾 —— 开启勾股智慧之门
一、勾股定理
1. 如果直角三角形的两条直角边长分别为a、b,斜边长为c,那么a2 + b2 = c2,即直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方.
2.勾股定理的应用条件:在直角三角形中才可以运用
设计意图:强调定理的适用范围,加深学生对条件的重视,避免在后续解题中出现错误应用。
勾股定理表达式的常见变形:
a2 + b2 = c2、 a2 = c2 - b2、b2 = c2 - a2;
、、.
设计意图:展示勾股定理的多种变形形式,拓宽学生对定理的理解,使其在不同题型中能灵活运用合适的表达式进行计算。
(二)逆定理探秘 —— 挖掘勾股定理的另一面
1.勾股定理的逆定理
如果三角形的三边长a,b,c满足 a2 + b2 = c2,那么这个
三角形是直角三角形.
2.勾股数
满足a2 + b2 = c2的三个正整数,称为勾股数.
设计意图:明确勾股数的概念,让学生了解到满足勾股定理的特殊整数组合,为后续判断和计算提供依据。
原命题与逆命题(互为逆定理)
如果两个命题的题设、结论正好相反,那么把其中一个叫做原命题,另一个叫做它的逆命题。一般地,如果一个定理的逆命题经过证明是正确的,那么它也是一个定理,称这两个定理互为逆定理。
设计意图:讲解原命题与逆命题以及逆定理的关系,培养学生的逻辑思维和对数学定理结构的深入理解,让学生明白数学知识之间的内在联系。
(三)考点突破 —— 攻克勾股难题堡垒
考点一 勾股定理及其应用
例1 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=20,BC=15,CD⊥AB于D.(1)求AB的长;(2)求BD的长.
解:(1)在Rt△ABC中,根据勾股定理
(2)方法一:∵ S△ABC=AC BC=AB CD
∴ 20×15=25CD
∴ CD=12
在Rt△BCD中,根据勾股定理
方法二:设BD=x,则AD=25-x
在Rt△ACD和Rt△BCD中,根据勾股定理
得 AC2-AD2=CD2,BC2-BD2=CD2
∴ AC2-AD2=BC2-BD2
即 202-(25-x)2=152-x2
解得 x=9,∴ BD=9
方法总结
对于本题类似的模型,若已知两直角边求斜边上的高,常需结合面积的两种表示法起来考查,若是同本题(2)中两直角三角形共一边的情况,还可利用勾股定理列方程求解.
设计意图:通过具体的直角三角形例题,让学生熟练运用勾股定理求边长,同时展示多种解题方法,培养学生的发散思维和灵活运用知识的能力,总结方法有助于学生形成解题策略。
针对训练
1.Rt△ABC中,斜边BC=2,则AB2+AC2+BC2的值为( )
A.8 B.4 C.6 D.无法计算
2.如图,∠C=∠ABD=90°,AC=4,BC=3,BD=12,则AD的长为_____.
3.一直角三角形的三边分别为2、3、x,那么以x为边长的正方形的面积为_______.
4.已知,在Rt△ABC中,∠C=90°,若a+b=8cm,c=6cm,求△ABC的面积.
解:∵ a+b=8
∴ (a+b)2=64,即a2+b2+2ab=64
在Rt△ABC中,根据勾股定理得 a2+b2=c2=36
∴ 2ab=64-(a2+b2)=64-36=28
∴ ab=7
即△ABC的面积为7cm2.
设计意图:通过一系列针对性练习,巩固学生对勾股定理的应用,不同题型从不同角度考查学生对知识的掌握程度,及时反馈学生的学习效果,强化解题技能。
例2 由于大风,山坡上的一棵树甲被从点A处拦腰折断,如图所示,其树顶端恰好落在另一棵树乙的根部C处,已知AB=4米,BC=13米,两棵树的株距(两棵树的水平距离)为12米,求这棵树原来的高度.
解:延长AB,过点C作CD⊥AB延长线于点D.
在Rt△BCD中,BC=13m,CD=12m,根据勾股定理
(m)
∴ AD=AB+BD=9(m)
在Rt△ACD中,根据勾股定理
(m)
∴ AC+AB=15+4=19(m)
答:这棵树原来的高度是19米.
设计意图:以实际生活中的树木折断问题为背景,让学生体会勾股定理在解决实际问题中的应用,培养学生将实际问题转化为数学模型的能力,增强学生对数学实用性的认识。
5.我国古代数学著作《九章算术》中记载了一道有趣的问题,这个问题的意思是:有一个水池,水面是一个边长为10尺的正方形,在水池的中央有一根新生的芦苇,它高出水面1尺,如果把这根芦苇垂直拉向岸边,它的顶端恰好到达岸边的水面,请问这个水池的深度和这根芦苇的长度各是多少?
解:如图,设水池的水深AC为x尺,则这根芦苇长AD=AB=(x+1)尺.
在Rt△ABC中,BC=5尺,根据勾股定理
BC2+AC2=AB2
即 52+x2=(x+1) 2
25+x2=x2+2x+1
2x=24
解得 x=12
∴ AC=12尺,AD=13尺
答:水池的水深12尺,这根芦苇长13尺.
6.如图所示,一只蚂蚁从实心长方体的顶点A出发,沿长方体
的表面爬到对角顶点C1处,问怎样走路线最短?最短路线长为
多少?
解:蚂蚁由A点沿长方体的表面爬行到C1点,有三种方式:
①沿ABB1A1和A1B1C1D1面;②沿ABB1A1和BCC1B1面;③沿AA1D1D和A1B1C1D1面,把三种方式分别展成平面图形如下:
①在Rt△ABC1中,根据勾股定理得AC1==5
②在Rt△ACC1中,根据勾股定理得AC1==
③在Rt△AB1C1中,根据勾股定理得AC1==
∵ 5<<
∴ 沿路径①走路径最短,最短路径长为5.
7.如图,某住宅社区在相邻两楼之间修建一个上方是一个半圆,下方是长方形的仿古通道,现有一辆卡车装满家具后,高4米,宽2.8米,请问这辆送家具的卡车能否通过这个通道?
解:如图,过半圆直径的中点O,作直径的垂线交下底边于点D,取点C,使CD=1.4米,过C作OD的平行线交半圆直径于B点,交半圆于A点,连接OA.
在Rt△ABO中,OA=2米,OB=CD=1.4米,根据勾股定理得
AB2=OA2-OB2=22-1.42=2.04
∵ 4-2.6=1.4,1.42=1.96,2.04>1.96
∴ 卡车可以通过,但要小心.
8.在O处的某海防哨所发现在它的北偏东60°方向相距1000米的A处有一艘快艇正在向正南方向航行,经过若干小时后快艇到达哨所东南方向的B处.
(1)此时快艇航行了多少米(即AB的长)?
(2)距离哨所多少米(即OB的长)?
解:(1)根据题意得∠AOC=30°,∠COB=45°,AO=1000米.
∴ AC=AO=500米,BC=OC
在Rt△AOC中,根据勾股定理得
OC===500(米)
∴ BC=OC=500(米)
∴ AB=AC+BC=(500+500)米
(2)在Rt△BOC中,根据勾股定理得
OB===500(米)
设计意图:通过不同实际情境的题目,进一步强化学生运用勾股定理解决实际问题的能力,涵盖了几何图形与方向角度等多方面知识的综合运用,提升学生的数学素养和实际应用能力。
考点二 勾股定理的逆定理及其应用
例3 在△ABC中,AB=c,BC=a,AC=b,,2c-b=12,求△ABC的面积.
解:由题意可设a=3k,则b=4k,c=5k
∵ 2c-b=12
∴ 10k-4k=12,解得 k=2
∴ a=6,b=8,c=10
∵ 62+82=102
∴ BC2+AC2=AB2
∴ △ABC为直角三角形
∴ △ABC的面积为×6×8=24
例4 B港有甲、乙两艘渔船,若甲船沿北偏东60°方向以每小时8海里的速度前进,乙船沿南偏东某个角度以每小时15海里的速度前进,2h后,甲船到M岛,乙船到P岛,两岛相距34海里,你知道乙船是沿哪个方向航行的吗?
解:根据题意画出右图
∴ BM=8×2=16(海里),BP=15×2=30(海里),MP=34(海里)
∵ 162+302=1156,342=1156
∴ BM2+BP2=MP2
∴ △MBP为直角三角形,即∠MBP=90°
∴ ∠1=180°-90°-60°=30°
∴ 乙船是沿着南偏东30°方向航行的
针对训练
9.下列各组数中,是勾股数的为( )
A.32、42、52 B.、、
C.0.3、0.4、0.5 D.30、40、50
10.命题“在同一个三角形中,等边对等角.”的逆命题是______________________________
是________(填“真命题”或“假命题”)
11.已知下列图形中的三角形的顶点都在正方形的格点上,可以判定三角形是直角三角形的有__________.
设计意图:通过对勾股数概念、逆命题以及格点三角形中直角三角形判定的练习,巩固学生对勾股定理逆定理相关知识的理解和应用,强化对概念的辨析能力。
考点三 勾股定理与折叠问题
例5 如图,在长方形ABCD中,AB=3cm,AD=9cm,将此长方形折叠,使点B与点D重合,折痕为EF,求△ABE的面积.
解:∵ 长方形ABCD折叠,使点B与点D重合
∴ DE=BE
设AE=x cm,则DE=BE=(9-x)cm
在Rt△ABE中,根据勾股定理
AB2+AE2=BE2
即 32+x2=(9-x)2,解得x=4
∴ △ABE的面积为×3×4=6(cm2)
针对训练
12.如图,有一张直角三角形纸片,两直角边AC=6cm,BC=8cm,将△ABC折叠,使点B与点A重合,折痕是DE,则CD的长为________.
设计意图:通过类似的折叠问题练习,进一步巩固学生对勾股定理在折叠问题中应用的掌握程度,强化学生运用方程思想解决问题的能力,提高学生分析和解决复杂几何问题的能力。
(四)总结 —— 勾股定理的智慧之旅
同学们,今天我们一起回顾了勾股定理及其逆定理这一数学史上璀璨的明珠。勾股定理,它简洁而深刻地揭示了直角三角形三边之间的数量关系,从古老的毕达哥拉斯发现直角三角形地砖的秘密,到如今在建筑、测量、航海等众多领域的广泛应用,它贯穿了人类文明的进程。我们通过实际问题,如树木折断、水池深度测量、船只航行等,看到了勾股定理如何将抽象的数学知识与现实世界紧密相连,帮助我们解决生活中的难题。而勾股定理的逆定理,就像一把神奇的钥匙,能让我们从三角形三边的长度判断它是否为直角三角形,在几何图形的判定和构建中发挥着关键作用。在学习过程中,我们还体会到了数形结合、分类讨论等重要数学思想的魅力,它们如同指引我们前行的灯塔,让我们在数学的海洋中找到方向。希望大家能将勾股定理这一有力武器牢记心中,在未来的数学学习和生活实践中,不断探索,勇于创新,用数学的眼光去发现美、创造美。
四、教学反思
成功之处
在知识回顾环节,通过清晰呈现勾股定理及其逆定理的内容、应用条件和常见变形,帮助学生快速梳理了核心知识,为后续解题奠定了坚实基础。从学生的课堂反应来看,大部分学生对基础知识的记忆较为准确,能够顺利进入后续的例题讲解和练习环节。
在例题讲解过程中,注重一题多解和方法总结。例如在例 1 中,展示了两种求BD长度的方法,拓宽了学生的解题思路,培养了学生的发散思维。学生在后续的针对训练中,能够尝试运用不同方法解决问题,体现了方法总结的有效性。
以丰富多样的实际问题为载体,如树木折断、蚂蚁爬行、卡车通过通道等,激发了学生的学习兴趣,让学生深刻体会到数学的实用性。学生在解决这些实际问题时,积极思考,主动参与,课堂气氛活跃,有效提高了学生运用数学知识解决实际问题的能力。
不足之处
在针对训练部分,对于一些基础较薄弱的学生,部分题目难度较大,导致他们在解题过程中遇到困难,花费时间较长,影响了整体教学进度。例如在考点一的例 2 中,涉及到将实际问题转化为数学模型并多次运用勾股定理求解,部分学生理解起来有困难。
在讲解勾股定理逆定理的应用时,虽然通过具体例题让学生理解了如何判断直角三角形,但对于勾股数概念的讲解可以更加深入,结合更多有趣的数学故事或历史背景,帮助学生更好地记忆和理解勾股数的特点,提升学生对数学文化的兴趣。
在课堂互动方面,部分学生参与度不够高,可能是问题的设置没有充分考虑到全体学生的水平差异。在今后的教学中,需要更加关注学生的个体差异,设计分层问题,让每个学生都能在课堂上有所收获。
改进措施
在今后的教学中,对于基础薄弱的学生,在课前或课后安排适当的辅导,帮助他们巩固基础知识,提高解题能力。在课堂教学中,对于难度较大的题目,可以设置一些引导性问题,逐步降低难度,帮助学生理解和掌握。
在讲解勾股数等概念时,提前收集相关数学文化资料,如古代数学家对勾股数的研究成果、勾股数在神秘学中的传说等,在课堂上生动有趣地呈现给学生,增加数学学习的趣味性和文化底蕴。
优化课堂提问策略,根据学生的学习情况和能力水平,设计分层问题,鼓励不同层次的学生积极参与课堂互动。对于参与度不高的学生,主动给予关注和引导,创造更多机会让他们表达自己的想法,增强他们的学习自信心。
五、展示评价
评价维度 评价要点 评价等级(A. 优秀 B. 良好 C. 合格 D. 待提高)
学生参与度 是否积极参与课堂讨论、回答问题,主动参与探究活动
知识掌握 能否准确理解平行四边形对角线互相平分的性质,熟练运用性质进行证明和计算
思维能力 在观察、猜想、证明过程中,思维的敏捷性、逻辑性和创新性表现如何
合作交流 小组合作中,与小组成员沟通是否顺畅,能否积极贡献自己的想法,倾听他人意见