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谈识图、析图能力的培养
——以一道双图题为例

2019-08-05江苏省苏州高新区实验初级中学袁效德

数学大世界 2019年18期
关键词:动点面积函数

江苏省苏州高新区实验初级中学 袁效德

动点问题是初中数学的热点问题。动点与函数图像相结合,信息经常被隐含在图像中,成为学生理解问题的难点。当涉及多个动点时,学生更是难以理解信息。点的运动引起图形的形状、位置、数量关系等的变化,从而需要进行分类讨论,对学生思维的全面性和严密性都提出了较高的要求。教师需要教会学生看图、析图,进而掌握解决问题的一般方法。本文以一道中考模拟卷中的双图题为例,谈谈对于培养学生看图、识图、析图能力的几点思考,以求抛砖引玉。

一、试题再现

(2019年苏州高新区中考一模)如图1,矩形ABCD中,BC=12cm,点P从A点出发,以2cm/s的速度沿A—B—C匀速运动,运动到C点时停止;点Q从B点出发,以acm/s的速度沿B—C—D—A匀速运动,运动到A点时停止。若P,Q两点同时出发,设点P运动的时间为t(s),△PBQ的面积为S(cm2),S与t之间的函数关系由图2中的曲线段OEF、线段FG,GH表示。

图1

(1)a=_______,AB=________;

(2)求图2中曲线段OEF对应的函数表达式以及这个函数的最大值;

(3)当0≤t≤2,若△PDQ为直角三角形,求t的值。

图2

二、试题分析

首先,该题作为中考模拟的压轴题,有一定的灵活性,主要考查利用一次函数与二次函数的图像,结合点的运动,求三角形的面积及判断三角形的形状。将代数与几何有机地融合在一起,具有很强的综合性。

学会看图、识图是解决此题的首要难点。结合题意以及函数图像,弄懂图1中动点P,Q的位置与△PBQ面积之间有怎样的关系?此题可以用三个问题进行点拨。首先,图2中的一些特殊点E,F,G,H表示的意义是什么?其次,图2中的函数图像分为三段(二次函数,两个一次函数),它们的增减性说明了什么?最后,图2中点F的横坐标为2,点P,Q是否还有其他的位置?归根结底,要弄清动点拐弯时引起面积S如何变化。

为了弄清楚上面三个问题,我们可以分情况讨论。根据图2中曲线OEF,说明动点P在AB上,Q在BC上(图3)。根据曲线OEF和直线FG,说明动点P,Q的位置关系分两种情况:P在AB上,Q在CD上;P、Q都在BC上。(图4,图5)

图3

图4

图5

图6

图7

根据G点在x轴上,说明△PBQ面积为0,动点P,Q的位置关系又分两种情况:P在点B;Q在点D(图6),P,Q继续运动后△PBQ(如图7);P在点B,Q在CD上,P,Q继续运动后,△PBQ的面积,排除直线上升。

解决双图像问题,要善于从函数图像的特征、位置以及函数的变化趋势等方面分析出有用信息,利用分类讨论进行“数与形”的相互转化,最终获得解决问题的途径。在教学过程中,教师要留有时间让学生读图,通过阅读题目和观察函数图像,分析出图像中的各特殊点的意义。

三、试题起源

本题可在苏教版教材37页第15题找到源头。在Rt△ABC中,∠B=90°,AB=3cm,BC=4cm,点P从点A出发,以1cm/s的速度沿AB运动;同时,点Q从点B出发,以2cm/s的速度沿BC运动。当点Q到达点C时,P、Q两点同时停止运动。试写出△PBQ的面积S与动点运动时间t之间的函数表达式,并求出△PBQ的面积最大值。

本试题中动点的运动信息及矩形特征都没有给出,而是通过图8间接给出,这是其与课本题的区别,可谓源于课本,又高于课本。

图8

四、关于识图、析图能力培养的些许思考

波利亚在《数学的发现》序言中说:“掌握数学就意味着善于解题。”教师要引导学生利用图形信息,学会自主学习,掌握读图、析图的相关技能,加强与生活的联系,从学生熟悉的问题情境出发,激发学生的学习积极性,帮助学生掌握信息转化的策略。注重学生的探索与思考的能力培养,积累数学学习的基本活动经验,发展学生核心素养的能力。

1.正视错误,适时引导

教师应放手让学生自主看图,让学生自己分析,从图中分析问题,并找出解决问题的方法。首先,在教学过程中,应允许学生犯错,让学生暴露问题,才能挖掘图形的隐含知识。例如:对双图问题分析不全面,教师可以让学生将动点与函数图像学会比对,实践再操作,这样的互动过程就是培养学生的数形结合思想。其次,还可以在课堂上通过小组合作讨论的方式进行补充和完善,引导学生从不同的角度思考问题,提取双图中的重要信息,强化识图能力,真正达到提高学生的看图、识图能力。最后,要注重解题反思,既是对解题的回顾,将知识进行内化的过程,也有利于教师转变思想,提升专业素养的有效途径。

2.研究教材,重视基础

教师首先必须研透教材,要重视对课本习题的发生、发展的挖掘,明确问题的来龙去脉,寻求问题的解决方法;其次,在习题训练上重视对基础知识、基本概念的考查为主。例如:编写预习提纲,帮助学生温故与图表相关的知识和方法,构建知识之间的联系;同时在课堂教学中精心设计问题,巧妙构思,认真组织,引领学生主动探究,在实践活动中教会学生如何思考双图模型,进一步体会数形结合思想的运用。

3.认识图像本质,积累经验

教师通过适当的变式和引申进行巩固,寻找解决双图像问题的基本方法,通过适当的题组练习,训练学生从函数图像中挖掘几何图形特征,探索动点运动特点,从而积累解决双图问题的解题经验,培养分析问题能力和图形运用能力。

总之,双图问题将运动与函数相结合,是培养学生看图、识图能力和提升学生的逻辑思维能力的有效载体。几何识图能力是学习数学的核心能力之一,对培养学生的空间想象能力和空间观念是至关重要的。重视培养学生的空间想象能力和几何直观,既落实了课程发展的需求,也满足了课程标准对培养学生能力提出的要求,同时也是适应社会发展的需要。

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