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探究几何画板在解决平行线间拐点问题中的应用

2019-12-06广东省中山市中山纪念中学528454孟金鑫

中学数学研究(广东) 2019年22期
关键词:拐点平行线画板

广东省中山市中山纪念中学(528454)孟金鑫

几何画板是在数学教学中常用的教学软件,它的很多功能都能契合数学课程改革的需要,它的产生和发展有利于推动数学新课程改革.《相交线和平行线》是七年级下册第五章的内容,平行线间的拐点问题是常考题型,初中生生往往不知从何入手,如果教师使用几何画板演示拐点的移动,并给出角度的度量,能让学生直观感受角度之间的数量关系,大胆猜测角度之间的数量关系,然后给出严谨的几何推理过程.

平行线间的拐点位置共分三情况:1.拐点在平行线间偏左位置;2.拐点在平行线间偏右位置;3.拐点不在平行线之间.为此,我将这类题型总结为以下三种基本图形.

例题已知AB//CD,点P是一个动点,随着点P的位置的变化,分析∠AEP,∠EPF,∠CFP三者之间的关系.

一、拐点在平行线间偏左位置

图1

教师拖动点P的位置,但点P始终在直线AB,CD之间,并且在线段EF的左侧,学生通过观察几何画板中∠AEP,∠EPF和∠CFP三个角之间的数量关系,猜想出三角的数量关系为∠AEP+∠CFP=∠EPF.根据图形的形状,师生一起给图形命名为“M图”,便于理解和记忆.

学生给出证明过程:

证明:过点P做MN//AB,因为AB//CD,所以MN//CD(平行公理的推论).因为MN//AB,所以∠AEP= ∠EPN(两直线平行,内错角相等).因为MN//CD.所以∠NPF= ∠CFP(两直线平行,内错角相等),所以∠AEP+∠CFP= ∠EPM+∠MPF= ∠EPF所以∠AEP+∠CFP=∠EPF.

图2

二、拐点在平行线间偏右位置

图3

教师拖动点P的位置,但点P始终在直线AB,CD之间,并且在线段EF的右侧,学生通过观察几何画板中∠AEP,∠EPF和∠CFP三个角之间的数量关系,猜想出三角的数量关系为∠AEP+∠EPF+∠CFP=360°.根据图形的形状,师生一起给图形命名为“子弹图”,便于理解和记忆.

学生给出证明过程:

图4

证明:过点P做MN//AB,因 为AB//CD,所以MN//CD(平行公理的推论).因为MN//AB,所以∠AEP+∠EPM=180°(两直线平行,同旁内角互补).因为MN//CD,所以∠MPF+∠CFP= 180°(两直线平行,同旁内角互补),所以∠AEP+∠EPM+∠MPF+∠CFP=360°,所以∠AEP+∠EPF+∠CFP=360°.

三、拐点不在平行线之间

图5

图6

图7

图8

教师拖动点P的位置,但点P始终在直线AB上方或CD的下方,在线段EF的左侧或者右侧,通过几何画板演示得到上面4 个图形,学生通过观察∠AEP,∠EPF和∠CFP三个角之间的数量关系,其中图6和图8的结论是相同的,∠AEP+∠EPF= ∠CFP; 图5和图7的结论是相同的,∠CFP+∠EPF= ∠AEP.根据图形的形状,师生一起给四个图形命名为“靴子图”,便于理解和记忆.

学生给出证明过程:(以图6为例)

图9

证明:设AB与PF相交于点M,因为AB//CD,所以∠AMP= ∠CFP(两直线平行,同位角相等).由外角定理可得:∠AMP=∠FPE+∠AEP,所以∠AEP+∠EPF=∠CFP(等量代换).

图5,图7,图8的证明方法是一样的,利用“两直线平行,同位角相等”和“外角定理”就可以证明.

综上所述,随着点P的位置变化,三个角之间的关系为∠AEP+∠EPF+∠CFP=360°,或者∠AEP+∠CFP=∠EPF,或者∠AEP+∠EPF+∠CFP=360°.

在探究平行线间的拐点问题中,首先利用几何画板中的几何作图和角度之间的度量,让学生直观感受三个角之间的数量的变化,并采取动画演示三个角之间的变化过程,让学生更加深刻地理解三个角之间的数量关系;在学生得到三个角之间的变化之后,总结出应该在拐点处添加平行线,从而给出严格的数学推理证明过程,加深学生对此问题的认识.

在这类题目的解题过程中,应用几何画板软件演示来进行讲解,渗透了数学中的从特殊到一般的数学思想,为后面的归纳猜想奠定了坚实的基础,还能充分体现几何画板“现代技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具”的数学课程的新理念,让每个学生都能学到有价值的数学.

在初中数学教学中使用几何画板,能将静态的图形动态化,帮助学生感知图象变化关系、把握数学本质,将复杂的知识简单化;它还能优化教师的教学方法,丰富教学手段;它还能提供学生独立思考的环境,发展学生的思维想象能力,有利于开展初中生自主学习和合作学习的活动,培养学生的数学素质,促进学生的全面发展.

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