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关于解直角三角形问题的探究与思考

2023-05-30李超

数学教学通讯·初中版 2023年1期
关键词:数形结合角度概念

[摘  要] 解直角三角形是中考常见的应用型问题,类型多样,解析突破需经历几何建模、转化构建等思维过程. 理解对应的概念,合理构建模型是解题的关键. 文章以一道解直角三角形考题为例,解析问题,总结方法,并结合实例进行多类型拓展探究.

[关键词] 解直角三角形;模型;角度;概念;数形结合

基金项目:江苏省教育科学“十四五”规划2021年度课题“高质量教学视域下初中课堂新教学样态的构建研究”(GH14-21-L161).

作者简介:李超(1982—),本科学历,中小学一级教师,从事初中数学教学与研究工作,曾获江苏省“优秀科技辅导员”、徐州市“彭成恩师”称号.

解直角三角形是中考必考内容,问题难度不高,但类型多样,涉及几何、三角函数等知识,需要通过构造模型、数形结合、转化分析来推导线段或角度关系. 因此,对该部分知识进行探究总结十分必要,下面以真题引例为切入点,逐步拓展探究.

真题解析

真题引例 (2022年连云港市中考卷第24题)我市的花果山景区大圣湖畔屹立着一座古塔——阿育王塔,是苏北地区现存最高和最古老的寶塔. 小明与小亮要测量阿育王塔的高度. 如图1所示,小明在点A处测得阿育王塔最高点C的仰角∠CAE=45°,再沿正对阿育王塔方向前进至B处测得最高点C的仰角∠CBE=53°,AB=10 m. 小亮在点G处竖立标杆FG,小亮的所在位置点D、标杆顶F、最高点C在一条直线上,FG=1.5 m,GD=2 m. (注:结果精确到0.01 m,参考数据:sin53°≈0.799,cos53°≈0.602,tan53°≈1.327).

(1)求阿育王塔的高度CE;

(2)求小亮与阿育王塔之间的距离ED.

分析:本题目为解直角三角形问题,涉及仰角与俯角知识. 题设两问,给出了相应的测量条件,求塔高CE的长度,以及人与塔之间的距离ED的长度. 问题模型已经构建,通过数形结合理解题意,提取其中的直角三角形即可求解.

过程与解:(1)在Rt△CAE中,因为∠CAE=45°,则CE=AE. 结合AB=10 m,可得BE=AE-10=CE-10.

教学思考

1. 理解概念,灵活运用

解直角三角形问题是初中数学典型题,问题的应用性极强,理解相关概念定义是探究的关键. 问题类型多样,涉及俯角、仰角、方位角、坡度等概念,教学中教师需要指导学生掌握角度概念. 对于较为抽象的定义,教师可以结合示意图,引导学生理解定义内涵,灵活运用. 解题教学中,教师应让学生重新回顾概念,结合概念理解问题中的角度条件.

2. 数形结合,数学建模

数形结合、构建模型是解直角三角形问题的关键,学生解题时需要采用数形结合的方法理解图形,并根据几何条件构建模型. 该过程中学生需完成“实际图形”向“几何模型”的转化,掌握转化思想,以及辅助线的添加技巧. 转化思想的核心是结合实物构建复合图形,故学生需要关注图形中的垂直以及平行等位置关系,合理连接形成特殊图形. 具体构图时学生可以结合俯角、仰角、方位角的构建方法,作水平线、垂线、延长线,实现图形的闭合.

3. 技巧总结,策略生成

解直角三角形的类型多样,但解题的总体思路是一致的,学生需要完成条件解析、几何建模、转化构建等思维过程,教学中教师可指导学生生成“程序性”的解题步骤. 第一步,题意理解,让学生通过数形结合分析;第二步,构建模型,让学生掌握建模的方法;第三步,提取直角三角形,引导学生掌握特性分析的思路;第四步,结论推导,让学生结合实际图形分析数值. 在策略分析过程中,教师应引导学生总结解题的关键点,并结合实例帮助学生积累经验,强化思维.

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