基于教学反思的解题教学

李发勇
课本习题是一种重要的教学资源。在总复习教学中,通过探索课本典型习题的知识生长点、能力发展点、思想方法蕴涵点,挖掘课本典型习题的潜在教学价值,有利于激发学习兴趣,提高复习教学效率;通过反思、拓展、应用,完成习题教学的第二次飞跃。培养学生探究质疑精神,提高创新意识和实践能力。下面就一课本习题教学进行的再认识和再设计问题予以探究.
题目现行华师大版9年级《数学》上第24章《图形的相似》复习题C组第20题:
(1)已知,如图1,MN是ABCD外的一条直线,AA′、BB′、CC′、DD′都垂直于MN,A′、B′、C′、D′为垂足,求证:AA′+CC′=BB′+DD′.
(2)若直线MN向上移动,使点C在直线一侧,A、B、D三点在直线另一侧(如图2),则垂线段AA′、BB′、CC′、DD′之间存在什么关系?先对结论进行猜想,然后加以证明.
图1图21质疑证法
华师大版配套教师用书提示:记O为ABCD两条对角线的交点,过O作OO′⊥MN,垂足为O′。
(1)由梯形中位线定理,易证所需结论.
(2)由梯形中位线定理,可得BB′+DD′=2OO′;易可证AA′-CC′=2OO′,因而AA′=BB′+CC′+DD′.
根据提示,运用梯形中位线定理是关键,证明如下:
图3(1)证一:连结AC、BD交于O,过O作OO′⊥MN,垂足为O′.
因为BO=OD,BB′∥OO′∥DD′,所以B′O′=O′D′。所以BB′+DD′=2OO′。同理AA′+CC′=2OO′。所以AA′+CC′=BB′+DD′.
证二:如图3,分别连结AC、BD交于P,过P作PH⊥MN于H,连结C′P,并延长交A′A的延长线于W。因为BP=PD,BB′∥PH∥DD′,则B′H=D′H,所以PH是梯形BB′D′D的中位线。所以BB′+DD′=2PH.
又△PCC′≌△PAW,所以PC′=PW,CC′=AW,PH是△WA′C′的中位线,所以WA′=2PH,所以AA′+CC′=2PH,所以AA′+CC′=BB′+DD′.
(2)猜想:AA′-CC′=BB′+DD′。证明(转化法):如图2,在ABCD外,另作M1N1∥MN,分别延长AA′、BB′、CC′、DD′交M1N1于A1、B1、C1、D1。由(1)证得:AA1+CC1=BB1+DD1。所以AA′+A′A1+C′C1-CC′=BB′+B′B1+DD′+D′D1,由于A′A1=C′C1=B′B1=D′D1,所以AA′-CC′=BB′+DD′.
问题分析对(1)的两种证明,关键性依据是“过梯形一腰的中点且平行于两底的直线必平分另一腰”,然后利用中位线性质获证,证明看似顺畅简洁,但现行华师大版数学教材中始终没有这样的学习内容,造成推理无依据,难消学生心中的疑虑。证法二中用到的结论“过三角形一边的中点且平行于另一边的直线必平分第三边”可以在教材P67开头部分找到依据.
这些结论如果补证,会增加学生负担;如果直接告诉这个结论,会增加学生理解难度。其实,还有适合学生的其他证法.
图4改进证法(1)如图4,分别过C、D作CH⊥BB′于H,DP⊥AA′于P。因为BB′∥AA′,AD∥BC,所以∠HBC+∠ABC+∠BAP=∠ABC+∠BAP+∠PAD=180°,所以∠HBC=∠PAD。又AD=BC,∠BHC=∠APD=90°,所以△BHC≌△APD。所以BH=AP。即BB′-HB′=AA′-PA′,由HB′=CC′,PA′=DD′,可得AA′+CC′=BB′+DD′.
(2)可仿(1)证明.
2质疑猜想
问题(2),在不给学生任何提示的前提下,学生的思考几乎呈散放、无序的状态,又测量因误差,容易导致误猜,实践证明学生很难获得有效的猜想。中科院院士张景中认为,一个题目,光想不动手,往往不得其门而入,动手做,常会有启发,代数问题,把字母代成数试一试,几何问题,多画几个图看一看,这比你冥思苦想效果好得多,学生通过数学实验,动手算一算、画一画、量一量,手脑并用,获得直接的感性认识,能最大程度地发挥其主观能动性,有利于右脑的开发,并能由此引发奇思妙想,产生大胆的猜想和创新。正所谓“直觉的产生要以逻辑分析为‘前奏曲”。由此可见,猜想不是凭空乱想。教学中要教给学生猜想的方法和猜想的途径。猜想的方法主要有:归纳、类比、合情推理。猜想的途径主要是:观察、实验、探索。教学改进设计如下:
(1)实践操作,感知确认。试一试,测量这些线段,通过计算,它们有什么的关系呢?有人测得BB′=0。2cm,AA′=1。1cm,CC′=0。5cm,DD′=0。3cm,于是猜想:AA′+DD′=2(BB′+CC′)。还有BB′=0。25cm,AA′=1。1cm,CC′=0。55cm,DD′=0。3cm,于是猜想:AA′=BB′+CC′+DD′。谁的猜想更合理呢?再画一个图形试一试,发现:AA′=BB′+CC′+DD′更合理.
(2)通过引入辅助元素,转化为熟悉的问题或已经解决了的问题,通过推理获得猜想.
3变式探究
变式1:如果再作如下移动又如何呢?若直线MN向上移动,使点C、D在直线一侧,A、B点在直线另一侧(如图5),则垂线段AA′、BB′、CC′、DD′之间存在什么关系?先对结论进行猜想,然后加以证明.
有上述经验,学生容易做出如下猜想:AA′-CC′=BB′-DD′.
图5证明:如图5,在ABCD外,另作M2N2∥MN,分别延长AA′、BB′、CC′、DD′交M2N2于A2、B2、C2、D2。仿(2)可证得:AA′-CC′=BB′-DD′。证明也可以仿改进(1)中的方法进行.
变式2:类比情形(2)中满足MN交于一组邻边AB、AD上时,则CC′-AA′=BB′+DD′。或满足MN交于一组邻边AB、BC上时,则DD′-BB′=AA′+CC′。或满足MN交于一组邻边AD、CD上时,则BB′-DD′=AA′+CC′。类比变式(1)中满足MN交于一组对边AB、CD上时,AA′+CC′=BB′+DD′.
拓展把平行四边形放在平面直角坐标系中,如何用坐标表示对角线性质呢?
探讨:ABCD的顶点坐标为A(a,b),B(c,d),C(m,n),D(e,f).
分析:设ABCD对角线的交点坐标P(g,h),在同一坐标系中,将ABCD进行平移,使P与坐标原点O重合,得ABCD。根据平移规律:A′(a-g,b-h),B′(c-g,d-h),C′(m-g,n-h),D′(e-g,f-h)。A′与C′关于原点成中心对称,则a-g+m-g=0,c-g+e-g=0,推得a+m=c+e。同理b+n=d+f.
结论:在平面直角坐标系中,平行四边形的一条对角线的顶点横(纵)坐标之和等于另一条对角线的顶点横(纵)坐标之和.
若直接利用中点坐标公式证明,虽更为简单但已超出初中学生学习范围。用坐标表示图形性质的方法,体现了“图形与坐标”与“图形的性质”“图形的变化”的有机整合.
4结论应用例1(行测题)已知平行四边形的三个顶点是A(4,2),B(5,7),C(-3,4),则第四个顶点D不可能是
A。(12,5)B。(-2,9)C。(-4,-1)D。(3,7)
分析结合几何知识,只需分3类情形讨论.
解由结论得,以AB为对角线时,D(12,5)。以AC为对角线时,D(-4,-1)。以BC为对角线时,D(-2,9)。所以应选D.
图6例1(2009抚顺)如图6,抛物线y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于点A(-2,0),点B(6,0),与y轴交于点C.
(1)求出此抛物线的解析式(并写出顶点坐标);
(2)在抛物线上有一点D,使四边形ABDC为等腰梯形,定出点D的坐标并求出直线AD的解析式;
(3)在(2)中的直线AD交抛物线的对称轴于点M。抛物线上有一动点P,x轴上有一动点Q,是否存在以A、M、P、Q为顶点的平行四边形?如果存在,请直接写出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
解析(1)抛物线的解析式为y=-114x2+x+3,顶点坐标是(2,4).
(2)点C在抛物线上,知C(0,3)。若ABDC为等腰梯形,有CD∥AB。作DE⊥AB,则BE=2,得D(4,3)。从而有直线AD的解析式为y=112x+1.
图7(3)如图7,假设存在点Q,使得以A、M、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,设Q(t,0),解得M(2,2),已知A(-2,0),分别以AQ、AM、MQ为对角线,由结论依次可得P(t-4,-2)、P(-t,2)P(t+4,2),分别代入y=-114x2+x+3,解得存在以A、M、P、Q为顶点的平行四边形。Q1(-2+22,0)、Q2(-2-22,0)、Q3(6-26,0)、Q4(6+26,0).
例2(2010河南省)如图8,在平面直角坐标系中,已知抛物线经过A(-4,0),B(0,-4),C(2,0)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点M为第三象限内抛物线上一动点,点M的横坐标为m,△AMB的面积为S。求S关于m的函数关系式,并求出S的最大值.
(3)若点P是抛物线上的动点,点Q是直线y=-x上的动点,判断有几个位置能够使得点P、Q、B、O为顶点的四边形为平行四边形,直接写出相应的点Q的坐标.
图8图9解(1)抛物线的解析式y=112x2+x-4。(2)略.
(3)如图9,假设点Q存在,设Q(t,-t),B(0,-4),O(0,0),分别以QO、BO、QB为对角线,由结论依次可得P(t,4-t)或P(-t,t-4)或P(t,-t-4),分别代入y=112x2+x-4,解得符合条件的Q的坐标为(-4,4),(4,-4),(-2+25,2-25),(-2-25,2+25).
通过对这类习题的引申、变化、改造、深化,使得学生既有熟悉感,又有新鲜感,在兴趣盎然中加深对基础知识的理解与巩固。课本习题较多,我们也要抓重点,并且从各个方面精心挖掘其潜力,只有这样,我们才会真正从题海战术中脱身出来,我们的学生也才会感受到学习是多么的轻松愉快.
变式2:类比情形(2)中满足MN交于一组邻边AB、AD上时,则CC′-AA′=BB′+DD′。或满足MN交于一组邻边AB、BC上时,则DD′-BB′=AA′+CC′。或满足MN交于一组邻边AD、CD上时,则BB′-DD′=AA′+CC′。类比变式(1)中满足MN交于一组对边AB、CD上时,AA′+CC′=BB′+DD′.
拓展把平行四边形放在平面直角坐标系中,如何用坐标表示对角线性质呢?
探讨:ABCD的顶点坐标为A(a,b),B(c,d),C(m,n),D(e,f).
分析:设ABCD对角线的交点坐标P(g,h),在同一坐标系中,将ABCD进行平移,使P与坐标原点O重合,得ABCD。根据平移规律:A′(a-g,b-h),B′(c-g,d-h),C′(m-g,n-h),D′(e-g,f-h)。A′与C′关于原点成中心对称,则a-g+m-g=0,c-g+e-g=0,推得a+m=c+e。同理b+n=d+f.
结论:在平面直角坐标系中,平行四边形的一条对角线的顶点横(纵)坐标之和等于另一条对角线的顶点横(纵)坐标之和.
若直接利用中点坐标公式证明,虽更为简单但已超出初中学生学习范围。用坐标表示图形性质的方法,体现了“图形与坐标”与“图形的性质”“图形的变化”的有机整合.
4结论应用例1(行测题)已知平行四边形的三个顶点是A(4,2),B(5,7),C(-3,4),则第四个顶点D不可能是
A。(12,5)B。(-2,9)C。(-4,-1)D。(3,7)
分析结合几何知识,只需分3类情形讨论.
解由结论得,以AB为对角线时,D(12,5)。以AC为对角线时,D(-4,-1)。以BC为对角线时,D(-2,9)。所以应选D.
图6例1(2009抚顺)如图6,抛物线y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于点A(-2,0),点B(6,0),与y轴交于点C.
(1)求出此抛物线的解析式(并写出顶点坐标);
(2)在抛物线上有一点D,使四边形ABDC为等腰梯形,定出点D的坐标并求出直线AD的解析式;
(3)在(2)中的直线AD交抛物线的对称轴于点M。抛物线上有一动点P,x轴上有一动点Q,是否存在以A、M、P、Q为顶点的平行四边形?如果存在,请直接写出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
解析(1)抛物线的解析式为y=-114x2+x+3,顶点坐标是(2,4).
(2)点C在抛物线上,知C(0,3)。若ABDC为等腰梯形,有CD∥AB。作DE⊥AB,则BE=2,得D(4,3)。从而有直线AD的解析式为y=112x+1.
图7(3)如图7,假设存在点Q,使得以A、M、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,设Q(t,0),解得M(2,2),已知A(-2,0),分别以AQ、AM、MQ为对角线,由结论依次可得P(t-4,-2)、P(-t,2)P(t+4,2),分别代入y=-114x2+x+3,解得存在以A、M、P、Q为顶点的平行四边形。Q1(-2+22,0)、Q2(-2-22,0)、Q3(6-26,0)、Q4(6+26,0).
例2(2010河南省)如图8,在平面直角坐标系中,已知抛物线经过A(-4,0),B(0,-4),C(2,0)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点M为第三象限内抛物线上一动点,点M的横坐标为m,△AMB的面积为S。求S关于m的函数关系式,并求出S的最大值.
(3)若点P是抛物线上的动点,点Q是直线y=-x上的动点,判断有几个位置能够使得点P、Q、B、O为顶点的四边形为平行四边形,直接写出相应的点Q的坐标.
图8图9解(1)抛物线的解析式y=112x2+x-4。(2)略.
(3)如图9,假设点Q存在,设Q(t,-t),B(0,-4),O(0,0),分别以QO、BO、QB为对角线,由结论依次可得P(t,4-t)或P(-t,t-4)或P(t,-t-4),分别代入y=112x2+x-4,解得符合条件的Q的坐标为(-4,4),(4,-4),(-2+25,2-25),(-2-25,2+25).
通过对这类习题的引申、变化、改造、深化,使得学生既有熟悉感,又有新鲜感,在兴趣盎然中加深对基础知识的理解与巩固。课本习题较多,我们也要抓重点,并且从各个方面精心挖掘其潜力,只有这样,我们才会真正从题海战术中脱身出来,我们的学生也才会感受到学习是多么的轻松愉快.
变式2:类比情形(2)中满足MN交于一组邻边AB、AD上时,则CC′-AA′=BB′+DD′。或满足MN交于一组邻边AB、BC上时,则DD′-BB′=AA′+CC′。或满足MN交于一组邻边AD、CD上时,则BB′-DD′=AA′+CC′。类比变式(1)中满足MN交于一组对边AB、CD上时,AA′+CC′=BB′+DD′.
拓展把平行四边形放在平面直角坐标系中,如何用坐标表示对角线性质呢?
探讨:ABCD的顶点坐标为A(a,b),B(c,d),C(m,n),D(e,f).
分析:设ABCD对角线的交点坐标P(g,h),在同一坐标系中,将ABCD进行平移,使P与坐标原点O重合,得ABCD。根据平移规律:A′(a-g,b-h),B′(c-g,d-h),C′(m-g,n-h),D′(e-g,f-h)。A′与C′关于原点成中心对称,则a-g+m-g=0,c-g+e-g=0,推得a+m=c+e。同理b+n=d+f.
结论:在平面直角坐标系中,平行四边形的一条对角线的顶点横(纵)坐标之和等于另一条对角线的顶点横(纵)坐标之和.
若直接利用中点坐标公式证明,虽更为简单但已超出初中学生学习范围。用坐标表示图形性质的方法,体现了“图形与坐标”与“图形的性质”“图形的变化”的有机整合.
4结论应用例1(行测题)已知平行四边形的三个顶点是A(4,2),B(5,7),C(-3,4),则第四个顶点D不可能是
A。(12,5)B。(-2,9)C。(-4,-1)D。(3,7)
分析结合几何知识,只需分3类情形讨论.
解由结论得,以AB为对角线时,D(12,5)。以AC为对角线时,D(-4,-1)。以BC为对角线时,D(-2,9)。所以应选D.
图6例1(2009抚顺)如图6,抛物线y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于点A(-2,0),点B(6,0),与y轴交于点C.
(1)求出此抛物线的解析式(并写出顶点坐标);
(2)在抛物线上有一点D,使四边形ABDC为等腰梯形,定出点D的坐标并求出直线AD的解析式;
(3)在(2)中的直线AD交抛物线的对称轴于点M。抛物线上有一动点P,x轴上有一动点Q,是否存在以A、M、P、Q为顶点的平行四边形?如果存在,请直接写出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
解析(1)抛物线的解析式为y=-114x2+x+3,顶点坐标是(2,4).
(2)点C在抛物线上,知C(0,3)。若ABDC为等腰梯形,有CD∥AB。作DE⊥AB,则BE=2,得D(4,3)。从而有直线AD的解析式为y=112x+1.
图7(3)如图7,假设存在点Q,使得以A、M、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,设Q(t,0),解得M(2,2),已知A(-2,0),分别以AQ、AM、MQ为对角线,由结论依次可得P(t-4,-2)、P(-t,2)P(t+4,2),分别代入y=-114x2+x+3,解得存在以A、M、P、Q为顶点的平行四边形。Q1(-2+22,0)、Q2(-2-22,0)、Q3(6-26,0)、Q4(6+26,0).
例2(2010河南省)如图8,在平面直角坐标系中,已知抛物线经过A(-4,0),B(0,-4),C(2,0)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点M为第三象限内抛物线上一动点,点M的横坐标为m,△AMB的面积为S。求S关于m的函数关系式,并求出S的最大值.
(3)若点P是抛物线上的动点,点Q是直线y=-x上的动点,判断有几个位置能够使得点P、Q、B、O为顶点的四边形为平行四边形,直接写出相应的点Q的坐标.
图8图9解(1)抛物线的解析式y=112x2+x-4。(2)略.
(3)如图9,假设点Q存在,设Q(t,-t),B(0,-4),O(0,0),分别以QO、BO、QB为对角线,由结论依次可得P(t,4-t)或P(-t,t-4)或P(t,-t-4),分别代入y=112x2+x-4,解得符合条件的Q的坐标为(-4,4),(4,-4),(-2+25,2-25),(-2-25,2+25).
通过对这类习题的引申、变化、改造、深化,使得学生既有熟悉感,又有新鲜感,在兴趣盎然中加深对基础知识的理解与巩固。课本习题较多,我们也要抓重点,并且从各个方面精心挖掘其潜力,只有这样,我们才会真正从题海战术中脱身出来,我们的学生也才会感受到学习是多么的轻松愉快.
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