注重几何直观 突出几何变换体现几何模型

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  [摘要]几何试题注重几何直观,突出几何变换,体现几何模型.研究中考数学几何试题对初中几何教学有很好的启发,特别是对学生几何解题能力的培养有很好的导向作用.
  [关键词]中考试题;几何直观;几何变换;几何模型
  [中图分类号]
  G633.6
  [文献标识码] A
  [文章编号] 1674-6058( 2020)23-0005-02
  2019年广西贵港市的中考数学试卷中,共有两道几何综合试题,分别是第24题和第26题,两道题均具有较强的欣赏与研究价值,对几何教学有着较好的教学启示,
  第24题:如图1,在矩形ABCD中,以BC边为直径作半圆O,OE⊥OA交CD边于点E,对角线AC与半圆O的另一个交点为P,连接AE.
  (l)求证:AE是半圆O的切线;
  (2)若PA=2,PC=4,求AE的长,
  欣赏与分析:本题是圆的综合题,从知识的层面看,直接考查了切线的判定和性质、矩形的性质、相似三角形的判定和性质、全等三角形的判定和性质等几何基本知识;从思想方法的层面看,考查了截长法与补短法、转化等数学思想方法;从几何变换的层面看,考查了翻折(轴对称)变换;从几何模型的层面看,考查了等腰三角形模型、角平分线型全等三角形模型、一线三等角型相似模型、双垂直型相似三角形等几何模型,因此本题是一道知识非常丰富、方法非常灵活的几何综合题,
  对问题(1),从构造不同的几何模型出发,可得到不同的解法.
  第一步是作辅助线——过O作OF⊥AE于F.
  OE⊥OA,O是BC中点,利用“等腰三角形模型(三线合一)”——延长AO、DC相交于M或延长EO、AB相交于N,问题也不难解决,
  对于问题(2),已知和所求之间的关系比较隐蔽,不好人手,不妨从已知出发,考虑到BC是直径,P是圆周上的点,故联结BP,有△ABP ∽△ACB,由此可求出AB,进而求出BC、BO,再利用△ABO∽△AOE,问题即可解决.可见,问题的关键依然是挖掘隐含的相似三角形△ABP∽△ACB.
  第26题:已知△ABC是等腰直角三角形,∠BAC=90°,将△ABC绕点C顺时针方向旋转得到△A’B’C,记旋转角为a,当90°
  (2)如图3,在(1)的条件下,设P是直线A’D上的一个动点,连接PA,PF,若AB=√2,求线段PA PF的最小值.(结果保留根号)
  欣赏与分析:本题是直线型综合题,考查了旋转变换、全等三角形的判定和性质、相似三角形的判定和性质、三角形的三边关系等知识;从思想方法层面看,考查了截长法与补短法、转化等数学思想方法;从几何变换的层面看,考查了旋转变换、翻折(轴对称)变换以及平移变换;从几何模型的层面看,考查了等边三角形模型、等腰三角形(角平分线 平行线)模型、旋转型全等三角形模型等几何模型.因而是一道综合性强、难度大、方法灵活的几何压轴题,解题的关键是从基本的几何模型出发,学会添加常用辅助线,学会用转化的思想思考问题,具体分析如下:
  (1)②的思路一:在EF上截取EG=EC,先证△CEG为等边三角形,再证△CGF≌△CEA’即可.
  (1)②的思路二:过C作CG//A ’D交EF于G,先证△CEG为等边三角形,再证△CGF≌△CEA’即可.
  (1)②的思路三:延长ED到G,使DC=DE,先证△CEG为等边三角形,再证△CGA’≌△CEF即可.
  (2)的思路一:联结A’F,由△CGF≌△CEA’可知CA’=CF,从而可证△A’CF为等边三角形,进而可证AtE同时平分∠FEB’和∠FA’ B ’,从而△A’EF≌△A’EB’,于是得B’与F关于A’D对称,只要求出AB’即可.
  (2)的思路二:过A’作A’M⊥B’E,得△A’ME和△A’M B’分别为含有45°角和30°角的特殊直角三角形,通过计算证明B’E=EF,进而可得到B’与F关于A’D对称,只要求出AB’即可,
  通过对上述两道综合题的欣赏与分析,不难发现,中考不仅十分注重考查几何基本知识和基本技能,还十分注重考查几何证明的基本方法和基本变换,包括图形的平移、旋转和轴对称.对我们的几何教学有着很好的启示.
  1.几何直观既是描述和分析问题的工具,也是解决数学问题的方法,更是数学学习的基本内容,切实加强几何直观的教学,对增强学生的学习兴趣、提高学生的学习能力和学习水平有着十分重要的意义.
  2.加强几何基本图形和基本结论的教学是几何教学的基础和重点,是培养学生几何解题能力的基础和前提.
  3.几何变换是研究图形关系的基本手段,是初中数学学习的重要内容之一,初中数学涉及的几何变换分为全等变换和位似变换,全等变换包括平移变换、旋转变换和翻折变换,由于几何变换能提供图形关系的依据和方法,为认识图形和构造图形提供思想指导和方法帮助,因而利用几何变换探究图形变化中数量与位置的不变性与变化规律,构造全等三角形、相似三角形及特殊三角形来解决问题,是解决几何综合题的基本策略和方法.
  4.几何模型是平面几何中带有明显特征的典型图形,如平行线中的“M角模型”、角平分线中的对称全等模型及等腰三角形模型、三角形中的中点模型、全等模型、相似模型等,这些模型是我们解决综合问题中快速找到突破口、完成几何构图的重要依据,因此,切实加强数学模型意识的培养,强化数学模型的总结和训练,是培养学生的几何直观、逻辑思维和推理能力的重要方法和途径.
  5.数形结合思想、转化思想、整体思想、和差法、割补法等数学思想方法是解決综合题的基本方法与策略,因此,加强数学思想方法的教学,是提高学生解题能力的重要方法和手段.
  6.一题多解、一题多变、多题一解的训练,是以不变应万变、提高学生的应变能力、培养学生的创新意识的关键一招,因此,在解题教学中要切实加强,注重暴露思维过程,总结解题规律,
  总之,初中数学中的几何直观、几何变换与几何模型是平面几何的核心方法与知识,是培养学生的空间观念、推理能力、模型思想、创新意识等数学核心素养的基本途径。在大力提倡核心素养的今天,我们要加大对中考数学试题的研究,更好地理解中考数学试题对落实学生核心素养的导向作用,明确初中数学教学落实核心素养的内容和要求,真正把学生的核心素养落到实处,特别是要通过初三的总复习教学,在帮助学生系统掌握初中数学知识、形成完善的知识体系、熟练掌握数学基本方法和基本题型的同时,要切实将学生核心素养的养成落实到总复习教学和训练之中,让总复习教学成为学生核心素养形成的重要时期和关键环节.
  (责任编辑 黄桂坚)
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