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摘 要:教材中许多例题、习题具有较高的开发价值,作为教师,在解题教学中不能就题论题,要充分挖掘出例题、习题中蕴含的价值。善于开发教材中的例题、习题(一题多变或引申拓展)应该是教师具备的教学能力之一.
关键词:习题;开发;价值;数学思想
教材中的例题、习题一般都具有典型性、示范性、迁移性,它们或是渗透了某些数学方法,或是体现了某些数学思想,或是提供了某些重要结论.因此,它们具有较高的开发、应用价值.许多中考试题都是由教材例题、习题的直接引用或稍作变形引申而来的.因此教师要深入研究教材中的每一道题目,充分挖掘其潜在的价值.笔者在近几年初三总复习中纠正了过去就题论题的教法,注意对教材中一些典型例题、习题进行开发、引申、变式,取得了良好的效果,以下就是其中一例.
原题:(北师大版数学九年级上册第21页随堂练习第2题,略有改动)如图1,在正方形ABCD中,点O为对角线BD上一点,连接OA,OC.你能找出图中的全等三角形吗?选择其中一对进行证眀.
开发1:根据图1,尽可能多地写出结论.(把原题改为开放题,使学生对正方形的性质有更完整的认识)
开发2:(让图1中的点O动起来)点O在直线BD上运动,连接AO,CO,如图2,请尽可能多地写出结论.
结论:△OAB≌△OCB,△OAD≌△OCD,OA=OC.
当点O在正方形内部时,S△AOB+S△COD=S△AOD+S△BOC=12S正方形ABCD.
当点O在正方形外部时,S△AOB+S△BOC-S△AOD-S△COD=S正方形ABCD或S△AOD+S△COD-S△AOB-S△BOC=S正方形ABCD.
结论OA=OC用文字语言叙述就是:正方形对角线所在直线上一点到相对两个顶点的距离相等.针对此结论,笔者设计了问题1:如图3,已知E,F分别是正方形ABCD的边BC,CD上的点,AE,AF分别与对角线BD交于点M,N,若∠EAF=50°,求∠CME+∠CNF.
分析:连接AC,由图2的结论有AM=CM,AN=CN,所以∠CME=2∠CAM,∠CNF=2∠CAN,于是∠CME+∠CNF=2(∠CAM+∠CAN)=2∠EAF=100°.
开发3:如图1,在△BCD中(不在△BCD边上)找一条等于OC的线段,并证明.
思路1:如图4,在BD上取点E,使DE=OB,连接AE,CE,则CE=OC.(证明略)
思路2:如图5,过点O作OE⊥BC于点E,OF⊥CD于点F,连接EF,则EF=OC.(证明略)
思路3:如图6,过点O作OE⊥AO交CD于点E,则OE=OC.
简证:过点O作OF⊥AD于点F,OG⊥CD于点G,则OF=OG,∠FOG=90°.
又∵∠AOE=90°,∴∠AOF=∠EOG.
又∠AFO=∠EGO=90°,
∴△AOF≌△EOG,∴OE=OA=OC .
针对图5,笔者又开发出以下题组:
开发4:在图5中,判断OA与EF的关系.(OA=EF,OA⊥EF,利用平移法求解)
开发5:在图5中,若点O在DB的延长线上,其他条件不变,则OA与EF又有何关系?(OA=EF,OA⊥EF)
开发6:在图5中,求证:OB2+OD2=OA2+OC2=2OA2.反過来,O是正方形ABCD内一点,且OB2+OD2=2OA2,求证:点O一定在对角线BD上.
分析:(1)在图5中,OE= 22OB,OF= 22OD.
又∵OE2+OF2=EF2,即 22OB2+ 22OD2=EF2,
∴OB2+OD2=2EF2=2OC2=2OA2 =OA2+OC2.
(2)可用旋转法.
开发7:在图5中,当点O位于何处时,BD与过点O,E,F的圆相切于点O?(O为BD的中点)
开发8:在图5中,设正方形的边长为1,OB=x,当x为何值时,四边形OECF的面积最大?并求出最大值.
分析:四边形OECF为矩形,设四边形OECF的面积为y,
则y=OE·OF= 22x1- 22x=-12x2+ 22x0 当x= 22 时,y最大=14.
开发9:在图5中,取OD的中点Q,连接AQ,EQ,如图7,判断AQ,EQ的关系.(AQ=EQ,AQ⊥EQ)
开发10:在图5中,过点E作EG⊥OB于G,EH⊥OD于H,如图8,点O在BD上运动的过程中(O不与B,D重合),四边形EFHG的面积是否改变?(不变,S四边形EFHG=14S正方形ABCD)
【点评】上述题组对图5进行由浅入深的挖掘、拓展,对于克服学生孤立看问题的习惯,拓宽学生解题思路,培养良好的思维品质和创造性思维是十分有益的.
链接中考:有几个省市的中考题就是从图6引申、开发出来的.
题1:操作:将一把三角尺放在边长为1的正方形ABCD上,并使它的直角顶点P在对角线AC上滑动,直角的一边始终经过点B,另一边与射线DC相交于点Q,设A,P两点间的距离为x.探究:
(1)当点Q在边CD 上时,线段PQ与线段PB之间有怎样的大小关系?试证明你观察到的结论.
(2)当点Q在边CD上时,设四边形PBCQ的面积为y,求y与x之间的函数关系式,并写出x的取值范围.
(3)当点P在线段AC上滑动时,△PCQ是否能成为等腰三角形?如果可能,指出所有能使△PCQ成为等腰三角形的点Q的位置,并求出相应x的值;如果不可能,试说明理由.
答案:(1)PQ=PB. (2)y=12x2-2x+10≤x≤22.
(3)△PCQ可能成为等腰三角形.
①当点P与点A重合时,点Q与点D重合,这时PQ=QC,此时x=0.
②当点Q在边DC的延长线上且CP=CQ时,△PCQ是等腰三角形,此时x=1.
题2:如图9,P是边长为1的正方形ABCD对角线AC上一动点(P与A,C不重合),点E在射线BC上,且PE=PB.
(1)求证:①PE=PD;②PE⊥PD.
(2)设AP=x, △PBE的面积为y.
①求出y关于x的函数关系式,并写出x的取值范围;
②当x取何值时,y取得最大值?并求出这个最大值.
答案:(1)证PE⊥PD时,要分点E在线段BC上(E与B,C不重合)、点E与点C重合、点E在BC的延长线上三种情形.
(2)①y=-12x2+ 22x0 ②当x= 22时,y最大=14 .
題3:如图10(1),正方形ABCD中,点O是对角线AC的中点,P是对角线AC上一动点,过点P作PF⊥CD于点F,当点P与点O重合时,显然有DF=CF.
(1)如图10(2),若点P在线段AO上(不与A,O重合),PE⊥PB且PE交CD于E.
①求证:DF=EF.
②写出PC,PA,CE之间的一个等量关系,并证明你的结论.
(2)若点P在线段OC上(不与O,C重合),PE⊥PB且PE交直线CD于点E,请完成图10(3)并判断(1)中的结论①②是否分别成立.若不成立,写出相应的结论(不要求证明).
答案:(1)①连接PD求证.
②PC-PA= 2CE.
(2)结论①仍成立,结论②不成立,此时PA-PC= 2CE.
【点评】以上几道中考题的共同点是让对角线上的点动起来,动静结合,蕴含了变中有不变的辩证思想.
小结:1.教师可以通过一题多变培养学生思维的灵活性,通过题目的引申、拓展培养学生思维的深刻性,让学生感受图形的丰富变化,从而激发学生的好奇心和求知欲,提高学生学习数学的兴趣,增强学生解题的信心.
2.对教材中的例题、习题进行变式、引申、拓展是使学生巩固知识、发展能力、掌握数学思想方法的重要渠道,能使学生的前后知识融会贯通,能达到“做一题,通一类,会一片”的效果,达到既能让学生跳出“题海”,又能培养学生观察、猜想、归纳、证明等能力的目的.
3.通过题组教学,使学生理解:(1)中考题的基本原则之一就是源于课本而又高于课本,所以应重视对课本中例题、习题的学习、探讨,不能抛开课本而陷于题海之中.(2)联想是重要的思维方法,遇到问题不仅要联想已学过的定理,还要善于联想已学过的例题、习题的结论,这样就可以简化思维过程,提高解决问题的能力.(3)复杂问题中往往包含着若干个基本问题,复杂图形往往包含着基本图形,因此要善于从复杂问题中分解出基本问题,从复杂图形中提炼基本图形,从而使问题(图形)变得简单.
关键词:习题;开发;价值;数学思想
教材中的例题、习题一般都具有典型性、示范性、迁移性,它们或是渗透了某些数学方法,或是体现了某些数学思想,或是提供了某些重要结论.因此,它们具有较高的开发、应用价值.许多中考试题都是由教材例题、习题的直接引用或稍作变形引申而来的.因此教师要深入研究教材中的每一道题目,充分挖掘其潜在的价值.笔者在近几年初三总复习中纠正了过去就题论题的教法,注意对教材中一些典型例题、习题进行开发、引申、变式,取得了良好的效果,以下就是其中一例.
原题:(北师大版数学九年级上册第21页随堂练习第2题,略有改动)如图1,在正方形ABCD中,点O为对角线BD上一点,连接OA,OC.你能找出图中的全等三角形吗?选择其中一对进行证眀.
开发1:根据图1,尽可能多地写出结论.(把原题改为开放题,使学生对正方形的性质有更完整的认识)
开发2:(让图1中的点O动起来)点O在直线BD上运动,连接AO,CO,如图2,请尽可能多地写出结论.
结论:△OAB≌△OCB,△OAD≌△OCD,OA=OC.
当点O在正方形内部时,S△AOB+S△COD=S△AOD+S△BOC=12S正方形ABCD.
当点O在正方形外部时,S△AOB+S△BOC-S△AOD-S△COD=S正方形ABCD或S△AOD+S△COD-S△AOB-S△BOC=S正方形ABCD.
结论OA=OC用文字语言叙述就是:正方形对角线所在直线上一点到相对两个顶点的距离相等.针对此结论,笔者设计了问题1:如图3,已知E,F分别是正方形ABCD的边BC,CD上的点,AE,AF分别与对角线BD交于点M,N,若∠EAF=50°,求∠CME+∠CNF.
分析:连接AC,由图2的结论有AM=CM,AN=CN,所以∠CME=2∠CAM,∠CNF=2∠CAN,于是∠CME+∠CNF=2(∠CAM+∠CAN)=2∠EAF=100°.
开发3:如图1,在△BCD中(不在△BCD边上)找一条等于OC的线段,并证明.
思路1:如图4,在BD上取点E,使DE=OB,连接AE,CE,则CE=OC.(证明略)
思路2:如图5,过点O作OE⊥BC于点E,OF⊥CD于点F,连接EF,则EF=OC.(证明略)
思路3:如图6,过点O作OE⊥AO交CD于点E,则OE=OC.
简证:过点O作OF⊥AD于点F,OG⊥CD于点G,则OF=OG,∠FOG=90°.
又∵∠AOE=90°,∴∠AOF=∠EOG.
又∠AFO=∠EGO=90°,
∴△AOF≌△EOG,∴OE=OA=OC .
针对图5,笔者又开发出以下题组:
开发4:在图5中,判断OA与EF的关系.(OA=EF,OA⊥EF,利用平移法求解)
开发5:在图5中,若点O在DB的延长线上,其他条件不变,则OA与EF又有何关系?(OA=EF,OA⊥EF)
开发6:在图5中,求证:OB2+OD2=OA2+OC2=2OA2.反過来,O是正方形ABCD内一点,且OB2+OD2=2OA2,求证:点O一定在对角线BD上.
分析:(1)在图5中,OE= 22OB,OF= 22OD.
又∵OE2+OF2=EF2,即 22OB2+ 22OD2=EF2,
∴OB2+OD2=2EF2=2OC2=2OA2 =OA2+OC2.
(2)可用旋转法.
开发7:在图5中,当点O位于何处时,BD与过点O,E,F的圆相切于点O?(O为BD的中点)
开发8:在图5中,设正方形的边长为1,OB=x,当x为何值时,四边形OECF的面积最大?并求出最大值.
分析:四边形OECF为矩形,设四边形OECF的面积为y,
则y=OE·OF= 22x1- 22x=-12x2+ 22x0
开发9:在图5中,取OD的中点Q,连接AQ,EQ,如图7,判断AQ,EQ的关系.(AQ=EQ,AQ⊥EQ)
开发10:在图5中,过点E作EG⊥OB于G,EH⊥OD于H,如图8,点O在BD上运动的过程中(O不与B,D重合),四边形EFHG的面积是否改变?(不变,S四边形EFHG=14S正方形ABCD)
【点评】上述题组对图5进行由浅入深的挖掘、拓展,对于克服学生孤立看问题的习惯,拓宽学生解题思路,培养良好的思维品质和创造性思维是十分有益的.
链接中考:有几个省市的中考题就是从图6引申、开发出来的.
题1:操作:将一把三角尺放在边长为1的正方形ABCD上,并使它的直角顶点P在对角线AC上滑动,直角的一边始终经过点B,另一边与射线DC相交于点Q,设A,P两点间的距离为x.探究:
(1)当点Q在边CD 上时,线段PQ与线段PB之间有怎样的大小关系?试证明你观察到的结论.
(2)当点Q在边CD上时,设四边形PBCQ的面积为y,求y与x之间的函数关系式,并写出x的取值范围.
(3)当点P在线段AC上滑动时,△PCQ是否能成为等腰三角形?如果可能,指出所有能使△PCQ成为等腰三角形的点Q的位置,并求出相应x的值;如果不可能,试说明理由.
答案:(1)PQ=PB. (2)y=12x2-2x+10≤x≤22.
(3)△PCQ可能成为等腰三角形.
①当点P与点A重合时,点Q与点D重合,这时PQ=QC,此时x=0.
②当点Q在边DC的延长线上且CP=CQ时,△PCQ是等腰三角形,此时x=1.
题2:如图9,P是边长为1的正方形ABCD对角线AC上一动点(P与A,C不重合),点E在射线BC上,且PE=PB.
(1)求证:①PE=PD;②PE⊥PD.
(2)设AP=x, △PBE的面积为y.
①求出y关于x的函数关系式,并写出x的取值范围;
②当x取何值时,y取得最大值?并求出这个最大值.
答案:(1)证PE⊥PD时,要分点E在线段BC上(E与B,C不重合)、点E与点C重合、点E在BC的延长线上三种情形.
(2)①y=-12x2+ 22x0
題3:如图10(1),正方形ABCD中,点O是对角线AC的中点,P是对角线AC上一动点,过点P作PF⊥CD于点F,当点P与点O重合时,显然有DF=CF.
(1)如图10(2),若点P在线段AO上(不与A,O重合),PE⊥PB且PE交CD于E.
①求证:DF=EF.
②写出PC,PA,CE之间的一个等量关系,并证明你的结论.
(2)若点P在线段OC上(不与O,C重合),PE⊥PB且PE交直线CD于点E,请完成图10(3)并判断(1)中的结论①②是否分别成立.若不成立,写出相应的结论(不要求证明).
答案:(1)①连接PD求证.
②PC-PA= 2CE.
(2)结论①仍成立,结论②不成立,此时PA-PC= 2CE.
【点评】以上几道中考题的共同点是让对角线上的点动起来,动静结合,蕴含了变中有不变的辩证思想.
小结:1.教师可以通过一题多变培养学生思维的灵活性,通过题目的引申、拓展培养学生思维的深刻性,让学生感受图形的丰富变化,从而激发学生的好奇心和求知欲,提高学生学习数学的兴趣,增强学生解题的信心.
2.对教材中的例题、习题进行变式、引申、拓展是使学生巩固知识、发展能力、掌握数学思想方法的重要渠道,能使学生的前后知识融会贯通,能达到“做一题,通一类,会一片”的效果,达到既能让学生跳出“题海”,又能培养学生观察、猜想、归纳、证明等能力的目的.
3.通过题组教学,使学生理解:(1)中考题的基本原则之一就是源于课本而又高于课本,所以应重视对课本中例题、习题的学习、探讨,不能抛开课本而陷于题海之中.(2)联想是重要的思维方法,遇到问题不仅要联想已学过的定理,还要善于联想已学过的例题、习题的结论,这样就可以简化思维过程,提高解决问题的能力.(3)复杂问题中往往包含着若干个基本问题,复杂图形往往包含着基本图形,因此要善于从复杂问题中分解出基本问题,从复杂图形中提炼基本图形,从而使问题(图形)变得简单.