内容正文:
18.2.1菱形的性质 教学设计
学科
数学
年级
八年级
课型
新授课
单元
第十八章
课题
18.2菱形
课时
2课时
课标要求
理解菱形的概念,探索并证明菱形的性质定理:菱形的四条边相等,对角线互相垂直。能运用菱形的性质解决简单的几何计算与推理问题。在探索菱形性质的过程中,进一步体会图形变换研究几何图形中的作用。
教材分析
本节内容是学生在已经学习了平行四边形概念及性质、矩形性质的基础上,进一步学习另一种特殊的平行四边形——菱形。教材从折纸活动引入菱形概念,通过观察、猜想、证明等环节,引导学生发现并证明菱形的边、对角线等特殊性质,最后通过三个例题巩固性质的应用。菱形性质的学习不仅是对平行四边形知识的延伸,也为后续学习正方形等内容奠定基础。教材注重从一般到特殊的逻辑,突出图形性质的探究过程。
学情分析
八年级的学生已具备一定的观察、比较、归纳和简单推理能力,能够理解图形、符号和几何语言所表达的基本关系。在之前的学习中,他们已经掌握了平行四边形的概念和性质,也经历了矩形性质的学习过程,对“从一般到特殊”研究几何图形的基本思路有了一定了解,但尚未将其系统化地应用于菱形的自主探究中。学生在日常生活中已积累了大量关于图形对称和相等的朴素经验,但尚未将其严谨地概括为几何定理并加以证明,对于一些知识点的灵活迁移运用也还需要进一步引导。
核心素养目标
1.通过折纸活动观察菱形的形成过程,建立菱形与矩形之间的图形关联,发展空间观念;
2.经历“观察—猜想—证明”的完整探究过程,体会几何研究的逻辑思路;
3.在性质定理的证明中运用等腰三角形和平行四边形的已有知识,提升几何推理能力;
4.通过课本中的实际情境,感受菱形性质在生活中的应用价值。
教学重点
菱形的性质定理以及证明。
教学难点
菱形的性质定理运用。
教学准备
多媒体课件、学习资料
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
一、引新
做一做 将一张矩形的纸对折,再对折,然后沿着图18.2.1所示的虚线剪下,打开,你发现这是一个什么样的图形?
学生按照步骤折纸、沿虚线剪裁、展开图形,观察并描述所得图形的形状特征。
通过折纸操作激发兴趣,让学生在动手实践中直观感知菱形的形成过程,为抽象出菱形定义积累经验。
二、探究
这就是另一种特殊的平行四边形,即菱形。
如图18.2.2,菱形是有一组邻边相等的平行四边形。
思考
作为一种特殊的平行四边形,菱形具有平行四边形的一般性质,同时也具有一些特殊性质。观察图18.2.2所示的菱形,将你的发现填入下表。
如图18.2.3,我们发现,菱形既是中心对称图形,也是轴对称图形,对称轴为它的对角线所在的直线。
【提问】菱形有几条对称轴?对称中心在哪里?
菱形有2条对称轴,分别为它的两条对角线所在的直线。
菱形的对称中心是两条对角线的交点(即点O)。
由此,很容易猜想菱形所具有的特殊性质:
菱形的性质定理1 菱形的四条边都相等。
菱形的性质定理2 菱形的对角线互相垂直。
对于性质定理1,如图18.2.4,我们很容易根据菱形的定义和平行四边形的性质加以证明。
对于性质定理2,如图18.2.5,我们可以依据性质定理1,找到其中的等腰三角形,由“等腰三角形的三线合一”得到结论。
请给出完整的证明过程。
性质定理1:菱形的四条边都相等。
已知:如图18.2.4,四边形 是菱形,即 是平行四边形,且 (一组邻边相等)。
求证:。
证明:
∵ 四边形 是菱形,
∴ 四边形 是平行四边形(菱形的定义),
∴ ,(平行四边形的对边相等)。
又 ∵ (菱形的定义:一组邻边相等),
∴ ,
即菱形的四条边都相等。
性质定理2:菱形的对角线互相垂直。
已知:如图18.2.5,四边形 是菱形,对角线 与 相交于点 。
求证:。
证明:
∵ 四边形 是菱形,
∴ (菱形的四条边都相等),
(平行四边形的对角线互相平分)。
在等腰三角形 中,
∵ ,,
∴ 是底边 上的中线。
又 ∵ 等腰三角形底边上的中线也是底边上的高(等腰三角形的三线合一),
∴ ,
即 。
例1 如图18.2.6,在菱形ABCD中,∠BAD=2∠B。试求出∠B的大小,并说明△ABC是等边三角形。
解:在菱形ABCD中,
∵∠B+∠BAD=180°,∠BAD=2∠B,
∴∠B=60°。
在菱形ABCD中,
∵AB=BC(菱形的四条边都相等),∠B=60°,
∴△ABC是等边三角形。
菱形的应用非常广泛。有一种衣帽架,如图18.2.7所示,可以根据需要将它伸缩,形成各种形状的菱形,固定在墙上,既美观又实用。
例2 如图18.2.8,已知菱形ABCD的边长为2cm,∠BAD=120°,对角线AC、BD相交于点O。求这个菱形的两条对角线AC和BD的长。(保留根号)
解:∵四边形ABCD是菱形,
∴OB=OD,AB=AD(菱形的四条边都相等)。
又∵AO=AO,
∴△ABO≌△ADO。
∴∠BAO=∠DAO=∠BAD=60°。
在△ABC中,
∵AB=BC,∠BAC=60°,
∴△ABC为等边三角形。
∴AC=AB=2(cm)。
在菱形ABCD中,
∵AC⊥BD(菱形的对角线互相垂直),
∴△AOB为直角三角形。
∴BO===。
∴BD=2BO= (cm)。
例3 如图18.2.9,菱形ABCD的对角线AC与BD相交于点O,AE垂直且平分CD,垂足为点E。求∠BCD的大小。
解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AD=DC=CB=BA(菱形的四条边都相等)。
又∵AE垂直平分CD,
∴AC=AD。
∴AC=AD=DC=CB=BA,
即△ADC和△ABC都是等边三角形。
∴∠ACD=∠ACB=60°。
∴∠BCD=120°。
学生观察菱形图形,先回顾并填写表格中平行四边形的一般性质,再归纳菱形在边、角、对角线上的特殊性质,小组内交流后回答。
学生在教师引导下,先独立尝试证明性质定理1,再类比定理1的思路,完成定理2的证明。
学生先独立尝试完成三道例题,再小组内交流解题思路。
引导学生运用类比思想从一般到特殊自主探究菱形性质,通过观察和猜想培养几何直观,为后续证明性质定理做铺垫。
让学生经历几何定理的完整证明过程,训练逻辑推理能力。
通过三个层次递进的例题,帮助学生巩固菱形四条边相等、对角线互相垂直等性质的应用,提升几何解题能力。
三、尝试
(课堂练习)
1.菱形的两条对角线长分别是6和 8,则菱形的周长为 。
解:设菱形𝐴𝐵𝐶𝐷的对角线𝐴𝐶=8,𝐵𝐷=6,对角线相交于点𝑂。
∵菱形的对角线互相垂直平分,
∴𝐴𝑂=𝐴𝐶=×8=4,𝐵𝑂=𝐵𝐷=×6=3,且∠𝐴𝑂𝐵=90°。
在𝑅𝑡𝛥𝐴𝑂𝐵中,由勾股定理得𝐴𝐵=5。
∵菱形的四条边长度相等,
∴菱形的周长为4×𝐴𝐵=4×5=20
2.在菱形ABCD中,AC,BD相交于点O,若 的面积为5,则菱形ABCD 的面积为 。
2. 解:∵ABCD为菱形,O为AC、BD的交点
∴,∴
3.如图,在菱形中,交于点O,于点E,连接,若,则 。
解:∵四边形是菱形,,
∴,
∵,∴,
∴,故答案为:.
4.如图,菱形ABCD中, AC交BD于点O, 于点E,连接OE, 则OE的长为 。
解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,OA=OC,OB=OD,
∵
∴OB=,∴BD=12,
∵于点E,∴OE=
5.如图,在菱形中,E,F分别是,的中点,,则的长为( )
A.4 B.6
C.8 D.不确定
解:在菱形中,,∴,
∵E,F分别是,的中点,∴。
6.如图所示,已知四边形为菱形,点为边上的一点,连接,将线段沿折叠后点与点恰好重合在一起.已知菱形的边长为4,则线段的长为( )
A. B.4
C. D.
解:四边形是菱形,,
线段沿折叠后点与点恰好重合在一起,
,,
,
。
7.如图,在菱形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,过点A作AE⊥BC于点E,延长BC至F,使CF=BE,连接DF.
(1)求证:四边形AEFD是矩形;
(2)若AC=4,∠ABC=60°,求矩形AEFD的面积.
(1)证明: ∵ 菱形ABCD∴AD∥BC ,AD=BC
∵CF=BE,∴BC=EF
∴AD∥EF,AD=EF
∴四边形AEFD是平行四边形
∵AE⊥BC,∴∠AEF=90°
∴平行四边形AEFD是矩形
(2)根据题意可知∠ABE=∠DCF,AB=CD,CF=BE
∴△ABE≌△DCF (SAS)
∴矩形AEFD的面积=菱形ABCD的面积
∵∠ABC=60°,∴△ABC是等边三角形
AC=4,AO=2,AB=4,
由菱形的对角线互相垂直可得BO=
矩形AEFD的面积=菱形ABCD的面积
=
学生独立完成练习题。
通过基础练习及时检测学生对菱形性质的掌握情况。
四、总结提升
通过本节课的学习,我们认识了一类特殊的平行四边形——菱形,它不仅是中心对称图形,还是轴对称图形,有两条对称轴。我们从定义出发,通过观察、猜想和证明,得到了菱形的两条重要性质:四条边都相等,对角线互相垂直。在例题学习中,我们运用这些性质解决了求角度、求边长以及利用勾股定理计算对角线长度等问题。希望课后继续加强几何推理的规范表达,为后续学习正方形做好准备。
认真倾听教师的总结,回顾自己本节课的学习过程,反思自己的收获和不足。
帮助学生梳理知识体系,强化重点知识,让学生对本节课的内容有更清晰、系统的认识。
板书
设计
利用简洁的文字、符号、图表等呈现本节课的新知,可以帮助学生理解掌握知识,形成完整的知识体系。
作业
设计
【知识技能类作业】必做题:
1.已知一菱形的边长为4,则其周长为 。
解:菱形的周长为.
2.已知菱形ABCD的两条对角线长分别为12和16,则这个菱形ABCD的面积S= 。
解:根据菱形面积公式,计算如下:。
3.如图,菱形ABCD的边长为3,∠BAD=60°,点E,F在对角线AC上(点E在点F 的左侧),且EF=1,则DE+BF的最小值为 。
解:如图, 作DM∥AC, 使得DM=EF =1, 连接BM交AC于F,
∵DM =EF,DM∥EF,
∴四边形DEFM是平行四边形,∴DE=FM,
∴DE+BF =FM+FB= BM,根据两点之间线段最短可知,此时DE+FB最短,
∵四边形ABCD是菱形, AB=3, ∠BAD=60°
∴AD=AB,∴△ABD是等边三角形,∴BD=AB=3,
在Rt△BDM中,
∴DE+BF的最小值为
4.如图,在菱形中,对角线与相交于点O.已知,,则的长为 。
解:∵在菱形中,,,
∴,,,
∴.
【知识技能类作业】选做题:
5.如图,在菱形ABCD中,AC与BD交于点O,点E在AO上,AE=DE,若∠ADE=2∠ODE,则∠CDE的度数为( )
A.60° B.64° C.70° D.72°
解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD并且互相平分,
∴∠ADO=∠CDO,
在Rt△AOD中,∵ AE=DE ,∴∠DAO=∠ADE,
∵ ∠ADE=2∠ODE ,设∠ODE=x,∠DAO=∠ADE=2x,
∴x+2x+2x=90°,解得x=18°,
∴∠ADO=∠CDO=54°,∴∠CDE=∠CDO+∠ODE=72°
6.如图,菱形的对角线相交于点O,过点D作于点H,连接,若,则菱形的面积为( )
A.48 B.72 C.96 D.108
解:在菱形中,∴BO=DO,AO=CO,
∵,∴在Rt△BHD中,O为BD中点,
∴,∴,
∵,∴,
∴菱形的面积=。
【综合拓展类作业】:
7.如图,已知菱形,,E、F分别是、的中点,连接、.
(1)求证:四边形是矩形;
(2)若,求菱形的面积。
(1)证明:∵四边形是菱形,∴,
又∵,∴是等边三角形,
∵E是的中点,∴,∴,
∵E、F分别是、的中点,∴,,
∵四边形是菱形,∴且,
∴且,则四边形是平行四边形,
又∵,∴四边形是矩形;
(2)解:∵是等边三角形,,
∴.
教学反思
本节课以折纸活动引入,学生参与度较高,对菱形“从哪里来”有了直观认识。在性质探究环节,学生能够较快发现菱形四条边相等,但对对角线互相垂直的猜想需要教师借助图形对称性加以引导。三个例题层次分明,例1帮助学生巩固边角关系,例2涉及勾股定理计算,例3综合运用垂直平分线性质。从作业反馈看,学生对“每条对角线平分一组对角”这一推论的理解还需在后续课时中进一步强化。
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