内容正文:
第一章 特殊的平行四边形
第2课 菱形的性质与判定
新版北师大数学九年级上册数学
第1课时 菱形的性质
学习目标
1.通过对校园菱形文化窗格的观察、操作与猜想,经历菱形特殊性质的完整探究过程,掌握菱形区别于一般平行四边形的2个核心特殊性质.
2.通过对菱形性质的严谨证明与例题分析,能熟练运用菱形的特殊性质解决几何计算问题,掌握菱形面积的特殊计算方法.
3.通过运用菱形性质解决校园窗格设计的实际问题,体会数学与生活的深度联系,感受中式美学中的数学智慧.
情境启航
问题构建
协作破冰
教师示范
巩固拓展
当堂检测
反思总结
作业设计
目录
情境启航
同学们,咱们学校正在推进“书香校园”文化建设,后勤老师准备在教学楼走廊安装一批菱形镂空雕花窗格,这种窗格既承载了中式对称美学,又能提升校园文化氛围.
菱形作为特殊的平行四边形,具有哪些区别于一般平行四边形的特殊性质?我们如何运用这些特殊性质解决生活中的实际问题?
问题构建
问题1:我们已经学习了平行四边形,谁能说说什么是平行四边形?它有哪些核心性质?请结合右边图形描述.
两组对边分别平行的四边形叫做平行四边形;核心性质:对边平行且相等、对角相等、对角线互相平分、是中心对称图形.
追问:菱形是特殊的平行四边形,以上基础性质显然菱形都具有,菱形有哪些平行四边形没有的性质?根据平行四边形的学习经验,你打算怎样开始我们的研究?
问题构建
问题2:后勤老师观察到,所有菱形窗格的四条边框长度都相等,对角线的支撑木条是互相垂直的,这是巧合吗?我们一起来动手验证、大胆猜想.
猜想1:菱形的四条边都相等;
猜想2:菱形的对角线垂直
问题构建
已知:如图,在菱形ABCD中,AB=AD,对角线AC与BD相交于点O.
求证:(1)AB=BC=CD=AD;(2)AC⊥BD
证明:
(1)∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=CD,AD=BC(菱形的对边相等)
又∵AB=AD,
∴AB=BC=CD=AD
(2)
∵AB=AD
∴△ABD是等腰三角形
又∵四边形ABCD是菱形
∴OB=OD(菱形的对角线互相平分)
在等腰三角形ABD中,
∵OB=OD,
∴AO⊥BD,
即AC⊥BD
问题构建
定理 菱形的四条边相等.
定理 菱形的对角线互相垂直.
如图所示:
∵四边形ABCD是菱形
∴AB=BC=CD=DA,AC⊥BD
追问:你是如何发现菱形的特殊性质的?与同伴交流你的经验.
动手操作是起点→画、折、量、比
同伴合作是催化剂→互问互答、分工验证
归纳推理是升华→从现象到本质,建立逻辑链
联系旧知是桥梁→菱形=特殊的平行四边形+邻边相等
问题构建
问题3:小明同学在后勤人员发现的基础上,继续对菱形进行深入的思考后发现:△ABD是等腰三角形,AD∥BC,根据八年级的学习经验,BD应该是∠ABC的角平分线,大家同意他的观点吗?你能证明吗?
证明:∵四边形ABCD是菱形
∴AD∥BC
∴∠ADB=∠CBD(两直线平行,内错角相等)
∵AB=AD
∴∠ABD=∠ADB
∴∠ABD=∠CBD
即BD平分∠ABC
追问:换另外一条对角线AC试一试,是否有同样的结论?
问题构建
例1 如图,在菱形ABCD中,对角线AC与BD相交于点O,∠BAD=60°,BD=6
(1)求AB和AC的长;(2)求菱形ABCD的面积
解:(1)∵四边形ABCD是菱形
∴AB=AD(菱形的四条边相等)
AC⊥BD(菱形的对角线互相垂直)
OB=OD=BD=×6=3(菱形的对角线互相平分)。
在等腰三角形ABD中
∵∠BAD= 60°
∴△ABD是等边三角形
∴AB=BD=6
在Rt△AOB中,由勾股定理,得
OA²+OB²=AB²
∴OA==3
∴AC=2OA=6菱形的对角线互相平分)
协作破冰
例1 如图,在菱形ABCD中,对角线AC与BD相交于点O,∠BAD=60°,BD=6
(1)求AB和AC的长;(2)求菱形ABCD的面积
(2)菱形ABCD的面积
=△ABC的面积+△ADC的面积
=AC·OB+AC·OD
=AC·(OB+OD)
=AC·BD
=×6 ×6
=18
问题4:你还有别的计算面积的方法吗?
协作破冰
问题5:小明在自主学习的过程中,发现课本P9的第4题
证明:菱形的面积等于其对角线长的乘积的一半.你能根据例1完成证明吗?
已知:四边形ABCD是菱形,对角线AC与BD相交于点O.
求证:菱形ABCD的面积S= ⋅AC⋅BD
证明:菱形ABCD的面积
=△ABC的面积+△ADC的面积
=AC·OB+ AC·OD
=AC·(OB+OD)
=AC·BD
本例使用的证明方法:等积法
用两种不同的方式表示同一个图形的面积,是解决面积问题的常用方法.
教师示范
问题6:观察老师给出的静态图,结合几何画板操作的动态变化,你有怎样的猜想?
猜想:对角线互相垂直的四边形面积都等于对角线乘积的一半.
教师示范
证明:对角线互相垂直的四边形面积都等于对角线乘积的一半
已知:四边形ABCD中,对角线AC与BD相交于点O,AC⊥BD
求证:四边形ABCD的面积S= ⋅AC⋅BD
证明:四边形ABCD的面积
=△ABC的面积+△ADC的面积
=AC·OB+ AC·OD
=AC·(OB+OD)
=AC·BD
巩固拓展
问题7:学校要批量制作菱形文化窗格,要求窗格边长为50cm,其中一条对角线长60cm,请计算:
(1)另一条对角线的长度;
(2)每个窗格的板材用量;
(3)制作一个窗格的边框,需要多长的木条?
解(1)∵四边形ABCD是菱形
∴AC⊥BD,OA=30cm
在Rt△AOB中,OB=40cm
∴另一条对角线BD=80cm
(2)窗格面积=×60×80=2400cm²=0.24m²
(3)边框总长=4×50=200cm=2m
当堂检测
1.选择题
下列性质中,菱形具有但一般平行四边形不具有的是( )
对边平行且相等 B. 对角线互相平分
C. 对角线互相垂直 D. 对角相等
C
解析:A、B、D 都是平行四边形的基本性质,菱形作为特殊平行四边形也具备;对角线互相垂直是菱形独有的特殊性质,一般平行四边形不具备.
当堂检测
2. 填空题
已知菱形的两条对角线长分别为8cm和6cm,则这个菱形的边长为______cm,面积为______cm²
5
24
解析:菱形对角线互相垂直平分,因此对角线一半长为4cm和3cm,由勾股定理得边长为5cm;菱形面积=1/2×对角线乘积=1/2×8×6=24cm²
当堂检测
3.解答题
如图,在菱形ABCD中,对角线AC与BD相交于点 O,已知AB=5cm,AO=4cm,求BD的长.
解:∵四边形ABCD是菱形
∴AC⊥BD,OB=OD(菱形的对角线互相垂直且平分)
在Rt△AOB中,由勾股定理得:
OB==3cm
∴ BD=2OB=6cm
当堂检测
4.学校制作菱形“书香校园”宣传牌,已知宣传牌的周长为40cm,其中一条对角线长10cm.
求:(1)宣传牌每个内角的度数;
(2)另一条对角线的长度;
(3)宣传牌的面积.
解:(1)∵四边形ABCD是菱形,周长为40cm
∴边长AB=40÷4=10cm
∵一条对角线BD=10cm
∴AB=AD=BD=10cm
∴△ABD是等边三角形,∠BAD=60°
∴菱形的四个内角度数分别为60°、120°、60°、120°
(2)∵菱形的对角线互相垂直平分
∴OB=1/2BD=5cm,AC⊥BD
在Rt△AOB中,OA==5cm
∴ 另一条对角线AC=2OA=10cm
(3) 宣传牌的面积= 1/2×AC×BD=1/2×10 ×10=50cm²
反思总结
1.本节课我们探究菱形特殊性质的完整过程是什么?用到了哪些之前学过的数学知识和思想方法?
2.菱形的特殊性质与平行四边形的性质有什么联系与区别?运用菱形性质解题时,最需要关注的核心要点是什么?
3.今天我们用菱形的性质解决了校园窗格的设计问题,生活中还有哪些场景用到了菱形的性质?请举一例并说明用到了菱形的哪条特殊性质.
作业设计
一、基础巩固作业:
课本第7页 第1,2题
二、素养类作业
课本第9页 第4题
作业要求:书写规范、图形标准、按时上交、及时订错.
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