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2课时 菱形的判定
学习目标
1.通过对菱形性质的逆命题探究与动手操作活动,经历菱形判定定理的猜想、推理与证明过程,掌握菱形的三种判定方法,能准确区分不同判定方法的前提条件.
2.通过对菱形判定定理的辨析、例题解析与变式练习,能规范运用菱形的判定方法完成几何证明与计算,发展逻辑推理能力与几何直观核心素养.
3.通过运用菱形判定方法解决校园建设等生活实际问题,感受数学与现实生活的紧密联系,体会几何图形的应用价值.
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
为打造书香校园,学校要制作一批菱形励志宣传牌,木工师傅完成四边形框架后,需要我们作为验收员完成标准核验.
除了用“一组邻边相等的平行四边形是菱形” 的定义核验,还有哪些简洁、可落地操作的判定方法?如何用这些方法设计一套可执行的验收方案,确保宣传牌是标准的菱形?
问题构建
问题1:我们之前已经学习了菱形的定义和性质,谁能说说什么是菱形?菱形有哪些核心性质?结合图形描述.
定义:有一组邻边相等的平行四边形叫做菱形.
核心性质:
边:四条边都相等,对边平行且相等;
对角线:互相垂直平分,且每条对角线平分一组对角;
对称性:既是轴对称图形,也是中心对称图形.
问题2:根据菱形的定义,要验收宣传牌是菱形,需要分几步核验?分别核验什么?
分两步:
第一步,核验四边形是平行四边形;
第二步,核验这个平行四边形有一组邻边相等.
问题构建
问题3:实际验收中,用定义法需要两步核验,有没有更简洁、可操作的判定方法?这就是我们本节课要解决的核心问题.
除了定义之外,还可以如何判定一个四边形是菱形
问题4:我们之前探究平行四边形的判定时,用了什么研究方法?
先写出平行四边形性质的逆命题,再证明逆命题为真命题,最终得到判定定理
追问1::类比这个方法,我们从菱形的性质出发,写出对应逆命题,你能提出哪些菱形判定的猜想?
问题构建
对角线互相垂直的四边形是菱形,是错误猜想,举反例:筝形
1.对应“菱形四条边都相等”
逆命题:四条边都相等的四边形是菱形
对应猜想:四条边相等的四边形是菱形
2.对应“菱形的对角线互相垂直”
逆命题:对角线互相垂直的四边形是菱形
对应猜想:对角线互相垂直的四边形是菱形
追问2:对于以上两个命题的真假,有没有可以提前判断结论的?你能画出图形吗?
问题构建
追问3:请你结合菱形的定义,证明第一个猜想:四条边相等的四边形是菱形
已知:四边形ABCD中,AB=BC=CD=DA.求证:四边形ABCD是菱形
证明:
∵AB=CD,BC=DA
∴四边形ABCD是平行四边形(两组对边分别相等的四边形是平行四边形)
又∵AB=BC
∴平行四边形ABCD是菱形(菱形的定义)
定理 四条边相等的四边形是菱形
问题构建
追问4:刚才命题2的猜想已证实为假命题,如何修改条件可能变成真命题?
对角线互相垂直的平行四边形是菱形
如图,在平行四边形ABCD中,对角线AC与BD相交于点O,且AC⊥BD,求证:
平行四边形ABCD是菱形
证明∵四边形ABCD是平行四边形
∴OA=OC,OB=OD
∵AC⊥BD
∴∠AOB=∠AOD=90°
在△AOB和△AOD中:
OA=OA,OB=OD,∠AOB=∠AOD=90°
∴△AOB≌△AOD(HL)
∴AB=AD(全等三角形对应边相等)
∴平行四边形ABCD是菱形(一组邻边相等的平行四边形是菱形)
你还有别的证明方法吗?
问题构建
追问5:现在我们得到了菱形的三种判定方法,它们的前提条件有什么不同?
判定方法 前提 补充条件
定义法 平行四边形 一组邻边相等
定理1 四边形 四条边都相等
定理2 平行四边形 对角线互相垂直
判断下列说法是否正确,说明理由:
(1)对角线互相垂直的四边形是菱形;
(2)有一组邻边相等的四边形是菱形;
(3)对角线互相垂直且平分的四边形是菱形
协作破冰
(1)尺规作图:已知线段a,作菱形ABCD,使其对角线AC=a
作线段AC的垂直平分线MN,在直线MN上任取关于AC对称的两点都是正确的作图.
协作破冰
(2)满足(1)中条件的菱形是否唯一?若不唯一,添加什么条件可使其唯一?
不唯一
因为只要保持对角线AC=a不变,且另一条对角线BD与AC垂直平分,但BD的长度可以任意取(只要不为0),就能构造出无数个不同的菱形.
①添加另一条对角线BD的长度(如:BD=b,b>0)
→此时两条对角线长度和位置完全确定,菱形形状和大小唯一.
②添加一个内角的度数(如:∠ABC= 60°)
→由对角线AC=a和角度,可唯一确定菱形.
③添加边长(如:AB=c)
→结合AC=a与菱形性质(对角线互相垂直平分),可通过勾股定理确定另一条对角线长度,从而唯一确定菱形.
教师示范
例2 已知:如图,在▱ABCD中,对角线AC与BD相交于点O,AB=,OA=2,OB=1,求证:▱ABCD是菱形
证明:在△AOB中,
∵AB=,OA=2,OB=1,
∴ AB²=OA²+OB²
∴ △AOB是直角三角形,∠AOB 是直角
∴ AC⊥BD
∴ ▱ABCD是菱形(对角线互相垂直的平行四边形是菱形)
教师示范
问题5:回到宣传牌验收情景,给你一把卷尺,你能用几种方法核验宣传牌是菱形?分别对应哪个判定方法?
方法1:直接测量四条边的长度,若四条边完全相等,根“四条边相等的四边形是菱形” 直接判定,操作最简便;
方法2:先测量两组对边,若两组对边分别相等,证明是平行四边形;再测量一组邻边,若邻边相等,用定义法判定;
方法3:先测量两组对边,证明是平行四边形;再测量两条对角线分成的4段长度,用勾股定理验证邻边与两段对角线是否满足直角三角形关系,证明对角线垂直,用定理2判定.
巩固拓展
如图,你能用一张锐角三角形纸片ABC折出一个菱形,使∠A为菱形的一个内角吗?写出你的折纸步骤,画出图形,并说明你的方法的正确性.
判定方法:四条边相等的四边形是菱形
当堂检测
1.下列条件中,能判定一个四边形是菱形的是( )A.对角线互相平分的四边形
B.对角线互相垂直且相等的四边形
C.有一组邻边相等的四边形
D.四条边都相等的四边形
D
解析:A选项,对角线互相平分的四边形是平行四边形,不一定是菱形;B选项,对角线互相垂直且相等的四边形无法证明是平行四边形,如对角线垂直且相等的等腰梯形,不是菱形;C选项,仅有一组邻边相等的四边形无法证明是平行四边形,不满足菱形判定要求;D选项符合菱形的判定定理.
当堂检测
2.在平行四边形ABCD中,对角线AC、BD相交于点O,添加一个条件:__________,可使平行四边形ABCD成为菱形(填一个符合要求的条件即可)
答案:AC⊥BD(或 AB=BC、BC=CD、CD=DA、DA=AB)
解析:根据菱形的判定定理,对角线互相垂直的平行四边形是菱形,有一组邻边相等的平行四边形是菱形,填写任意一个符合要求的条件即可
当堂检测
3.已知:如图,在四边形ABCD中,AB∥CD,AB=CD=BC,求证:四边形ABCD是菱形.
证明:
∵AB∥CD,AB=CD
∴四边形ABCD是平行四边形(一组对边平行且相等的四边形是平行四边形)
又∵CD=BC,
即平行四边形ABCD有一组邻边相等
∴平行四边形ABCD是菱形(菱形的定义).
当堂检测
4.如图,在平行四边形ABCD中,对角线AC的垂直平分线分别与AD、AC、BC交于点E、O、F,求证:四边形AECF是菱形
证明:∵四边形ABCD是平行四边形
∴AD∥BC
∴∠EAO=∠FCO
∵EF是AC的垂直平分线
∴OA=OC,∠AOE=∠COF=90°
在△AOE和△COF中
∠EAO=∠FCO,OA=OC,∠AOE=∠COF
∴△AOE≌△COF(ASA)
∴OE=OF
又∵OA=OC
∴四边形AECF是平行四边形(对角线互相平分的四边形是平行四边形)
又∵EF⊥AC,
∴平行四边形AECF是菱形(对角线互相垂直的平行四边形是菱形)
反思总结
1.本节课我们学习了菱形的哪几种判定方法?它们的前提条件有什么区别与内在联系?
2.我们是如何从菱形的性质出发,类比平行四边形的探究路径,得到菱形判定定理的?这个“性质-逆命题-猜想-证明-定理” 的探究过程,对后续研究特殊平行四边形有什么启发?
3.运用菱形的判定方法解决实际工程、生活问题时,需要注意哪些核心要点?如何根据现有工具选择最优的判定方法?
作业设计
一、基础巩固作业:
课本第8页 第1,2题
二、素养类作业
课本第10页 第9题(开放探究)
作业要求:书写规范、图形标准、按时上交、及时订错.
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