内容正文:
新版北师大数学九年级上册数学
第一章 特殊的平行四边形
单元回顾与思考
复习目标
知识目标
能力目标
素养目标
1.精准掌握矩形、菱形、正方形的定义、性质与判定定理,厘清三者的从属关系与逻辑关联;
2.熟练运用特殊平行四边形的边角、对角线性质,完成边长、周长、面积的规范计算;
3.能严谨运用判定定理,完成矩形、菱形、正方形的几何证明.
1.提升几何图形直观分析能力、逻辑推理与规范证明能力;
2.培养图形转化、动态问题拆解的综合解题能力;
3.能将实际问题抽象为几何模型,强化数学建模与应用能力
1.落实逻辑推理、直观想象的数学核心素养;
2.体会“特殊与一般”的辩证数学思想,建立结构化的几何知识体系;
3.感受几何图形的实际应用价值,提升数学应用意识
目录
典例精选
知识网格
复习目标
思想方法
巩固拓展
当堂检测
反思总结
作业设计
知识网格
1.说说平行四边形、菱形、矩形、正方形之间的关系,它们各有哪些性质?
2.菱形、矩形、正方形的对称性对你发现它们的其他性质有怎样的帮助?
3.画图说明判定一个四边形是菱形、矩形、正方形的条件
4.回顾特殊平行四边形的研究过程,你是怎样发现它们的性质和判定条件的?与同伴进行交流
5.在证明特殊平行四边形的性质定理和判定定理的过程中,你积累了哪些经验?与同伴进行交流
6.梳理本章内容,用适当的方式呈现全章知识结构,并与同伴进行交流
知识网格
典例精选
本节课以班级参加校园文创设计大赛为完整主线,进行习题的复习
板块一:文创产品基础尺寸测算——基础性质与计算类
题目来源:教材P26第1题、第4题整合改编
1.我们设计的菱形书签,两条对角线的长分别为4cm和8cm;同时设计的菱形文创徽章,边长为13cm,其中一条对角线BD长10cm.请完成以下计算:
(1)求菱形书签的边长;
(2)求菱形徽章的另一条对角线AC的长度;
(3)分别计算两款菱形文创产品的面积
解: (1)∵菱形的对角线互相垂直且平分
∴两条对角线的一半分别为2cm和4cm
由勾股定理得,边长a=cm
答:菱形书签的边长为cm.
考查知识点:菱形的性质(对角线互相垂直且平分)、勾股定理、菱形面积公式
典例精选
1.我们设计的菱形书签,两条对角线的长分别为4cm和8cm;同时设计的菱形文创徽章,边长为13cm,其中一条对角线BD长10cm.请完成以下计算:
(2)求菱形徽章的另一条对角线AC的长度;
(3)分别计算两款菱形文创产品的面积
(2)∵菱形对角线互相垂直平分
∴已知对角线BD的一半为5cm
设另一条对角线AC的一半为xcm,由勾股定理得:,解得x=12cm
∴对角线AC的长度为12×2=24cm
答:菱形徽章的另一条对角线长24cm.
(3)菱形面积=对角线乘积的一半
书签面积:×4×8=16cm²
徽章面积: ×10×24=120cm²
答:书签面积为16cm²,徽章面积为120cm².
1.菱形的核心解题抓手是“对角线互相垂直平分”,所有边长、对角线计算,都可转化为直角三角形,用勾股定理解决;
2.牢记菱形面积的两种计算方式:底×高、对角线乘积的一半,已知对角线时优先用后者.
典例精选
题目来源:教材P27第10题改编
2.我们设计的正方形文创明信片,对角线的长度为,请你求出这款明信片的周长和面积,方便确定印刷尺寸.
考查知识点:正方形的性质、勾股定理、正方形边长与对角线的数量关系
解:设正方形的边长为a
∵正方形的对角线与两条邻边构成等腰直角三角形
由勾股定理得:即
解得
∴正方形的周长C=4a=
正方形的面积S=
答:明信片的周长为
1.正方形对角线与边长的固定比例为:1,可直接用于快速计算;
2.正方形面积可直接用“对角线乘积的一半”计算,与菱形面积公式通用,本题中可直接得出S= 简化计算;
典例精选
板块二:文创产品合规判定——特殊平行四边形的判定类
题目来源:教材P26第2题、P27第7题整合改编
3.(1)我们设计的四边形金属相框,对角线AC与BD交于点O,且OA=OB=OC=OD=AB,请判定这个相框是不是正方形,说明理由;
(2)我们设计的菱形装饰画,绕它的对角线交点旋转90°后,所得图形与原图形完全重合,请问这个菱形装饰画是不是正方形?为什么?
(3)我们设计的四边形展板,绕它的对角线交点旋转90°后,所得图形与原图形完全重合,请问这个展板是不是正方形?为什么?
考查知识点:正方形的判定、特殊平行四边形的对角线性质、旋转的性质
典例精选
解: (1)这个四边形是正方形,理由如下:∵OA=OB=OC=OD,
∴四边形ABCD是矩形
∵OA=OB=AB,
∴
由勾股定理逆定理得∠AOB=90°,
∴对角线互相垂直的矩形是正方形,因此这个相框是正方形.
(2)这个菱形是正方形,理由如下:
∵菱形绕对角线交点旋转90°后与原图重合
∴菱形的两条对角线长度相等
∴对角线相等的菱形是正方形,因此这个装饰画是正方形.
(3)这个四边形是正方形,理由如下:
∵四边形绕对角线交点旋转90°后与原图重合
∴四边形的对角线互相垂直、平分且相等
∴对角线互相垂直平分且相等的四边形是正方形,因此这个展板是正方形.
正方形的判定:
1.先证是平行四边形,再证同时具备矩形和菱形的核心特征;
2.旋转重合的本质是图形的对称性,旋转90°重合说明图形邻边相等、内角为90°
3.对角线判定高频结论:对角线互相平分→平行四边形;+相等→矩形;+垂直→菱形;+相等且垂直→正方形.
典例精选
题目来源:教材P27第8题、第11题、第13题整合改编
考查知识点:菱形、正方形的判定,平行四边形的判定,角平分线的性质
4.我们在设计文创产品的边框时,需要完成以下证明,确保设计的图形符合要求:
(1)如图,AD是△ABC的角平分线,过点D分别作AC、AB的平行线,交AB于点E,交AC于点F,求证:四边形AEDF是菱形;
(1)证明:
∵DE∥AC,DF∥AB
∴四边形AEDF是平行四边形
∵AD平分∠BAC,
∴∠EAD=∠FAD
∵DF∥AB,
∴∠EAD=∠ADF
∴∠FAD=∠ADF,
∴AF=DF
∴平行四边形AEDF是菱形(一组邻边相等的平行四边形是菱形)
典例精选
(2)如图,在矩形ABCD中,对角线AC与BD交于点O,过点C作BD的平行线,过点D 作AC的平行线,两条线交于点P,求证:四边形CODP是菱形;
(2)证明:
∵CP∥BD,DP∥AC
∴四边形CODP是平行四边形
∵四边形ABCD是矩形
∴AC=BD,且OC=AC,OD= BD
∴OC=OD
∴平行四边形CODP是菱形(一组邻边相等的平行四边形是菱形)
典例精选
(3)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,CD是△ABC的角平分线,DE⊥BC,DF⊥AC,垂足分别为E、F,求证:四边形CEDF是正方形.
(3)证明:
∵DE⊥BC,DF⊥AC,∠ACB=90°
∴∠DFC=∠DEC=∠ACB=90°
∴四边形CEDF是矩形
∵CD平分∠ACB,DE⊥BC,DF⊥AC
∴DF=DE
∴矩形CEDF是正方形(一组邻边相等的矩形是正方形)
1.特殊平行四边形判定的通用思路:先证平行四边形,再证特殊条件
2.高频解题技巧:角平分线+平行线,必出等腰三角形,是证邻边相等的核心方法
3.矩形、菱形的对角线性质,是转化边角等量关系的关键,需熟练运用
巩固拓展
板块三:文创产品创意优化——综合证明与几何探究类
题目来源:教材P27第5题、第9题整合改编
5.(1)我们设计的四边形装饰牌,两条对角线互相垂直且相等,请证明:以这个四边形的四边中点为顶点,可画出一个正方形;
(1)证明:设四边形ABCD中,AC⊥BD且 AC=BD,E、F、G、H 分别为AB、BC、CD、DA 的中点,连接 EF、FG、GH、HE.
根据三角形中位线定理:EF∥AC,EF=AC;GH∥AC,GH=AC
∴EF∥GH且EF=GH,
∴四边形EFGH是平行四边形同理,EH∥BD,EH=BD
∵AC⊥BD,∴EF⊥EH,∴平行四边形 EFGH 是矩形
∵AC=BD,∴EF=EH,
∴矩形EFGH是正方形即:以四边中点为顶点可画出一个正方形
巩固拓展
(2)我们设计的三角形文创挂件,△ABC的两条高分别为BE、CF,点M为BC 的中点,求证:ME=MF
(2)证明:
∵BE、CF是△ABC的高,
∴∠BEC=∠BFC=90°
∴△BEC和△BFC都是以BC为斜边的直角三角形∵点M为BC的中点
∴ME= BC,MF= BC
∴ME=MF
1.任意四边形的中点四边形都是平行四边形;对角线相等→中点四边形是菱形;对角线垂直→中点四边形是矩形;对角线垂直且相等→中点四边形是正方形;
2.看到“直角+中点”,优先考虑直角三角形斜边中线定理,无需额外证明全等,简化解题步骤.
巩固拓展
板块四:文创产品动态展示——动态几何与实际应用类
题目来源:教材P28第14题改编
6.我们设计的矩形动态展示框,AB=20cm,动点P从点A开始沿AB边以4cm/s 的速度运动,动点Q从点C开始沿CD边以1cm/s的速度运动.点P和点Q同时出发,当其中一点到达终点时,另一点也随之停止运动.设运动时间为ts,请问当t为多少时,四边形APQD是矩形?
考查知识点:矩形的判定、动态几何问题、一元一次方程的应用
解:∵四边形ABCD是矩形
∴AB∥CD,∠A=90°
∴当AP=DQ时,四边形APQD是平行四边形
巩固拓展
又∵∠A=90°
∴平行四边形APQD是矩形
由题意得:AP=4tcm,CQ=tcm
∵CD=AB=20cm,
∴DQ=CD-CQ=(20-t)cm
令AP=DQ,即4t=20-t
解得:t=4
经检验,t=4在动点的运动取值范围(0≤t≤5)内,符合要求.
答:当t=4s时,四边形APQD是矩形.
1.动态几何问题的核心解题方法:化动为静,用含时间t的代数式表示线段长度,转化为静态几何问题;
2.动态问题中矩形的判定,优先利用“有一个角是直角的平行四边形是矩形”,先证对边相等得到平行四边形,再结合直角判定;
3.解题后需检验t的取值是否在动点的运动范围内,避免出现不符合实际的解.
思想方法
1.特殊与一般:一般平行四边形,到特殊的矩形、菱形,再到最特殊的正方形,层层递进.特殊图形具备一般图形的所有性质,同时拥有专属性质;判定时也遵循从一般到特殊的路径,先证平行四边形再,证矩形/菱形,最终证正方形.
2.转化与化归思想:将特殊平行四边形的问题,转化为直角三角形、等腰三角形的问题解决.
3.数形结合思想:将几何图形的性质,与边长、角度、面积的计算深度结合,通过图形性质推导数量关系,通过数量关系判定图形形状,实现形与数的相互转化.
4.对称思想:矩形、菱形、正方形均为轴对称图形,菱形和正方形还是中心对称图形,利用对称性可快速解决折叠、旋转类几何变换问题,是本章的重要解题思想.
当堂检测
1.我们在设计折叠文创贺卡时,遇到了以下几何问题,请你解决:
(1)如图,四边形ABCD是正方形,E是BC延长线上一点,且EC=AC,求∠DAE 的度数;(第6题)
(1)解:∵四边形ABCD是正方形∴∠DAC=∠ACB=45°(正方形对角线平分内角)
∵AC=EC,
∴∠E=∠CAE
∵∠ACB 是△ACE 的外角,∴∠ACB=∠E+∠CAE=2∠CAE
∴∠CAE=22.5°
∴∠DAE=∠DAC-∠CAE=45°-22.5°=22.5°答:∠DAE的度数为22.5°.
当堂检测
(2)如图,把一张矩形贺卡沿对角线折叠,请问重合部分是什么图形?请说明理由;(第15题)
(2)解:重合部分是等腰三角形,理由如下:
设矩形ABCD沿对角线BD折叠,点C落在点C´处,BC´与AD交于点E.
∵四边形ABCD是矩形,
∴AD∥BC,
∴∠ADB=∠CBD由折叠的性质得:∠CBD=∠C´BD
∴∠ADB=∠C´BD,
∴EB=ED
∴△BED 是等腰三角形,即重合部分是等腰三角形.
当堂检测
(3)如图,将矩形纸片ABCD沿BE折叠,顶点A落在BC边上的点A´处,展开后得到四边形ABA´E,请问这个四边形是正方形吗?为什么?(第19题第①问)
(3)解:这个四边形是正方形,理由如下:
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠A=∠ABA´=90°
由折叠的性质得:∠BA´E=∠A=90°,AB=A´B
∴四边形ABA´E的三个角都是直角,
∴四边形ABA´E是矩形
又∵AB=A´B,
∴矩形ABA´E是正方形
反思总结
1.请你梳理矩形、菱形、正方形的性质和判定定理,用思维导图厘清三者的从属关系,说说它们的核心联系与区别.
2.在解决特殊平行四边形的证明题时,你最常用的解题思路是什么?遇到了哪些高频易错点?你会用什么方法规避这些错误?
3.结合本章的学习,说说你对“特殊与一般”数学思想的理解,你还能在初中数学的哪些知识模块中找到这个思想的应用?
作业设计
一、基础巩固作业:
课本第27,28页 第12,16题
二、素养类作业
课本第29页 第19题(2)(3)问
作业要求:书写规范、图形标准、按时上交、及时订错.
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