内容正文:
14.2 全等三角形的判定 第4课时 用三角形全等的判定解决尺规作图问题
课题
14.2 全等三角形的判定
第4课时 用三角形全等的判定
解决尺规作图问题
课型
新授课
课时
1课时(45分钟)
教材版本
人教版八年级上册 第十四章
教学方法
动手操作、探究发现、讲练结合
教学用具
多媒体课件、直尺、圆规
教材分析
本节课是人教版八年级上册第十四章"全等三角形"第二节"全等三角形的判定"第4课时。本节课以已学的基本尺规作图——作一条线段等于已知线段为基础,学习作一个角等于已知角这一基本作图,再将基本作图的知识应用于作平行线和作三角形。本节课是尺规作图与三角形全等判定的综合应用课,体现了"用全等三角形的判定解释尺规作图的合理性"这一核心思想。通过本节课的学习,学生不仅掌握了几个重要的尺规作图方法,更重要的是理解了尺规作图背后的数学原理——全等三角形判定,实现了"动手操作"与"理性思考"的统一。
学情分析
学生在本章前几节课已经系统学习了SAS、ASA、AAS、SSS四种三角形全等判定方法,在第3课时中学习了"已知三边作三角形"的尺规作图。学生已经具备了三角形全等的知识基础,掌握了全等判定中的SSS和SAS等基础知识。本节课将全等判定知识应用于尺规作图,对学生的知识迁移能力和综合应用能力有一定要求。学生需要理解"为什么尺规作图是合理的"——即用全等判定来解释作图依据,这对学生的逻辑推理能力是一次提升。
教学重点:掌握基本尺规作图:作一个角等于已知角;理解"作一个角等于已知角"的作图原理——利用SSS证明全等;能利用基本作图作三角形:已知两边及其夹角、已知两角及其夹边作三角形;能利用"作一个角等于已知角"解决过直线外一点作已知直线的平行线问题。
掌握基本尺规作图:作一个角等于已知角;理解"作一个角等于已知角"的作图原理——利用SSS证明全等;能利用基本作图作三角形:已知两边及其夹角、已知两角及其夹边作三角形;能利用"作一个角等于已知角"解决过直线外一点作已知直线的平行线问题。
教学难点:理解"作一个角等于已知角"的作图原理——为什么这样作出来的角等于已知角(SSS);在"作一个角等于已知角"、作平行线、作三角形等各种尺规作图问题中,准确识别所依据的全等判定方法,理解作图与判定的对应关系;能根据题目要求,灵活运用基本作图方法完成复杂作图任务。
理解"作一个角等于已知角"的作图原理——为什么这样作出来的角等于已知角(SSS);在"作一个角等于已知角"、作平行线、作三角形等各种尺规作图问题中,准确识别所依据的全等判定方法,理解作图与判定的对应关系;能根据题目要求,灵活运用基本作图方法完成复杂作图任务。
一、核心素养目标
1. 几何直观
通过基本尺规作图(作一个角等于已知角)的操作,直观感受到尺规作图是利用圆规和直尺构建几何图形,借助"全等"这一核心概念来实现作图目标。在作平行线、作三角形的过程中,通过作图轨迹的直观显示,深化对三角形全等判定方法的几何直观理解。
2. 推理能力
理解"作一个角等于已知角"的作图原理——利用SSS证明两个三角形全等,从而对应角相等。能用三角形全等判定方法(SAS、ASA、SSS等)解释各类尺规作图的合理性,实现"动手操作"与"理性思考"的统一。在尺规作图与全等判定之间建立逻辑联系,培养演绎推理能力。
3. 应用意识
能利用"作一个角等于已知角"这一基本作图解决实际问题:过直线外一点作已知直线的平行线,已知两边及其夹角作三角形,已知两角及其夹边作三角形。体会数学知识(全等判定)在工具操作(尺规作图)中的应用价值,增强数学应用意识。
4. 模型观念
建立"尺规作图——全等判定"的对应模型:已知三边作三角形→SSS,作一个角等于已知角→SSS,已知两边及其夹角作三角形→SAS,已知两角及其夹边作三角形→ASA。理解每种尺规作图背后的全等判定依据,建立作图方法与判定定理的对应关系,形成系统的知识网络。
二、教学重难点
教学重点
1. 掌握基本尺规作图"作一个角等于已知角"的作法步骤,理解其原理。
2. 能利用基本作图作三角形:已知两边及其夹角(SAS)、已知两角及其夹边(ASA)作三角形。
3. 能利用"作一个角等于已知角"解决作平行线问题。
4. 理解每种尺规作图背后的全等判定依据。
教学难点
1. 理解"作一个角等于已知角"的作图原理——构造全等三角形(SSS),从而得到对应角相等。
2. 在作平行线时,理解"同位角相等,两直线平行"与"作一个角等于已知角"的结合。
3. 灵活运用基本作图方法完成复杂作图任务,准确把握作图步骤的先后顺序。
三、教学过程
环节一:复习导入(3分钟)
【教师活动】同学们,在前面的学习中,我们已经掌握了两种基本尺规作图:作一条线段等于已知线段,以及已知三边作三角形。请同学们回忆一下,已知三边作三角形的依据是什么?
【学生活动】已知三边作三角形的依据是SSS基本事实:三边分别相等的两个三角形全等。因为三边长度确定了,三角形的形状和大小就唯一确定了。
【教师活动】回答得很好!线段和角都是基本的几何图形,也是构成其他几何图形的元素。我们已经学会了作一条线段等于已知线段,那么如何用直尺和圆规作一个角等于已知角呢?这节课我们就来学习如何用三角形全等的判定解决尺规作图问题。
【设计意图】从已学的基本作图(作线段)出发,自然引出本节课的核心问题——作一个角等于已知角。通过回顾已知三边作三角形的SSS原理,为后续理解"作一个角等于已知角"的SSS原理做好铺垫,体现了知识的连贯性。
【过渡语】让我们先来探究如何作一个角等于已知角。
环节二:探究新知(13分钟)
一、思考:如何作一个角等于已知角?
【教师活动】如图,已知∠AOB。利用直尺和圆规,求作∠A'O'B' = ∠AOB。注意,这里的直尺指的是无刻度的直尺,也就是说,直尺只能用来连线,不能用来测量线段的长度。
【教师活动】想一想:我们学过的知识中,什么条件下两个角相等?
【学生活动】全等三角形的对应角相等!可以把∠AOB放在某个三角形中,然后作出与这个三角形全等的三角形,那么新三角形的对应角就等于∠AOB了。
【教师活动】思路非常清晰!我们要构造一个三角形,然后用SSS判定两个三角形全等,从而得到对应角相等。关键在于:如何构造一个三角形,使得它的三边与已知三角形对应相等?
【教师活动】具体步骤:在∠AOB的两边上任取两点C、D(以O为圆心,任意长为半径作弧,交OA于C,交OB于D),这样就得到了△COD。只要再作出一个与△COD全等的三角形,就能得到相等的角。
【知识点】核心思路:作一个角等于已知角
基本思路:将已知角放在一个三角形中,再作出这个三角形的全等三角形。
关键步骤:在角的两边上取两点,构造一个以O为顶点的三角形。
再按照SSS方法作出全等三角形,新三角形的对应角就等于已知角。
二、作法步骤
【教师活动】我们来看具体的作图步骤:
【知识点】基本尺规作图:作一个角等于已知角
已知:∠AOB。求作:∠A'O'B' = ∠AOB。
作法:
(1) 以点O为圆心,任意长为半径作弧,分别交OA、OB于点C、D;
(2) 作一条射线O'A',以点O'为圆心,OC长为半径作弧,交O'A'于点C';
(3) 以点C'为圆心,CD长为半径作弧,与上一步作的弧相交于点D';
(4) 过点D'作射线O'B',则∠A'O'B' = ∠AOB。
原理:OC = O'C',OD = O'D',CD = C'D'
△COD ≌ △C'O'D'(SSS),∴ ∠A'O'B' = ∠AOB。
【教师活动】请同学们思考:为什么这样作出来的∠A'O'B'就等于∠AOB呢?
【学生活动】因为连接CD和C'D'后,OC = O'C'(作法中取了相同的半径),OD = O'D'(O'C'半径 = OC半径,OD = OC,所以O'D' = OD),CD = C'D'。所以△COD ≌ △C'O'D'(SSS),因此∠A'O'B' = ∠AOB。
【教师活动】分析得非常到位!这就是用SSS来解释尺规作图合理性的典型案例。尺规作图之所以能作出相等的角,本质上是利用了三角形全等的判定方法。
【知识要点】尺规作图原理总结作一个角等于已知角的本质:构造全等三角形(SSS),利用全等三角形对应角相等。步骤简记:取弧(OC)→作射线(O'A')→截弧(O'C')→画弧交D'→连线(O'B')。证明依据:OC = O'C',OD = O'D',CD = C'D' → △COD ≌ △C'O'D' (SSS)。尺规作图口诀:截弧取点,等弧得点,连线得角。
【设计意图】通过"作一个角等于已知角"这一基本尺规作图,让学生体会到尺规作图不是凭空操作的,而是有严密的数学原理支撑的。通过SSS来解释作图合理性,实现了"动手操作"与"理性思考"的统一,培养了学生的逻辑推理能力。
【过渡语】掌握了"作一个角等于已知角"这一基本作图,接下来我们来看它的应用——作平行线。
环节三:例题精讲(10分钟)
一、例4:过直线外一点作已知直线的平行线
【教师活动】请同学们看教材例4。如图,已知直线AB及直线AB外一点C。利用直尺和圆规过点C作直线AB的平行线CD。
【教师活动】分析:我们知道"同位角相等,两直线平行"。可以利用这个结论,过点C作直线AB的平行线CD。为此需要先作出截线,再作出相等的同位角。
【教师活动】具体思路:过点C作一条直线,与AB相交于点E,得到∠CEB。然后在点C处作出∠CEB的同位角∠FCD,使∠FCD = ∠CEB。这样,CD就平行于AB了。
【知识点】例4:过直线外一点作已知直线的平行线
已知:直线AB及直线AB外一点C。
求作:过点C作直线AB的平行线CD。
作法:
(1) 过点C作一条直线,与直线AB相交于点E;
(2) 在点C处作∠CEB的同位角∠FCD,使∠FCD = ∠CEB;
(3) 反向延长CD,得直线CD。
即直线CD ∥ AB。
原理:∠FCD = ∠CEB(同位角相等)→ 两直线平行。
思考:还可以利用"内错角相等,两直线平行"来作图。
例4:过点C作AB的平行线CD
【方法归纳】作平行线的两种思路思路一(同位角法):作一条与已知直线相交的截线,在目标点处作出相等的同位角。思路二(内错角法):在目标点处作出相等的内错角。两种方法的本质都是利用平行线判定定理,通过"作一个角等于已知角"来实现。关键步骤:找到截线 → 确定参考角 → 在目标点处作等角。
【设计意图】例4是"作一个角等于已知角"的直接应用,通过构造同位角相等来实现作平行线。学生体会到了"基本作图→组合应用"的数学思想,即复杂的作图任务可以通过基本作图的组合来完成。同时,学生也复习了平行线的判定定理。
练习1:过三角形顶点作平行线
【教师活动】请同学们完成练习1。如图,用直尺和圆规作一条直线,使这条直线过△ABC的顶点A,并且与边BC平行。
【学生活动】作法:作射线BA,在点A处作∠DAF = ∠ABC(同位角相等),然后反向延长AF,则直线AF就是所求作的直线,AF ∥ BC。
【教师活动】非常好!与例4的思路完全一致,只是把"过直线外一点"变成了"过三角形顶点",截线自然就是BA,参考角是∠ABC。
【解答】作法:(1) 作射线BA;(2) 作∠DAF = ∠ABC;(3) 反向延长AF,则直线AF ∥ BC。
【过渡语】"作一个角等于已知角"这一基本作图,不仅能用来作平行线,还能用来作三角形。接下来我们学习如何利用基本作图作三角形。
二、例5:已知两边及其夹角作三角形
【教师活动】请同学们看例5。如图,已知线段a、b和∠α,求作△ABC,使AB = a,AC = b,∠A = ∠α。
【教师活动】分析:这道题给了两条边和一个角,而且这个角是两条边的夹角。这正好对应SAS判定定理。思路是:先画出这个角,然后在角的两边上截取给定的线段长度,最后连接两个端点。
【知识点】例5:已知两边及其夹角作三角形(SAS)
已知:线段a、b和∠α。
求作:△ABC,使AB = a,AC = b,∠A = ∠α。
作法:
(1) 作∠DAE = ∠α;
(2) 在射线AD上截取AB = a,在射线AE上截取AC = b;
(3) 连接BC,则△ABC就是所求作的三角形。
依据:SAS判定定理 —— 两边及其夹角分别相等的两个三角形全等。
【设计意图】例5是"作一个角等于已知角"与"作一条线段等于已知线段"两种基本作图的组合。学生体会到,复杂的作图往往是通过基本作图的组合来实现的,体现了"从简单到复杂"的数学思想。同时,SAS判定定理为作图提供了理论依据。
练习2:已知两角及其夹边作三角形
【教师活动】请同学们完成练习2。已知∠α、∠β和线段c,求作△ABC,使∠A = ∠α,∠B = ∠β,AB = c。
【教师活动】分析:这道题给的是两个角和一个夹边,对应ASA判定定理。思路是:先作线段AB = c,然后分别以A、B为顶点作∠α和∠β,两射线的交点就是C。
【学生活动】作法:(1) 作∠DAF = ∠α;(2) 在射线AF上截取AB = c;(3) 以B为顶点,以BA为一边,作∠ABE = ∠β,BE交AD于点C。则△ABC就是所求作的三角形。
【教师活动】步骤完全正确!这道题对应的是ASA判定定理——两角及其夹边确定,三角形就确定了。
【解答】作法:(1) 作∠DAF = ∠α;(2) 在射线AF上截取AB = c;(3) 以B为顶点,以BA为一边,作∠ABE = ∠β,BE交AD于点C。则△ABC即为所求。
【规律总结】尺规作图与全等判定的对应关系已知三边作三角形 → SSS已知两边及其夹角作三角形 → SAS已知两角及其夹边作三角形 → ASA已知两角及一角对边作三角形 → AAS作一个角等于已知角 → SSS(构造全等三角形)作平行线 → 同位角相等(利用"作一个角等于已知角")核心思想:每种尺规作图都有对应的全等判定依据,实现"作图"与"原理"的统一。
【设计意图】通过例5和练习2,学生分别练习了SAS和ASA对应的尺规作图。通过"规律总结"表格,帮助学生建立"尺规作图——全等判定"的对应关系,形成系统的知识网络。
【过渡语】同学们已经掌握了基本作图方法,接下来通过练习来巩固。
环节四:课堂练习(15分钟)
一、随堂演练1 —— 选择题(能唯一画出三角形)
【教师活动】第1题。根据下列已知条件,能唯一画出△ABC的是( )。
A. ∠A=36°,∠B=45°,AB=4
B. AB=4,BC=3,∠A=30°
C. AB=3,BC=4,CA=1
D. ∠C=90°,AB=6
【学生活动】A选项:∠A = 36°,∠B = 45°,AB = 4,这是两角及夹边,满足ASA,能唯一确定三角形。B选项:AB = 4,BC = 3,∠A = 30°,这是两边及其中一边的对角(SSA),不能判定三角形全等,因此不能唯一确定三角形。C选项:AB = 3,BC = 4,AC = 1,但3 + 1 = 4,不满足三角形三边关系,不能构成三角形。D选项:∠C = 90°,AB = 6,只有一个直角和一条斜边,不能唯一确定三角形。所以正确答案是A。
【教师活动】分析得非常全面!你不仅判断了每个选项,还说明了理由,特别是对C选项三角形三边关系的分析非常到位。
【答案】正确答案:A。解析:A选项满足ASA,能唯一确定三角形。B选项为SSA,不能判定全等。C选项3+1=4,不满足三角形三边关系。D选项条件不足,不能唯一确定三角形。
二、随堂演练2 —— 选择题(尺规作图痕迹识别)
【教师活动】第2题。如图,用尺规作出∠OBF = ∠AOB,作图痕迹弧MN是( )。
A. 以点B为圆心,OD为半径的弧
B. 以点B为圆心,DC为半径的弧
C. 以点E为圆心,OD为半径的弧
D. 以点E为圆心,DC为半径的弧
【学生活动】回顾"作一个角等于已知角"的作法步骤:第(3)步是以C'为圆心,CD长为半径作弧。在图中,弧MN的交点M和N,对应的是以E为圆心,DC为半径的弧(因为E相当于C',DC是之前取的弦长)。所以选D。
【教师活动】判断正确!这道题考查了大家对"作一个角等于已知角"作图步骤的深入理解,不仅要会作图,还要能识别每一步的痕迹。
【答案】正确答案:D。解析:在"作一个角等于已知角"的步骤中,第(3)步是以C'为圆心,CD长为半径作弧。图中E相当于C',所以弧MN是以点E为圆心、DC为半径的弧。
三、随堂演练3 —— 作等腰三角形
【教师活动】第3题。已知线段a、b,求作△ABC,使AB = AC = a,BC = b。
【学生活动】已知三边长度,这是SSS作图。作法:(1) 作线段BC = b;(2) 分别以B、C为圆心,a为半径作弧,两弧交于点A;(3) 连接AB、AC。则△ABC即为所求。
【教师活动】作法完全正确!这道题是已知三边作三角形(SSS),而且AB = AC,所以是等腰三角形。
【解答】作法:(1) 作线段BC = b;(2) 分别以B、C为圆心,a为半径作弧,两弧交于点A;(3) 连接AB、AC。则△ABC即为所求。
四、随堂演练4 —— 综合作图题
【教师活动】第4题。如图,已知△ABC,AC > AB,∠C = 45°。请用尺规作图法,在AC边上求作一点P,使∠PBC = 45°。(保留作图痕迹,不写作法)
【教师活动】分析:要在AC边上找到一点P,使得∠PBC = 45°,而∠C = 45°。也就是说,∠PBC = ∠C,如果能在BP上作一个角等于∠C...换个思路,∠PBC = 45°,∠C = 45°,所以∠PBC = ∠C。如果作∠PBC = ∠C,那么BP交AC于P,P就是所求的点。
【学生活动】我明白了!作法:以B为顶点,BC为一边,作∠PBC = ∠C = 45°,BP交AC于点P,点P即为所求。
【教师活动】思路完全正确!这道题的关键是发现∠PBC = ∠C = 45°,然后利用"作一个角等于已知角"的基本作图来实现。
【答案】点P即为所求作。作法:以B为顶点,BC为一边,作∠PBC = ∠C = 45°,BP交AC于点P。
【易错防范】尺规作图中常见错误错误一:混淆"作一个角等于已知角"的步骤顺序,特别是第(3)步的圆心和半径。错误二:作三角形时弄错边的对应关系,导致作出的三角形不满足条件。错误三:忘记保留作图痕迹——尺规作图必须保留弧线痕迹,不能只画最终图形。错误四:不理解作图原理,只是机械记忆步骤,遇到变化就不会灵活应用。提示:每次作图后,都用全等判定方法检验一下,确保作图正确。
【设计意图】四道练习题从不同角度考查了尺规作图与全等判定的综合应用。第1题考查了不同条件下三角形能否唯一确定(对应SSS/SAS/ASA判定);第2题考查了对"作一个角等于已知角"作图步骤痕迹的识别;第3题是已知三边作三角形(SSS)的变式练习;第4题是综合题,需要分析条件后灵活运用基本作图。练习题由浅入深,覆盖了本节课的重点知识。
【过渡语】同学们通过练习已经巩固了尺规作图的方法,现在我们来回顾本节课的主要内容。
环节五:课堂小结与作业(4分钟)
【教师活动】同学们,本节课我们学习了用三角形全等的判定解决尺规作图问题。请同学们回顾一下,本节课你有哪些收获?
【学生活动】我学会了基本尺规作图——作一个角等于已知角,知道了作图步骤和原理:利用SSS构造全等三角形,得到对应角相等。
【学生活动】我学会了利用"作一个角等于已知角"作平行线,还可以利用同位角相等或内错角相等来作平行线。
【学生活动】我学会了已知两边及其夹角(SAS)作三角形,以及已知两角及其夹边(ASA)作三角形。
【学生活动】我明白了尺规作图与全等判定之间的对应关系:SSS、SAS、ASA分别对应不同的作图方法,每种作图背后都有全等判定作为理论依据。
【学生活动】我知道了尺规作图不仅要会操作,还要理解原理,保留作图痕迹,每一步都要有依据。
【教师活动】同学们总结得非常全面!本节课的核心就是"用全等判定解释尺规作图"。尺规作图不是凭空乱画,每一步都有数学原理支撑。请同学们课后完成以下作业:
1. 从课后习题中选取;
2. 完成练习册本课时的习题。
【设计意图】课堂小结采用学生自主回顾的方式,从基本作图、作平行线、作三角形、对应关系、注意事项五个方面梳理本节课的知识体系。学生通过自主表述,将"尺规作图"与"全等判定"两个看似独立的知识点有机联系起来,形成完整的认知结构。
四、板书设计
14.2 全等三角形的判定
第4课时 尺规作图
一、基本作图:作一个角等于已知角
步骤:(1)截弧取C,D (2)作射线O'A'
(3)截弧O'C' (4)画弧交D' (5)连线O'B'
原理:△COD ≌ △C'O'D' (SSS)
∴ ∠A'O'B' = ∠AOB
二、例4:作平行线
三、例5:已知两边夹角作三角形
过点C作直线AB平行线CD
(1)作截线CE交AB于E
(2)作∠FCD = ∠CEB
(3)反向延长CD
原理:同位角相等 → 两直线平行
已知线段a,b,∠α,作△ABC
(1)作∠DAE = ∠α
(2)截取AB=a, AC=b
(3)连接BC
依据:SAS
四、练习:已知两角夹边作三角形
五、尺规作图与全等判定对应
已知∠α,∠β,线段c,作△ABC
(1)作∠DAF = ∠α
(2)截取AB = c
(3)作∠ABE = ∠β
依据:ASA
作角等于已知角 → SSS
已知三边 → SSS
已知两边夹角 → SAS
已知两角夹边 → ASA
六、课堂练习
七、课后作业
练习1:能唯一画三角形 → A
练习2:作图痕迹 → D
练习3:作等腰三角形
练习4:综合作图(∠PBC=45°)
教材课后习题
练习册本课时习题
五、教学反思
1. 复习导入环节,从"已知三边作三角形(SSS)"出发,引出"作一个角等于已知角",这种从已知到未知的引入方式是否自然?学生是否能快速想到"把角放到三角形中,再构造全等三角形"这一思路?
2. 在讲解"作一个角等于已知角"的步骤时,是否每一步都讲清楚了,学生是否能理解"为什么以C'为圆心、CD为半径作弧"?SSS原理的讲解是否到位,学生是否能独立说出证明过程?
3. 例4(作平行线)是将"作一个角等于已知角"与"同位角相等,两直线平行"结合,学生是否能理解这种"组合应用"的思路?是否掌握了两种作平行线的方法(同位角法、内错角法)?
4. 例5(已知两边及其夹角作三角形)和练习2(已知两角及其夹边作三角形)的讲解是否清晰?学生是否能区分SAS和ASA对应的不同作图方法?"尺规作图与全等判定对应关系"的总结表是否帮助学生建立了系统的知识网络?
5. 四道练习题中,第2题(作图痕迹识别)和第4题(综合作图)是否对学生来说难度较大?学生是否能准确识别"作一个角等于已知角"的步骤痕迹?综合题中"∠PBC = ∠C = 45°"这一关键条件学生是否能发现?
6. 本节课强调"用全等判定解释尺规作图",学生是否真正理解了这一核心思想,而不仅仅是机械记忆作图步骤?是否能在新的作图问题中自主运用全等判定来指导作图?
7. 本节课从基本作图→作平行线→作三角形→练习巩固,教学脉络是否清晰?板书设计是否清晰呈现了"尺规作图——全等判定"的对应关系?课后作业布置是否合理,是否需要增加作图练习?
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