内容正文:
专题七 平移与旋转的综合应用
第一部分 核心方法论与知识体系构建 1
一、知识体系全景梳理 1
二、解题方法图表记忆法 1
三、奥数思维提升 2
第二部分 典型例题解构与解题策略精讲 3
考点一:在方格纸上按要求平移图形(确定方向与格数) 3
考点二:旋转的三要素(中心 / 方向 / 角度)与画图 5
考点三:利用平移求不规则图形的周长和面积 6
考点四:平移与旋转组合的图案设计 8
考点五:七巧板通过平移旋转拼图 9
第三部分 易错避坑指南 10
易错点 1:平移数格数错起点,把间隔当格数 10
易错点 2:旋转方向搞反,顺时针逆时针混淆 10
易错点 3:平移求周长漏算边,转化不完整 11
易错点 4:认为旋转改变图形大小,边长发生变化 11
易错点 5:七巧板拼图用翻转,超出平面变换范畴 11
第四部分 分层进阶专题精练 12
一、基础夯实篇(8 题) 12
二、能力进阶篇(7 题) 12
三、思维跃迁篇(5 题) 13
第五部分 精准解析 14
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第一部分 核心方法论与知识体系构建
一、知识体系全景梳理
本专题是人教版五年级上册图形变换的核心培优内容,围绕平移、旋转两种基本图形变换的操作与应用展开,涵盖方格平移作图、旋转三要素作图、平移法求周长面积、组合图案设计、七巧板拼图五大考点,建立 “变换认知 — 规范作图 — 实践应用 — 综合创作” 的完整几何变换体系,掌握等积转化、三要素定位、分步变换等核心方法,培养空间观念与几何操作能力,为后续图形运动与几何证明学习奠基。
知识模块
核心内容
关键方法
易错提醒
方格纸平移图形
平移的方向与距离判断,多次平移的分步描述,平移后数对变化规律
定点数格法、分步平移法
数格从顶点起点数错;平移方向描述颠倒,左右上下混淆
旋转三要素与作图
旋转中心、旋转方向、旋转角度三要素,绕定点旋转 90° 的规范作图
三要素定位法、直角对齐法
旋转中心找错;顺时针与逆时针方向搞反;旋转后边长度改变
平移法求周长面积
不规则图形通过平移转化为规则图形,周长与面积的等积计算
割补平移法、等积转化法
平移后周长多算或少算边;面积转化前后大小判断错误
平移旋转组合设计
图案中平移与旋转的识别,利用两种变换设计花边、装饰图案
变换分析法、分步创作法
组合变换只识别一种,忽略叠加变换;设计时图形大小发生改变
七巧板拼图变换
七巧板的组成,单块板的平移旋转操作,完整图案的拼组变换
分步拼组法、变换描述法
拼图时板块翻转超出平面旋转范畴;变换步骤描述遗漏三要素
二、解题方法图表记忆法
方法名称
适用题型
操作步骤
技巧口诀
定点数格法
方格平移作图
选图形关键点→数平移方向格数→描对应点连线
选顶点,数格数,平移后,连起来
三要素作图法
旋转画图题
定旋转中心→定方向角度→转边连线成形
定中心,明方向,转角度,连端点
割补平移法
不规则图形计算
凸边平移补齐→转化规则图形→套用公式计算
凹凸边,移一移,变成长方形好计算
变换分析法
图案变换识别
逐部分看变换方式→区分平移与旋转→标注三要素
平移看方向距离,旋转看中心角度
分步拼组法
七巧板拼图题
先定大块位置→调整小块角度→平移旋转拼合
先拼大,再拼小,转角度,移到位
三、奥数思维提升
1. 转化思想:不规则图形的规则化处理
核心要点:形状不规则的图形,可以通过平移线段、割补平移区块,转化成长方形、正方形等规则图形,周长和面积保持不变,用已学的公式就能快速计算。把陌生的不规则问题转化为熟悉的规则问题,化繁为简,是平移应用中最核心的数学思想。
示例:一个凹凸的 “阶梯状” 图形,横向线段上下平移、纵向线段左右平移,最终可以拼成一个完整的长方形,周长和原图形完全相等。不用分段累加所有边长,直接用长方形周长公式就能算出结果。
2. 不变思想:图形变换的等积等长特性
核心要点:平移和旋转都只改变图形的位置和方向,不改变图形的形状、大小、周长和面积,变换前后图形完全全等。抓住 “大小不变、仅位置改变” 的核心特征,就能快速解决变换后的周长、面积计算问题,体现变中抓不变的数学思想。
示例:把一个平行四边形沿高剪开,平移拼成一个长方形,形状变了但面积完全相等;一个三角形绕顶点旋转 90°,三条边的长度、三个角的大小都没有变化,周长和面积也保持不变。
3. 建模思想:图形变换的标准化模型
核心要点:所有的平移都可以用 “方向 + 距离” 两个参数描述,所有的旋转都可以用 “中心 + 方向 + 角度” 三要素描述,两类变换都有标准化的描述模型和作图步骤。掌握通用模型后,所有平移、旋转问题都可以套用同一套方法解决,体现建模思想。
示例:无论是平移三角形、平移四边形还是平移复杂图案,都遵循 “找关键点→平移对应点→顺次连线” 的统一步骤;无论是绕顶点旋转、绕边上一点旋转,都遵循三要素定位的通用模型。
4. 推理思想:多次变换的位置递推
核心要点:图形经过多次平移、旋转叠加后,可以根据每一次变换的参数,逐步推理出最终的位置和方向,无需实际动手操作。通过分步递推的逻辑推理,就能预判变换结果,培养严谨的空间推理能力。
示例:一个箭头先向右平移 5 格,再绕下端点顺时针旋转 90°,可以先推平移后的位置,再推旋转后的朝向,最终确定箭头指向左方。每一步变换都有依据,最终结果可推理得出。
5. 创想思想:变换规律的艺术应用
核心要点:平移和旋转是图案设计的两大核心手法,通过重复平移、定点旋转,可以创造出整齐、对称、富有韵律感的装饰图案。用数学的变换规律进行艺术创作,是数学知识在美学设计中的融合应用,体现数学的创想价值。
示例:把一个基础花纹向右重复平移,就能设计出连续花边;把一个花瓣绕中心点连续旋转 60°,就能画出一朵六瓣花。简单的基础图形,通过平移旋转就能创作出丰富精美的图案。
第二部分 典型例题解构与解题策略精讲
考点一:在方格纸上按要求平移图形(确定方向与格数)
典型例题 1(基础型)—— 平移方向与距离判断
题目:方格中三角形从位置 A 向右平移到位置 B,其中一个顶点从第 2 列移到第 7 列,这个三角形向右平移了几格?
思路点拨:
① 平移的格数看对应点移动的格数,用终点列数减起点列数;
② 起点第 2 列,终点第 7 列,移动格数:7-2=5 格;
③ 平移过程中所有顶点移动的格数完全相同。
【答案】5 格
【知识点睛】判断平移距离,只需数任意一组对应点之间的格数,所有点移动距离完全相等。
典型例题 2(提高型)—— 两次平移分步描述
题目:小房子先向下平移 3 格,再向右平移 4 格,说一说最终位置和原位置的相对关系。
思路点拨:
① 第一次向下平移 3 格,整体在原位置正下方 3 格处;
② 第二次向右平移 4 格,在第一次平移的基础上再向右移动 4 格;
③ 最终在原位置的右下方,横向右偏 4 格、纵向下偏 3 格。
【答案】在原位置的右下方,向右平移 4 格、向下平移 3 格
【知识点睛】多次平移可以分步描述,也可以合并为一次斜向的平移效果,总平移距离可分步验证。
典型例题 3(奥数型)—— 平移后数对变化规律
题目:方格中点 A 的数对是 (3,5),先向左平移 2 格,再向上平移 3 格,平移后点 A 的数对是多少?
思路点拨:
① 向左平移,列数减少,行数不变:3-2=1,第一次平移后数对为 (1,5);
② 向上平移,行数增加,列数不变:5+3=8;
③ 最终数对为 (1,8)。
【答案】
【知识点睛】平移对数对的影响:左右平移变列数,左减右加;上下平移变行数,上加下减。
考点二:旋转的三要素(中心 / 方向 / 角度)与画图
典型例题 1(基础型)—— 旋转三要素识别
题目:钟表的指针从 “3” 走到 “6”,请说出旋转的三要素分别是什么。
思路点拨:
① 旋转中心:钟表的表盘中心点,指针绕中心点转动;
② 旋转方向:钟表指针正常行走是顺时针方向;
③ 旋转角度:从 3 到 6 走过 3 大格,每大格 30°,共旋转 90°。
【答案】旋转中心是表盘中心,顺时针旋转 90°
【知识点睛】描述旋转必须包含三要素:旋转中心、旋转方向(顺时针 / 逆时针)、旋转角度,三者缺一不可。
典型例题 2(提高型)—— 绕点旋转 90° 作图步骤
题目:画出三角形绕直角顶点顺时针旋转 90° 后的图形,说一说作图步骤。
思路点拨:
① 先确定旋转中心为直角顶点,两条直角边为基准边;
② 将两条直角边分别绕顶点顺时针旋转 90°,保持长度不变,画出对应边;
③ 连接两条新边的另外两个端点,得到旋转后的三角形。
【答案】
【知识点睛】旋转作图核心:先转关键边,保证长度不变,再连接端点形成完整图形。
典型例题 3(奥数型)—— 多次旋转位置推理
题目:一个箭头朝上,先绕下端点顺时针旋转 90°,再逆时针旋转 180°,最终箭头朝向哪个方向?
思路点拨:
① 第一次顺时针转 90°,箭头从朝上变为朝右;
② 第二次逆时针转 180°,方向相反,朝右变为朝左;
③ 最终箭头朝向左边。
【答案】朝左
【知识点睛】多次旋转可分步递推,顺时针和逆时针旋转相同角度可以相互抵消。
考点三:利用平移求不规则图形的周长和面积
典型例题 1(基础型)—— 平移法求周长
题目:一个阶梯状图形,横向总长 6 厘米,纵向总宽 4 厘米,通过平移法求它的周长。
思路点拨:
① 把所有横向的凹边向上平移、凸边向下平移,最终拼成一条总长 6 厘米的上边和一条总长 6 厘米的下边;
② 把所有纵向的边左右平移,拼成两条 4 厘米的侧边;
③ 最终转化为长 6 厘米、宽 4 厘米的长方形,周长 =(6+4)×2=20 厘米。
【答案】20 厘米
【知识点睛】阶梯状、凹凸状的不规则图形,通过平移线段可转化为长方形,周长与对应长方形相等。
典型例题 2(提高型)—— 割补平移求面积
题目:一个长 10 厘米、宽 6 厘米的长方形,左侧挖去一个边长 2 厘米的正方形,平移到右侧补上,求最终图形的面积。
思路点拨:
① 把左侧挖去的正方形向右平移,补到右侧空缺处;
② 平移前后图形的总面积不变,没有增加也没有减少;
③ 面积等于原长方形面积:10×6=60 平方厘米。
【答案】60 平方厘米
【知识点睛】割补平移只改变图形形状,不改变总面积,是等积变换的典型应用。
典型例题 3(奥数型)—— 阴影部分面积计算
题目:边长 8 厘米的正方形内,有一条弯曲的阴影带,左右宽度都是 2 厘米,通过平移法求阴影面积。
思路点拨:
① 将两侧的空白部分向中间平移,可拼成一个边长为 8-2=6 厘米的空白正方形;
② 阴影面积等于大正方形面积减去空白正方形面积;
③ 计算:8×8 - 6×6=64-36=28 平方厘米。
【答案】28 平方厘米
【知识点睛】形状不规则的阴影区域,通过平移空白部分转化为规则图形,间接求出阴影面积。
考点四:平移与旋转组合的图案设计
典型例题 1(基础型)—— 图案变换类型判断
题目:升国旗时,国旗的运动属于什么变换?电风扇扇叶的转动属于什么变换?
思路点拨:
① 国旗沿竖直方向向上移动,形状方向都不变,属于平移;
② 扇叶绕中心轴转动,方向发生改变,属于旋转;
③ 二者分别对应两种基本图形变换。
【答案】平移;旋转
【知识点睛】平移只改位置不改方向,旋转既改位置也改方向,是区分两种变换的核心标志。
典型例题 2(提高型)—— 花边图案设计原理
题目:一排连续的爱心花边图案,是由一个基础爱心通过什么变换得到的?
思路点拨:
① 每个爱心的形状、大小、朝向完全相同,只是位置依次向右移动;
② 符合平移 “方向不变、距离相等” 的特征;
③ 是基础爱心通过连续向右平移得到的图案。
【答案】平移变换
【知识点睛】连续重复的花边、条纹图案,大多是通过平移变换设计而成的。
典型例题 3(奥数型)—— 复合变换设计风车
题目:用一个直角三角形设计一个四叶风车,需要用到什么变换?具体怎么操作?
思路点拨:
① 需要用到旋转变换,以直角的顶点为旋转中心;
② 将三角形依次顺时针旋转 90°、180°、270°;
③ 四个三角形组合在一起,就形成了四叶风车图案。
【答案】旋转变换,绕公共顶点依次旋转 90° 得到
【知识点睛】放射状、花瓣状的对称图案,通常是通过绕中心点连续旋转设计而成的。
考点五:七巧板通过平移旋转拼图
典型例题 1(基础型)—— 七巧板组成认知
题目:一套七巧板一共有几块板?分别包含哪些图形?
思路点拨:
① 一套标准七巧板共有 7 块板;
② 包含 5 个三角形(2 大、1 中、2 小)、1 个正方形、1 个平行四边形;
③ 所有板块都可以通过平移、旋转拼出不同图案。
【答案】7 块;5 个三角形、1 个正方形、1 个平行四边形
【知识点睛】七巧板是经典的平面拼组学具,所有拼组都只用到平移和旋转两种平面变换。
典型例题 2(提高型)—— 单块板的变换描述
题目:用七巧板的小三角形拼正方形,两个小三角形需要经过怎样的变换才能拼合?
思路点拨:
① 先将其中一个小三角形绕直角顶点旋转 180°,使两条斜边对齐;
② 再将旋转后的三角形向另一个三角形平移,使斜边完全重合;
③ 经过一次旋转加一次平移,两个小三角形就拼成了一个正方形。
【答案】旋转 + 平移
【知识点睛】七巧板拼组大多需要结合旋转调整方向、平移调整位置,两步操作完成拼合。
典型例题 3(奥数型)—— 长方形拼组变换
题目:用一套七巧板拼一个长方形,说一说大块三角形的变换方式。
思路点拨:
① 先将两个大三角形分别放在左右两侧,直角朝内;
② 右侧大三角形需要先绕直角顶点逆时针旋转 90°,再向左平移;
③ 其余板块通过平移、旋转填充中间区域,最终拼成长方形。
【答案】示例:右侧大三角形逆时针旋转 90° 后向左平移,其余板块依次平移旋转填充
【知识点睛】复杂拼组先定位大块,再调整小块,每一步都可以用平移、旋转准确描述。
第三部分 易错避坑指南
易错点 1:平移数格数错起点,把间隔当格数
错误示例:数平移格数时,从起点所在格子开始数,导致多算 1 格,平移距离判断错误。
正确分析:平移格数是对应点之间的间隔数,要从起点的下一格开始数,数到终点位置为止。
修正方法:选一个顶点作为参照点,数它从原位置到新位置移动了几格,数的时候指尖逐格移动计数。
易错点 2:旋转方向搞反,顺时针逆时针混淆
错误示例:钟表指针转动方向说成逆时针,或者画图时把顺时针旋转画成逆时针。
正确分析:和钟表指针转动方向一致的是顺时针,相反的是逆时针,二者旋转方向完全相反。
修正方法:想不准就类比钟表,指针走的方向就是顺时针,反过来就是逆时针。
易错点 3:平移求周长漏算边,转化不完整
错误示例:阶梯图形平移求周长,只平移了横向的边,漏掉纵向的边,算出来的周长比实际小。
正确分析:所有凸出、凹进的边都要分别平移,横向、纵向两个方向都要转化完整,再套公式计算。
修正方法:分横、竖两个方向分别平移验证,确认所有边都纳入转化,没有遗漏。
易错点 4:认为旋转改变图形大小,边长发生变化
错误示例:图形旋转后,误以为边长变长或变短,计算周长时数值发生改变。
正确分析:旋转只改变图形的方向和位置,不改变形状和大小,所有边长、周长、面积都和原来完全相等。
修正方法:旋转作图后,测量对应边的长度,验证长度不变,确认旋转前后图形全等。
易错点 5:七巧板拼图用翻转,超出平面变换范畴
错误示例:拼七巧板时把板块翻过来,用到了翻转(轴对称),不属于平移旋转的平面变换。
正确分析:小学阶段七巧板拼组只在平面内平移、旋转,不允许翻面,所有板块正面朝上。
修正方法:拼组时只调整位置和方向,不翻转板块,所有操作都在同一平面内完成。
第四部分 分层进阶专题精练
一、基础夯实篇(8 题)
1. 平移只改变图形的________,不改变图形的形状和________。
2. 旋转的三要素是________、________、________。
3. 计算不规则图形的周长,可以通过______线段的方法转化成长方形计算。
4. 判断:旋转后的图形,形状和大小都没有变化。( )
5. 七巧板一共有________块板,其中三角形有______块。
6. 点 (4,3) 向右平移 3 格后,数对变为________。
7. 判断:利用平移割补图形,面积会发生变化。( )
8. 钟表指针从数字 2 走到数字 5,顺时针旋转了______度。
二、能力进阶篇(7 题)
9. 一个长方形长 8 厘米、宽 5 厘米,把它向右平移 3 厘米后,新长方形的周长是多少厘米?
10. 画出边长 3 厘米的正方形,绕左下角顶点逆时针旋转 90°后的图形。
11. 一个阶梯状图形,横向总长 10 厘米,纵向总宽 6 厘米,它的周长是多少厘米?
12. 判断:风车转动是平移现象。( )并说明理由。
13. 点 A 的数对是 (5,2),先向上平移 4 格,再向左平移 2 格,最终数对是多少?
14. 用平移法说明:周长相等的两个不规则阶梯图形,面积一定相等吗?为什么?
15. 一套七巧板中,两个小三角形通过________和______可以拼成一个平行四边形。
三、思维跃迁篇(5 题)
16. 一个长 12 厘米、宽 8 厘米的长方形,从左边剪去一个宽 2 厘米的小长方形,平移到右边,新图形的面积是多少?周长发生了什么变化?
17. 一个箭头先顺时针旋转 90°,再顺时针旋转 90°,再逆时针旋转 180°,最终箭头和原方向相比有变化吗?
18. 边长为 10 米的正方形草地,中间有一条宽 1 米的弯曲小路,两侧是草坪,用平移法求草坪的总面积。
19. 用一个基础图形设计一组花边,至少用到平移和旋转两种变换,说一说你的设计方案。
20. 用七巧板拼一个三角形,最大的那块三角形不动,其余六块需要通过什么变换拼到对应位置?
第五部分 精准解析
一、基础夯实篇解析
1. 【答案】位置;大小
思路点拨:
① 平移的本质是位置移动,图形本身的形状、大小、方向都不改变。
【知识点睛】平移的基本特征。
2. 【答案】旋转中心;旋转方向;旋转角度
思路点拨:
① 描述一次旋转必须包含这三个要素,缺一不可。
【知识点睛】旋转的三要素识记。
3. 【答案】平移
思路点拨:
① 平移线段可以把不规则的边转化为整齐的长方形边长。
【知识点睛】平移法求周长的核心思路。
4. 【答案】
思路点拨:
① 旋转属于全等变换,只改变方向和位置,不改变形状大小。
【知识点睛】旋转的不变性特征。
5. 【答案】7;5
思路点拨:
① 七巧板共 7 块,包含 5 个三角形、1 个正方形、1 个平行四边形。
【知识点睛】七巧板的基本组成。
6. 【答案】
思路点拨:
① 向右平移,列数增加,行数不变;
② 4+3=7,行数 3 保持不变。
【知识点睛】平移对数对的影响规律。
7. 【答案】
思路点拨:
① 割补平移是等积变换,面积大小保持不变。
【知识点睛】平移的等积特性。
8. 【答案】90
思路点拨:
① 钟面上每大格对应 30°,从 2 到 5 共 3 大格;
② 3×30°=90°。
【知识点睛】钟表旋转的角度计算。
二、能力进阶篇解析
9. 【答案】26 厘米
思路点拨:
① 平移不改变图形的形状和大小,周长和原长方形相等;
② 长方形周长 =(长 + 宽)×2;
③ 代入计算:(8+5)×2=26 厘米。
【知识点睛】平移前后图形周长不变。
10. 【答案】作图略
思路点拨:
① 确定左下角顶点为旋转中心;
② 将两条邻边分别逆时针旋转 90°,保持 3 厘米长度不变;
③ 连接另外两个端点,补全正方形。
【知识点睛】绕顶点旋转 90° 的规范作图。
11. 【答案】32 厘米
思路点拨:
① 通过平移线段,转化为长 10 厘米、宽 6 厘米的长方形;
② 周长 =(长 + 宽)×2;
③ 计算:(10+6)×2=32 厘米。
【知识点睛】阶梯图形的平移法求周长。
12. 【答案】,理由:风车绕中心轴转动,方向不断改变,属于旋转现象,不是平移。
思路点拨:
① 平移方向不变,旋转方向改变;
② 风车转动方向持续变化,是旋转现象。
【知识点睛】平移与旋转的区分判断。
13. 【答案】
思路点拨:
① 向上平移 4 格,行数加 4:2+4=6;
② 向左平移 2 格,列数减 2:5-2=3;
③ 最终数对为 (3,6)。
【知识点睛】两次平移后的数对变化计算。
14. 【答案】不一定相等。周长相等只能说明转化后的长方形长宽和相等,但凹凸程度不同,面积可能不同。
思路点拨:
① 平移法只能转化周长,面积和图形的凹凸程度有关;
② 同样的外轮廓,凹进去越多,面积越小。
【知识点睛】周长与面积的概念辨析,平移法的适用范围区分。
15. 【答案】平移;旋转(顺序可互换)
思路点拨:
① 先旋转调整方向,再平移拼合,或者先平移再旋转均可。
【知识点睛】七巧板拼组的基本变换方式。
三、思维跃迁篇解析
16. 【答案】面积 96 平方厘米,周长不变
思路点拨:
① 割补平移是等积变换,面积 = 原长方形面积:12×8=96 平方厘米;
② 左边剪去的竖边和右边补上的竖边长度相等,上下边总长度也不变;
③ 因此周长和原长方形相同,没有发生变化。
【知识点睛】平移割补的面积与周长变化分析。
17. 【答案】没有变化,和原方向一致
思路点拨:
① 两次顺时针各 90°,合计顺时针旋转 180°;
② 再逆时针旋转 180°,二者相互抵消;
③ 相当于没有旋转,方向和原来相同。
【知识点睛】多次旋转的叠加效果推理。
18. 【答案】81 平方米
思路点拨:
① 把两侧草坪向中间平移,可拼成一个边长为 10-1=9 米的正方形;
② 草坪面积等于新正方形面积;
③ 计算:9×9=81 平方米。
【知识点睛】平移法解决不规则阴影/空白面积问题,通过拼接转化为规则图形简化计算。
19. 【答案】示例:先画一个基础爱心,绕下端点顺时针旋转 90° 得到第二个爱心;再把这一组爱心连续向右平移,就得到带有旋转变化的花边图案。
思路点拨:
① 先用旋转得到一组基础单元;
② 再用平移实现连续重复的花边效果;
③ 两种变换结合,图案更丰富。
【知识点睛】平移旋转组合的图案设计应用。
20. 【答案】其余六块都需要通过平移调整位置,部分板块需要通过旋转调整方向,最终拼合到对应位置。
思路点拨:
① 所有板块都需要平移移动到对应位置;
② 方向不一致的板块还需要先旋转调整角度;
③ 全程只用到平移和旋转两种平面变换。
【知识点睛】七巧板拼组的变换方式综合分析。
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