内容正文:
第三章 图形的相似
第2课 探索三角形相似的条件
新版北师大数学九年级上册数学
第4课时 黄金分割
学习目标
1.通过观察五角星、故宫建筑等生活实例,能说出黄金分割的定义,识别黄金分割点和黄金比.
2.通过类比一元二次方程的解法,能独立推导出黄金比的数值,理解黄金比的由来.
3.通过分析黄金矩形和黄金分割作图的原理,能运用黄金分割的知识解决简单的实际问题,了解古今中外黄金分割的应用实例,感受数学的文化价值和美学价值,增强文化自信.
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
为什么0.618这个数字被称为“黄金”?
它藏在哪些我们熟悉的事物中,又如何用数学的方法找到它?
问题构建
第一站:国旗上的发现——从直觉到测量
同学们,每天我们都会仰望五星红旗.大家有没有想过,为什么国旗上的五角星看起来那么匀称、那么好看?
其实,这个我们每天都能看到的图形里,藏着一个困扰了人类几千年的数学秘密.今天,我们就从这里出发,一起去探索它!
问题构建
动手操作:测量与计算
问题1:请拿出手中的五角星学具,用直尺测量线段AB、AC、BC的长度(精确到 0.1cm),并计算比值,将结果记录在下方表格中.
线段名称 长度(cm) 比值计算
AB 7.4
BC 4.6 0.62
AC 2.8 ≈0.62
追问:观察你计算出的两个比值,你发现了什么规律?
两个比值相等,都等于0.62
问题构建
小亮打算从本章学习的相似三角形的角度展开研究,他对五角星中点进行了标记,并连接了线段CD.
问题2:你能在图中找出相等的角、相等的线段吗?
相等的角:
①∠A=∠B=∠E=∠K=∠G
②∠KLC=∠KCL=∠ALD=∠BHC等
③∠DLC=∠LCH=∠CHF=∠LDF等
相等的线段:
①AL=LK=KC=CB等
②LD=LC=CH=FH=DF
③AC=BL=KH=CG等
追问1:在图中找出相似比不同的两对相似三角形
△LDC∽△LEB;△ACD∽△AGC等
问题构建
追问2:小亮认为,,你同意他的看法吗?说说你的理由
依据刚才观察到的相似三角形△ACD∽△ABF, ∴,CD=CB,BF=AC
∴
第二站:数学家的思考——从现象到定义
当古人发现这个比例后,并没有停留在好看的直觉层面.数学家们开始思考:能不能给这个现象下一个准确的、普遍适用的数学定义?
对图形进行简化处理,聚焦线段AB上的数量关系开始研究
问题构建
问题3:刚才我们证明了请大家用自己的话描述一下这个等式的含义
较长线段AC与原线段AB的比,等于较短线段BC与较长线段AC的比
问题4:结合刚才的描述,你能尝试给黄金分割下一个准确的数学定义吗?
一般地,点C把线段AB分成两条线段AC和BC,如果 ,那么称线段AB被点C黄金分割,点C叫作线段AB的黄金分割点,AC与AB的比叫作黄金比.
追问:如果点C是线段AB的黄金分割点,那么一定有AC>BC吗?一条线段有几个黄金分割点?
不一定,一条线段有两个黄金分割点
问题构建
现在我们有了黄金分割的定义,但是这个“黄金比”到底是多少呢?我们能不能用数学的方法精确地计算出它的值?
第三站:破解黄金密码——从定义到计算
问题5:为了方便计算,我们通常设原线段AB的长度为1.如果设AC=x,那么 BC的长度是多少?
BC=AB-AC=1-x
追问1:把AC=x,BC=1-x代入你能得到一个关于x的一元二次方程吗?
x²=1×(1-x),即x²+x-1=0
协作破冰
追问2:请大家用求根公式解这个方程x²+x-1=0,你能得到几个根?
x₁=,x₂=
追问3:这两个根都符合题意吗?为什么?
x₂不符合题意,因为线段的长度不能为负数,所以舍去
追问4:现在我们可以得出黄金比的准确值了吗?它的近似值约等于多少?
黄金比 =≈0.618
我们用数学的方法精确地算出了黄金比.这个看似简单的数字,为什么会被无数人奉为最美比例呢?它在我们的生活中又有哪些体现呢?
协作破冰
第四站:建筑中的奇迹——从线段到矩形
黄金分割的美,不仅体现在线段上,更体现在由线段组成的图形中.其中最著名的,就是黄金矩形.让我们把目光投向古希腊的帕特农神庙,看看它是如何运用黄金矩形的
问题6:如果我们沿着帕特农神庙的外轮廓画一个矩形ABCD,然后以它的宽AD为边,在内部作一个正方形AEFD。请大家观察剩下的小矩形 EBCF,它和原来的大矩形ABCD有什么关系?
小矩形EBCF和大矩形ABCD相似
教师示范
追问1:如果两个矩形相似,那么它们的对应边成比例.请写出这个比例式,并结合正方形的性质进行化简.
因为BC=AE,所以
追问2:根据这个比例式,点E是线段AB的黄金分割点吗?为什么?
是.因为它满足黄金分割的定义
追问3:既然点E是AB的黄金分割点,那么等于黄金比.又因为AE=BC,所以等于多少?这说明矩形ABCD的宽与长的比是什么?
=这说明矩形ABCD的宽与长的比是黄金比
教师示范
追问4:现在你能给黄金矩形下一个定义吗?
宽与长的比等于黄金比的矩形叫做黄金矩形
其实,中国古代的工匠们早在帕特农神庙建成之前,就已经在建筑中运用了黄金分割的思想.比如北京故宫的太和殿,它的宽高比就非常接近黄金比.这说明了什么?
对美的追求是人类共同的天性,中国古代劳动人民有着非凡的智慧和审美能力
巩固拓展
第五站:尺规间的智慧——从理论到实践
通过今天的探索之旅,我们从一个简单的五角星出发,经历了观察、测量、猜想、证明、定义、计算、拓展、作图的完整过程,终于揭开了黄金分割的神秘面纱.
当堂检测
1.下列关于黄金分割的说法中,正确的是( )A.黄金分割点把线段分成相等的两段
B.黄金比的近似值是0.618
C.一条线段只有一个黄金分割点
D.黄金分割只存在于建筑和艺术中
B
黄金比近似值是0.618的理由是什么?
当堂检测
2.已知点C是线段AB的黄金分割点,且 AC>BC,AB=10cm,则AC=______cm(结果保留根号)
5(-1)
要是没有AC>BC的条件?AC会等于多少?
5()
当堂检测
3.已知线段AB=7cm,用尺规作图的方法作出它的一个黄金分割点C(保留作图痕迹,不写作法),并计算AC的长度(结果保留根号)
AC=cm
或 AC=)cm
当堂检测
4.如图,在△ABC中,AB=AC,D是边AC上一点,且BC=BD=AD,这样的△ABC称为“黄金三角形”.图中哪些线段的长度与黄金比有关系?
图中与黄金比有关的线段长度关系包括:
AB与BC的比(或AC与BC的比)
AC与AD的比
AD与DC的比(或BD与DC的比,因BD=AD)
这些比例都等于黄金比
反思总结
1.今天我们学习了黄金分割,你能用自己的话说说什么是黄金分割吗?黄金比是多少?
2.我们是如何从五角星的观察出发,一步步推导出黄金比的?这个过程中用到了哪些以前学过的知识?
3.黄金分割在生活中有哪些应用?你觉得学习黄金分割有什么意义?
作业设计
一、基础巩固作业:
课本第71页 第1题
二、素养类作业
课本第74页 第12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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