内容正文:
运动想象 · 讲学案
一 学习目标 · 重难点 · 知识框架
知识与技能
1. 能说出点动成线、线动成面、面动成体,并举出一个生活中的例子对上号。
2. 会判断一个运动是平移、旋转还是翻折,能说清平移看方向与距离、旋转看绕哪个点转多少。
3. 知道长方形绕一条边转一圈得圆柱、直角三角形绕一条直角边转一圈得圆锥、半圆绕直径转一圈得球,并能指出圆柱、圆锥的高与底面半径分别来自原图形的哪条边。
过程与方法(能力)
1. 经历「看笔尖划过 → 看雨刷器扫过 → 看纸片转出立体图形」这一过程,学会在脑子里把运动演一遍。
2. 形成先看动的是点、线还是面的习惯,你能由动的对象推出留下的图形。
3. 拿到一个没见过的立体图形,你会反过来问它是怎么动出来的,把立体图形拆回平面图形。
情感态度与核心素养
1. 体会图形可以由运动产生,运动前后形状与大小不变,变的是位置(空间观念)。
2. 在脑子里把平面图形转一圈,不看模型也能说出转出来是什么,这一步叫想象(几何直观)。
3. 知道雨刷器、旋转门、风车这些身边的东西里就藏着图形的三种运动,数学并不只在课本里(应用意识)。
知识模块
核心内容
对应题型
点线面体
点动成线,线动成面,面动成体
说出什么动成了什么
平移
沿某个方向移动一段距离,看方向与距离
判断运动方式
旋转
绕一个固定的点转过一定的角度,看绕谁、转多少
判断运动方式
翻折
沿一条直线翻过去,翻过去的两部分能重合
判断运动方式
旋转成体
长方形转出圆柱,直角三角形转出圆锥,半圆转出球
由平面图形想立体图形
平移成体
一个圆沿垂直方向平移,留下的轨迹是圆柱
同一几何体的第二种做法
二 情境导入 · 问题驱动
下雨天坐在车里,你看前挡风玻璃上的雨刷器:它是一条杆,来回摆动,扫过的地方却是整整一片。
再看教室的推拉窗:整扇窗沿着轨道滑过去,窗还是那扇窗,只是换了地方。
把一张长方形卡片穿在铅笔上,快速一转,你眼前出现的是一个上下一样粗的立体图形。
三件事看着不相干,其实说的是同一句话:图形一动,就造出了新的图形。
这节课就一个问题:图形动起来之后会变成什么?动的时候,什么变了,什么没变?
探究活动 先看小的动,再看大的动
把笔尖按在纸上,沿着直尺快速划过去,纸上留下的是什么?再沿着弯的路径划一遍,留下的又是什么?
拿一支粉笔平放在桌上,让它沿着与自身垂直的方向平移一小段,它蹭过的地方是什么样子?
把一张长方形卡片绕着它的一条边转一整圈,闭上眼睛在脑子里演一遍:它最后变成了什么几何体?再把卡片换成直角三角形、半圆,各想一遍。
猜想:点动成 ____________,线动成 ____________,面动成 ____________。
三 核心概念 · 想象方法
1 概念辨析:三种运动与点线面体
辨析点
正确表述
常见误解 / 反例
平移
图形沿某个方向移动一段距离,看两样:方向、距离
把电梯的上下当成旋转(×)
旋转
图形绕着一个固定不动的点转过一定的角度,看三样:绕哪个点、转多少、往哪边转
把雨刷器、钟摆当成平移(×)
翻折
把图形沿着一条直线翻过去,翻过去的两部分能完全重合
认为翻折之后形状变了(×)
运动前后
形状与大小都不变,变的是位置
觉得转过之后面积变大了(×)
点线面体
点动成线,线动成面,面动成体
认为只有长方形才能转成体(×)
2 想象三步与旋转成体
想象三步
定对象:你要看清楚动的是点、是线,还是面。
看轨迹:它沿着什么方向平移,还是绕着什么转动。
说结果:动完之后留下的图形叫什么名字。
对着第二步说一说:绕哪条直角边转,哪条就是圆锥的高。换成绕另一条直角边转,得到的还是同一个圆锥吗?
(1) 长方形绕它的一条边转一圈:那条不动的边成了圆柱的高,与它相邻的那条边扫出一个圆,成了底面。得到圆柱。
(2) 直角三角形绕它的一条直角边转一圈:被绕的那条直角边是高,另一条直角边扫出底面,斜边扫出侧面。得到圆锥。
(3) 半圆绕它的直径转一圈:直径不动,半圆弧扫出一个球面。得到球。
(4) 换一条路也能得圆柱:一个圆沿着与圆面垂直的方向平移一段距离,它走过的整条轨迹也是圆柱。这段平移的距离就是圆柱的高。
四 例题精讲 · 变式训练 · 一题多解
题型一 三种运动的辨别
【例1】 ★
考查:平移、旋转、翻折的辨别;方法:找不动的点—看整体怎么动—对号入座
下面这些运动,分别属于平移、旋转、翻折中的哪一种:推拉窗的窗扇、钟表上的分针、翻开课本的书页、电梯的上下、风车的叶片、拧开瓶盖。
思路分析
判断之前只看两件事:有没有一个始终不动的点,图形是不是整体沿着一个方向挪。
有一个点(或一条线)从头到尾没动,多半是旋转;整体换位子,各点移动的方向和距离都一样,是平移;翻过去能和原来重合,是翻折。
规范解答
1. 推拉窗的窗扇:整扇窗沿轨道移动,方向不变,是平移。
2. 钟表上的分针:一端固定在中心,绕着中心转,是旋转。
3. 翻开课本的书页:书页绕着装订线翻过去,是翻折。
4. 电梯的上下:整体沿竖直方向移动,是平移。
5. 风车的叶片:绕中间的轴转动,是旋转。
6. 拧开瓶盖:绕瓶口的中心转动,是旋转。
7. 检验:平移的那两个,图形上每一点移动的方向和距离都一样;旋转的那三个,都有一个点或者一条轴没动。分完回头各看一眼,都对得上。
反思:认不准就找那个不动的点。有不动的点,是旋转;没有,整体挪位子的就是平移。
【变式1】 ★
考查:三种运动的辨别迁移
说出下面各属于平移、旋转、翻折中的哪一种:滑滑梯上的小朋友、汽车的方向盘、把一张纸对折、抽屉的拉出、教室门的开与关、传送带上的行李。
提示:先找有没有一个点或者一条线始终没动。门是绕着门轴转过去的,它不是平移。
题型二 点动成线、线动成面、面动成体
【例2】 ★★
考查:由运动的对象判断留下的图形;方法:定对象—看轨迹—命名
说出下面各是什么动成了什么:①笔尖在纸上划过;②汽车雨刷器来回摆动;③一支粉笔平放在桌上沿垂直方向平移一小段;④一张长方形纸片绕它的一条边转一整圈。
思路分析
先认出动的是点、是线还是面,再看它留下的痕迹。
动的东西越大一号,留下的图形也越大一号:点动出线,线动出面,面动出体。
规范解答
1. ①笔尖可以看成点,移动后留下一条线:点动成线。
2. ②雨刷器可以看成一条线段,绕着一端摆动,扫过一片扇形的面:线动成面。
3. ③粉笔可以看成一条线段,沿垂直方向平移,蹭出一片长方形的面:线动成面。
4. ④长方形是一个面,绕一条边转一圈,围成一个圆柱:面动成体。
5. 检验:四件事里动的对象从点到线再到面,留下的图形也跟着从线到面再到体。次序对得上,就不会把线动成面说成点动成线。
反思:认不准就问一句:动的是点、线还是面?把动的对象认出来,结果往上加一号就出来了。
【变式2】 ★★
考查:点线面体的迁移
说出下面各是什么动成了什么:夜空里流星划过留下的光痕;拖地时拖把杆扫过的地面;一张半圆形纸片绕它的直径转一整圈。
提示:先说出动的那个东西可以看成点、线还是面,再把结果往上加一号。
题型三 旋转成体:指出底面半径与高
【例3】 ★★
考查:由平面图形旋转得到立体图形,并指认底面半径与高;方法:找不动的边—看谁扫出底面—命名与指认
一张长方形纸片,长是5、宽是3。让它绕着长边那条边转一整圈,得到什么几何体?这个几何体的底面半径是多少,高是多少?
思路分析
转之前先定两件事:哪条边从头到尾没动,哪条边在扫圆。
绕长边转,长边没动,它就是圆柱的高;宽边绕着它转,扫出一个圆,宽边的长度就是这个圆的半径。
规范解答
1. 绕长边转,长边不动,它是圆柱的高,高是5。
2. 与长边相邻的宽边绕着转,扫出圆柱的底面,底面半径是3。
3. 得到的几何体是圆柱。
4. 检验:高5、底面半径3,正好是原来长方形的两条边,一条不多一条不少。转出来的形状上下一样粗,两头是圆,符合圆柱的样子。
5. 答:得到圆柱,底面半径是3,高是5。
反思:绕哪条边转,哪条边就是高;跟它垂直的那条边转出来的长度,就是底面半径。这句记牢,这类题不会再错。
【变式3】 ★★
考查:同一张纸绕不同的边转
还是这张长5、宽3的长方形纸片,这回让它绕着宽边那条边转一整圈。得到的还是圆柱吗?底面半径和高各是多少?
提示:绕哪条边转,哪条边就是圆柱的高。这一回不动的是宽边,扫圆的是长边。
题型四 一题多解:造一个圆柱的两条路
【例4】 ★★★
考查:旋转成体与平移成体两条路径;方法:(旋转法)面绕边转 / (平移法)圆沿垂直方向平移
不拿现成的圆柱,只用运动的方法,你能造出一个圆柱吗?写出两种不同的做法,并说清每种做法里圆柱的高是怎么来的。
思路分析
同一个几何体,可以换一种运动重新做出来。想两种做法,就从两种运动里各挑一种。
一种是让一个面转,一种是让一个面平着走。做出来的东西一样,说法不同。
方法一 · 旋转法(面绕边转)
(1) 拿一个长方形,绕它的一条边转一整圈。
(2) 那条不动的边就是圆柱的高;与它相邻的边扫出底面圆,长度就是底面半径。
(3) 转完得到的几何体是圆柱。
方法二 · 平移法(圆沿垂直方向走)
(1) 拿一个圆,让它沿着与圆面垂直的方向平移一段距离。
(2) 这个圆本身就是圆柱的底面,它平移走过的那段距离就是圆柱的高。
(3) 圆经过的每一个位置叠在一起,留下的轨迹也是圆柱。
方法对比:方法一讲的是转:一个面绕着一条边转,转出的是曲面围成的体;方法二讲的是走:一个底面沿着一个方向平移,走完留下的整条轨迹。两条路做出来的东西一样,只是一个用旋转说,一个用平移说。
反思:下次碰到一个没见过的立体图形,你可以反过来问:它是绕什么转出来的,或者是哪个面平移出来的。
五 易错点 · 误区辨析
下面这几条都来自真实作业。先自己试着改错,再对照右栏。
常见错解
错因剖析
正确做法 / 避坑要点
把雨刷器、钟摆的摆动说成平移
只看它摆来摆去,没去找那个不动的点
先找固定的一端:有一端不动就是旋转,绕着它转出的是面
长5、宽3的长方形绕长边转,答成高为3、底面半径为5
把「绕哪条边」和「谁是半径」搞反了
绕哪条边转,哪条就是高;与它垂直的那条才是底面半径
认为图形转过之后形状或大小变了
把位置的变化当成了形状的变化
平移、旋转、翻折只改位置,形状与大小都不变
把长方形绕它的一条对称轴转,说成转出圆柱
转的是平面内的一条线,不是在空间里绕边转
只有绕着图形的一条边(在空间里)转一圈,才能转成体
半圆绕直径转一圈,答成圆锥
看到「尖」的形状就往圆锥上靠
半圆弧转出来的是球面,得到的是球;圆锥只有直角三角形绕直角边转才出得来
避坑提醒
判断三种运动,先找那个不动的点:有,是旋转;没有,整体沿一个方向挪的是平移;翻过去能重合的是翻折。
旋转成体记三条:长方形转出圆柱,直角三角形转出圆锥,半圆转出球。
绕哪条边转,哪条边就是高。这一句能救回一大片题。
六 分层练习(请在留白处独立完成)
基础巩固 面向全体:辨别运动方式,记住点线面体
1. ★ 说出下面各属于平移、旋转、翻折中的哪一种:升旗时国旗的上升、商场里的旋转门、把一张纸对折、抽屉的拉出。
2. ★ 填空:点动成 ______,线动成 ______,面动成 ______。
3. ★ 一个长方形绕它的一条边转一整圈,得到什么几何体?
4. ★★ 判断下面的说法对不对,不对的改过来:一个图形经过平移以后,位置变了,形状和大小也变了。
能力提升 面向中等:绕不同的边转,结果要分开说
1. ★★ 一个直角三角形,两条直角边分别是3和4。绕着长为4的那条直角边转一圈,得到的圆锥高是多少、底面半径是多少?改成绕长为3的那条直角边转呢?
提示:绕哪条直角边转,哪条就是圆锥的高,另一条就是底面半径。两种转法要分开各答一遍。
2. ★★ 钟面上的分针从12走到3,它做的是平移还是旋转?绕着哪个点转?转过的部分扫出的是一个什么图形?
提示:分针的一端始终钉在钟面中心,看看这一路上是哪一个点没动。
3. ★★★ 一个半圆绕它的直径转一圈得到什么几何体?一个长方形绕它的一条边转一圈又得到什么几何体?说一说它们分别是怎么动出来的。
提示:一个动的是半圆弧,一个动的是长方形的边,先在脑子里各演一遍再下结论。
拓展挑战 面向较好:同一张纸转两次,比一比结果
1. ★★★ 一张长方形纸片,长6、宽4。绕长边转一圈得到圆柱A,绕宽边转一圈得到圆柱B。分别说出A与B的底面半径和高,再说一说哪个更粗。
提示:绕哪条边转,哪条就是高,另一条就是底面半径。更粗的那个,底面半径更大。
七 课堂小结 · 知识网络
· 点动成线,线动成面,面动成体。动的对象越大一号,留下的图形也越大一号。
· 三种运动:平移看方向与距离,旋转看绕哪个点、转多少,翻折看沿着哪条直线翻过去。
· 平移、旋转、翻折只改位置,形状与大小都不变。
· 旋转成体三例:长方形转出圆柱,直角三角形转出圆锥,半圆转出球。
· 绕哪条边转,哪条边就是高;与它垂直的那条边转出来的长度,就是底面半径。
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