内容正文:
第二十九章 圆 知识清单
依据人教版《义务教育教科书·数学》九年级上册(2024年版新教材)编写,供复习备考使用。
一、章知识概览
【学习内容】本章共三节:29.1圆的有关概念;29.2圆的有关性质(垂径定理、圆心角、圆周角);29.3弧长和扇形面积。本章系统研究圆的概念、性质及相关计算。
【考点地位】垂径定理、圆周角定理、弧长与扇形面积计算、圆内接四边形性质是中考几何的核心与必考内容,常作为解答题或综合题的重要部分。
【学习目标】①理解圆的有关概念及点与圆的位置关系;②掌握垂径定理、圆心角与弧弦关系、圆周角定理及其推论;③掌握弧长、扇形面积公式并能计算;④了解圆锥侧面积。
【知识结构图】一图速查本章全貌,下表按“章→节→核心知识点”三层呈现。
第二十九章 圆
29.1 圆的有关概念
圆是到定点距离等于定长的点的集合;点与圆位置关系:d>r在圆外、d=r在圆上、d<r在圆内
弦、直径、弧(优弧、劣弧、半圆)、等圆、等弧
不在同一直线上的三点确定一个圆;外接圆、外心;反证法
29.2 圆的有关性质
垂径定理:垂直于弦的直径平分弦及其所对的两条弧
同圆或等圆中,圆心角、弧、弦之间的相等关系
圆周角定理:一条弧所对圆周角等于它所对圆心角的一半
推论:同弧等弧圆周角相等;直径所对圆周角是直角;圆内接四边形对角互补
29.3 弧长和扇形面积
弧长 l=;扇形面积 S==lR
圆锥侧面积 S侧=πrl(r底面半径,l母线)
二、核心公式定理
【速查表】本章核心概念、定理、公式集中列表如下,逐条对照教材,复习时以表代翻书。
名称
公式·定理·性质内容
说明与易错提示
点与圆的位置关系
d>r在圆外;d=r在圆上;d<r在圆内(d为点到圆心距离)
由 d 与 r 的大小判断
垂径定理
垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧
常配合勾股定理求弦长、半径
圆心角定理
同圆或等圆中,相等的圆心角所对弧相等、所对弦相等
三组量(圆心角、弧、弦)知一推二
圆周角定理
注意是同一条弧所对
直径的推论
半圆(直径)所对圆周角是直角;90°圆周角所对弦是直径
见直径常连出直角
圆内接四边形
对角互补(∠A+∠C=180°,∠B+∠D=180°)
外角等于它的内对角
弧长公式
n 为圆心角度数
扇形面积
两个公式都要会用
圆锥侧面积
S侧=πrl(r底面半径,l母线)
侧面展开图是扇形
三、考点知识梳理
(一)29.1 圆的有关概念
【圆的定义】在一个平面内,线段 OP 绕它固定的端点 O 旋转一周,另一个端点 P 所形成的图形叫作圆。圆心为 O、半径为 r 的圆可以看成平面内所有到定点 O 的距离等于定长 r 的点的集合。
圆
【点与圆的位置关系】设⊙O 的半径为 r,点 P 到圆心的距离 OP=d,则:点 P 在圆外⇔d>r;点 P 在圆上⇔d=r;点 P 在圆内⇔d<r。
【有关概念】连接圆上任意两点的线段叫弦,经过圆心的弦叫直径;圆上任意两点间的部分叫弧,大于半圆的弧叫优弧,小于半圆的弧叫劣弧;能够重合的两个圆叫等圆,同圆或等圆中能够互相重合的弧叫等弧。
弦、直径与弧
【确定圆的条件】不在同一条直线上的三个点确定一个圆。经过三角形三个顶点的圆叫三角形的外接圆,其圆心(三边垂直平分线的交点)叫三角形的外心。
(二)29.2 圆的有关性质
【垂径定理】垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧。推论:平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧。
垂径定理
【圆心角、弧、弦的关系】在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等、所对的弦也相等;反过来,两组量中只要有一组相等,其余各组也分别相等。
圆心角、弧、弦的关系
【圆周角定理】一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半。推论:同弧或等弧所对的圆周角相等;半圆(或直径)所对的圆周角是直角,90°的圆周角所对的弦是直径。
圆周角定理
【圆内接四边形】圆内接四边形的对角互补,即∠A+∠C=180°,∠B+∠D=180°。
(三)29.3 弧长和扇形面积
【弧长公式】在半径为 R 的圆中,n°的圆心角所对的弧长。
【扇形面积】由组成圆心角的两条半径和圆心角所对的弧围成的图形叫扇形。半径为 R、圆心角为 n° 的扇形面积;又可用弧长表示为。
【圆锥的侧面积】圆锥的侧面展开图是一个扇形。设圆锥母线长为 l、底面圆半径为 r,则圆锥侧面积S侧=πrl,全面积 S全=πr(r+l)。
四、重点知识记忆方法
【记忆口诀】垂径定理:直径垂直弦,平分弦和弦两弧。圆周角:圆周角,圆心角的一半;直径对直角,直角对直径。弧长扇形:弧长nπR比180,扇形nπR²比360,也能二分之一弧长乘半径。圆内接四边形:对角互补。
【对比记忆】圆心角与圆周角对比如下表。
对比项
圆心角
圆周角
顶点位置
顶点在圆心
顶点在圆上,两边都与圆相交
与同弧关系
等于它所对弧的度数
等于所对圆心角的一半
同弧个数
唯一
有无数个,彼此相等
五、解题方法总结
题型1 垂径定理的应用
【解题方法】①作垂直于弦的直径(或过圆心作弦的垂线),得垂足为弦中点;②连接半径构造直角三角形;③用勾股定理:半径²=弦一半²+圆心到弦距离²,求弦长、半径或弦心距。
【数学思想】方程思想(设未知量列勾股方程)、数形结合思想。
题型2 圆周角定理及推论的应用
【解题方法】①见直径,连接出90°的圆周角;②找同弧所对的圆周角进行等角代换;③利用“圆周角=圆心角一半”进行角度换算;④圆内接四边形用对角互补求角。
【数学思想】转化思想(角的转化)。
题型3 弧长与扇形面积计算
【解题方法】①分清所求为弧长还是扇形面积;②套对应公式 l=、S=;③已知弧长和半径求扇形面积时用 S=lR 更方便。
【数学思想】公式化(模型)思想。
题型4 不规则图形面积(阴影面积)
【解题方法】①把阴影部分割补成规则图形(扇形、三角形、弓形);②用规则图形面积的和或差求;③弓形面积=扇形面积±三角形面积。
【数学思想】转化(割补)思想、数形结合思想。
六、易错点清单
【清单】逐条对照教材与常见易错情形,复习时先自查再对照下表。
常见易错点
正确做法
认为长度相等的弧是等弧
等弧必须能互相重合,不仅长度相等,还须在同圆或等圆中
垂径定理中漏记“弦不是直径”的限制
推论中被平分的弦不能是直径,否则不唯一确定
圆周角定理用错弧
圆周角必须与圆心角对着同一条弧,不能张冠李戴
求扇形面积时公式用混
弧长 l=,扇形 S= 或 S=½lR,注意分母不同
圆锥侧面展开扇形的半径误用
展开图扇形半径=圆锥母线 l,弧长=底面周长 2πr
圆内接四边形对角互补记成邻角
是对角(相对的两个角)互补,不是邻角
七、高频考点速记
①点与圆位置关系:d>r外、d=r上、d<r内。
②垂径定理:垂直于弦的直径平分弦及所对两条弧。
③圆周角等于同弧所对圆心角的一半;直径所对圆周角是直角。
④圆内接四边形对角互补。
⑤弧长l=,扇形面积S==lR。
⑥圆锥侧面积S侧=πrl。
八、学情自测
(一)选择题(每题2分,共5题)
1.如图,点A,B,C在上.若,则的度数是( )
A. B. C. D.
2.如图,A,B,C,D是上的四个点,,,则的度数是( )
A. B. C. D.
3.如图,为直径,弦于E,,则长为( )
A.1 B. C.2 D.
4.某文创团队用环保材料制作圆锥形灯罩.若该圆锥的母线长,侧面展开图是圆心角为的扇形,则这个圆锥的侧面积为( )
A. B. C. D.
5.“拧拉”是一种常用的乒乓球接发球技术.拧拉时,手肘保持不动,手腕绕手肘旋转划出一段圆弧.小明手腕到手肘的距离为,某次拧拉时手腕绕手肘旋转的角度为,小明手腕的运动路线长为( )
A. B. C. D.
(二)填空题(每空2分,共5题)
1.如图,点,,在上,若,则______度.
2.苏州园林中的月洞门(如图①),形如满月,通过“框景”手法将自然月华与人文意境交融,核心寓意是“圆满”、“圆融”与“天人合一”.某月洞门示意图如图②所示,其内廓由,线段,,四部分构成,,分别垂直于地面.经测量,该月洞门的最高点到地面的距离为分米,分米,分米,则所在圆的半径为_________分米.
3.如图,用一张半径为的扇形纸板做一个圆锥形帽子(接缝忽略不计),若做成的圆锥形帽子的底面半径为,则该扇形纸板的面积为__________.
4.如图,车轮的半径,车轮边缘上一点绕点转过的角,则劣弧的长为__________(结果保留).
5
(三)解答题(每题8分,共2题)
1. 如图,在⊙O 中,弦 AB=8,圆心 O 到弦 AB 的距离为3。求⊙O 的半径。
2. 如图,AB 是⊙O 的直径,弦 CD⊥AB 于 E,已知 CD=8,BE=2。求⊙O 的半径。
九、参考答案
【选择题】
1.【答案】D
解题步骤:
① ∵与是同弧所对的圆周角与圆心角,.
② ∵,
③∴.
【知识点睛】圆周角定理:一条弧所对的圆周角等于它所对圆心角的一半。见圆周角与圆心角对应同一弧,直接用∠圆心=2∠圆周角换算。
2.【答案】B
解题步骤:
①∵⌒BC=⌒DC,∴∠BAC=∠DAC(等弧所对的圆周角相等);
②∵∠BAD=25°,由圆周角定理及等弧关系,∠D=40°;
③故选B。
【知识点睛】圆周角与弧:同弧(或等弧)所对圆周角相等。由已知圆心角与圆周角关系(圆周角=圆心角的一半)求角。
3.【答案】B
解题步骤:
①为直径,,,
②,
③在中,.
【知识点睛】垂径定理:垂直于弦的直径平分弦。由半径、弦心距与半弦长构成直角三角形,用勾股定理求弦长。
4.【答案】A
解题步骤:
① 圆锥侧面展开图是扇形,扇形半径等于母线长30cm,扇形圆心角n=180°;
② 圆锥侧面积即该扇形面积,等于圆心角占周角的比例×πR²,即S=½×π×30²;
③ 计算得S=½×900π=450π cm²,选A。
【知识点睛】圆锥侧面积=侧面展开扇形面积:扇形半径=母线,圆心角已知时直接用S=(圆心角÷360)×πR²计算。
5.【答案】B
解题步骤:
① 根据题意可知,手腕的运动路线是一段圆弧,
②半径,圆心角,
③手腕的运动路线长:.
【知识点睛】弧长公式l=:n为圆心角度数,r为半径。代入手腕距离(半径)与旋转角度直接计算。
【填空题】
1.【答案】56
解题步骤:
①∵∠A是圆周角,∠O是同弧所对的圆心角;
②由圆周角定理,∠O=2∠A;
③∵∠A=28°,∴∠O=2×28°=56°。
【知识点睛】圆周角定理:同弧所对圆周角等于圆心角的一半;同弧(等弧)所对圆周角相等.做题先找弧与角的关系,直径所对圆周角是直角.
2.【答案】10
解题步骤:
①如图,AE⊥l,CD⊥l,AE=CD=3,DE=12。过圆心O作OF⊥AC于F,则AF=FC=6(垂径定理),弓高=21−3=18;
②设半径为R,则OF=R−18。在Rt△OAF中:R²=6²+(R−18)²,展开R²=36+R²−36R+324,解得36R=360,R=10。
【知识点睛】圆的实际应用(月洞门):把实际圆弧问题抽象为圆的弦、半径关系,用垂径定理+勾股定理求解。
3.【答案】300π
解题步骤:
① 圆锥形帽子底面半径为10cm,底面圆周长=2π×10=20π,它等于侧面展开扇形的弧长;
② 扇形半径等于圆锥母线长,即扇形半径=30cm;
③ 扇形面积=½×弧长×半径=½×20π×30=300π cm²。
【知识点睛】扇形做圆锥:扇形弧长=圆锥底面周长,扇形半径=圆锥母线;扇形面积=½×弧长×半径(即πrl)。
4.【答案】 cm
解题步骤:
①由题意可知,车轮半径,圆心角 .
②∴劣弧的长.
③.
【知识点睛】弧长公式:弧长l=(n为圆心角度数)。代入半径与圆心角直接计算。
5.【答案】90°
①设圆锥侧面展开图的圆心角为n°;
②圆锥底面周长=2πr=2π×1=2π;
③侧面展开图扇形的弧长=;
④由扇形弧长等于圆锥底面周长,得=2π;
⑤解得n=90;
⑥∴它的侧面展开图的圆心角为90°.
【知识点睛】圆锥侧面展开图是扇形:扇形半径=母线长,扇形弧长=底面圆周长=2πr。由弧长公式l=(l为母线长)建立方程求圆心角n,即n=360°×。
【解答题】
1. 解:过 O 作 OC⊥AB 于 C,则 AC=½AB=4。在 Rt△OAC 中,OA²=OC²+AC²=3²+4²=25,故 OA=5,即⊙O 的半径为5。
2. 解:设⊙O 半径为 R,连接 OC。由垂径定理 CE=½CD=4,OE=OB-BE=R-2。在 Rt△OCE 中:
OC²=OE²+CE²,即 R²=(R-2)²+4²,展开 R²=R²-4R+4+16,解得 4R=20,R=5。答:⊙O 的半径为5。
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