摘 要:動點問題在中考中出現頻率很高,占分比例大,同時難度也不小,不少學生感覺綜合性太強,難以把握。通過多年的教學實踐,總結出了研究圖形明確條件,構建含t代入式、列出等量關系式,以及利用方程、函數式解決問題的四步法,效果十分不錯。
關鍵詞:中考數學;動點問題;思路探究
動點問題是中考里綜合性很強的一種高端題,占分比例大,它依據多樣化的幾何圖形,設計出動態化的幾何情境,需要學生通過分類、想象和畫圖等手段,正確找到其中的內在關系,再運用方程思想或函數思想解題,涉及數形結合、分類、轉化等多種數學思想。在這個復雜的過程中,充滿著挑戰,也充滿著智慧,如何才能讓學生順利掌握解題的思路與技巧?我在教學中總結了一套實用、有效的解題思路。
一、研究圖形,明確動點及其方向、速度
面對一道動點題,首先要做的就是研究其圖形,在圖上找到動點的出發點、路徑線段,以及運動方向(可以用筆在線段旁做上標記),這是解題的基礎。在進行這一步時,不必忙著看下面的題目要求,而要按照解題的思路,逐級進行。如做這樣一道題:
如圖1,△ABC是邊長為6的等邊三角形,動點F、E同時從A、B兩點出發,分別沿AB、BC勻速運動,點F、E運動的速度分別為1單位/s、2單位/s,當點E到達C時,F、E都停止運動,設運動時間為t(s)。則①當t=2時,判斷△BFE的形狀,并說明理由;②設△BFE的面積為S,求S與t的函數關系;③作EM平行于BA,交AC于點M,連接FM,當t為何值時,△AFM∽△FME。
對此,需要先在圖中找到F、E點,以及F、E兩點分別沿線段AB、BC勻速運動的方向,掌握兩者的速度分別為1單位/s、2單位/s,并且當E運動到點C的時候,F、E都停止了運動。
如果把動點比作一個演員的話,這些內容將成為它表演的舞臺,我們只有對所有可利用的條件了然于胸,才能迅速找準、找對之后的求證和計算之路。
在教學動點問題的初期,這一步可以利用幾何畫板作輔助展示,將一些題設和圖中沒有給出的情況,也畫出來,以提高學生的空間想象力和作圖能力。
二、以含時間t的代入式表示相關的線段
研究圖形完畢,掌握了相關的已知條件之后,隨即便要運用數形結合的思想,將與問題相關的線段(動點運動的路程以及未走的路程)都用含有時間t的代入式來表示。這個代入思維,在較復雜的題目中,常要依據圖形的特點進行形與數的轉換,以構建代入式。上面的題目比較簡單,只需觀察線段之間的關系,即可獲得如下結論,用代入式表述為:
AF=t,FB=6-t,BE=2t,EC=6-2t
則相關的四條線段均用含時間t的代入式表示完畢,在中考中,解決了這一步就可以拿到1分。其中的重點在于關注學生對圖形的性質和數量關系的理解,只有比較全面地掌握了相關的幾何知識,才能在遇到之時毫無阻礙、手到擒來。因此,圖形性質、定理等知識的歸類、梳理,應當成為動點教學的重點之一。
在例題中,對于①問,只要解決了這關鍵的一步,問題也就基本解決了:當t=2時,BF=6-2=4,BE=2×2=4,
基于FB=BE=4
又∵∠B=60°
∴△BFE是等邊三角形
三、借圖形相關知識列出等量關系
等量關系的建立,來自不變的靜態幾何關系,因此有不少教師在描述解決動點問題的關鍵詞時,都會用到“以靜制動”的提法。其實,就是無論動點怎么運動,都是在一定的圖形中,遵循一定條件進行的,要依賴于它們的某些基本性質與特征,于是運動的點才有了著落。故只要始終握住那些不動的量,再將變量置于其中,就能夠在動與不動之間建立方程式、函數式……
在②問中,涉及△BFE的面積問題,面積問題需要作高,這時底的定奪不是一成不變的,只要便于建立數學聯系,哪一個作為底都可以,通常將已知的線段作底。
于是作EH⊥BF,交BF于點H(圖2所示)
∵∠FBE=60°,∠BHE=90°
∴在△BHE中,EH=BE·sin60°=2t·■=■t
∴S△BFE=■=■t×(6-t)÷2=-■t2+3■t
∴S=-■t2+3■t
等量關系常暗含在特殊圖形的固定關系中,需要學生能從各種特殊多邊形一系列的性質、公式、定理、推論等中,挑選出可加以利用的部分,于是,在動點問題的教學中,幫助、引導學生歸納總結不同圖形的性質、判定、公式、定理等,便理所當然成為了一個重點。
四、利用函數、方程等知識,解決問題
動點問題中點的運動,在已知與未知之間形成了某種有規律的變化,為揭示這種有規律的數量變化,需要運用函數式、方程式等來表示,而這正是解決整個動點問題的瓶頸,打破瓶頸最難的一步是應用相等關系、公式定理、圖形性質等建立函數式、方程式。其難點在于要從眾多的基礎知識中搜索出可以建立式子的依據,而且常常這些依據還不止一個,解題時還要依次形成正確的順序。如,在解決例題中的③時,就依次用到兩直線平行內錯角相等、相似三角形的兩組對應邊成比例,平行線分線段成比例等定理、性質。
∵EM//BA
∴∠EMC=∠A=60°,∠MEC=∠B=60°
又∵∠C=60°
∴△CEM是等邊三角形,
∴CM=EM=EC=6-2t
∵BH=BE·cos60°=2t·■=t
∴HF=AB-AF-BH=6-t-t=6-2t
∴HF//EM,HF=EM
∴四邊形HFME是平行四邊形
∴FM=HE=■t
又∵∠FHE=90°
∴∠AFM=∠FME=90°
∵△AFM∽△FME
∴∠EFM=∠A=60°
∴tan60°=■
即■=■
解得t=■∴當t=■時,△AFM∽△FME
理清這樣一個過程,其實就是在宏觀俯視問題的基礎上,在現有已知條件中,分化問題到不同的圖形,于是復雜的問題便得到了相對的簡化,再從不同圖形的性質、判定、公式、定理等中找到可利用的等量關系,從而構成函數、方程式,這個過程往往會殊途同歸,只要能走得通,走得簡練,便是好路。
在教學中,動點問題涉及的知識點都是比較多的,要想按照既往的教學方式,采用多做題來形成或強化學生的解題思路,個人覺得有一定難度,不如將題目逐一清晰明了剖析給學生來得有效,分析一題,就要讓學生完全明白一題,不僅要明白怎么解決該題,更重的是要從中抽象出規律性的思路,然后在做題過程中,強化的就是這個思路,而不是每一道題的變化,讓學生的思路行走在動與不動之間。
參考文獻:
朱紅.淺談中考中動點問題的解決方法[J].新課程學習:中,2012(5).
(作者單位 江蘇省徐州市第26中學)
編輯 王志慧