

“坐標系內直角三角形的存在性探究”問題綜合性較強、知識點較多、數學思想方法較廣,可以很好地考查學生的綜合知識運用能力,從而受到了中考命題者的青睞,成為了中考的熱門考點.不過,在解決此類問題時,很多學生因為其綜合性強、難度較大而常常望而卻步.在中考復習教學中,教師有必要將相關內容進行整合和重組,通過專題復習幫助學生突破這一重點和難點內容,進而提高學生的數學成績,發展學生的數學能力和思維能力.
1 教學過程
1.1 立足基礎,提煉方法
例1 如圖1,△ABC的三個頂點分別為A(1,1),B(3,2),C(5,-2).
(1)△ABC是什么三角形?
(2)在y軸上能否找到這樣的點P,使得△PAB是直角三角形?若能,請求出點P的坐標.
師生活動:教師讓學生獨立解決,然后展示學生的思考過程,并及時地進行點評與反饋.對于第(1)問,因為這里的三角形放在網格中,所以學生在求AB,BC,AC的長度時,最易于想到的是構造直角三角形,從而利用勾股定理求出△ABC三邊的長.在此過程中,教師應引導學生從全局視角進行分析,讓學生體會對于此類問題,直接求出三條邊的平方可以優化計算過程,提高解題效率.值得注意的是,教師還要啟發學生思考這樣一個問題:已知兩點的坐標,如何求兩點間的距離?由此引出兩點間的距離公式,從而為研究第(2)問中的動點問題提供依據.當然,在此過程中,教師還可以引導學生對比
不同的解題方法,以此培養學生的最優意識,使其體會特殊與一般的數學思想方法.第(2)問具有一定難度,可能會對一些基礎較為薄弱的學生造成困擾.面對學生的困惑,教師或適時指導,或引導學生合作探究,以此通過師生、生生的有效互動形成解題突破口,增強學生解題的信心.在教師的啟發和指導下,學生通過思考與交流給出如下兩種解題思路:其一,利用幾何法,嘗試構造直角三角形,利用幾何直觀解決問題,但是利用該方法不易求解,可以作為拓展內容讓學生課后繼續探索,本課教學重點是引導學生利用代數方法來研究幾何問題.這里可以假設點P存在,不妨設點P的坐標為(0,t).又點A(1,1),B(3,2),由此利用兩點間的距離公式及勾股定理可以得到關于t的方程,利用方程思想解決問題.不過,從題設信息來看,這里并未指明哪個點為直角頂點,所以需要分三種情況討論:(1)點P為直角頂點;(2)點B為直角頂點;(3)點A為直角頂點.以點P為直角頂點為例,此時PA2+PB2=AB2,結合這一等式,根據兩點間的距離公式得到一個關于t的方程.若該方程有解,則說明這樣的點P存在,將t代入即可得到點P的坐標;若該方程無解,則說明找不到符合條件的點P.形成解題思路后,教師讓學生以小組為單位,將問題進行到底,然后交流展示.
教學說明:例1難度雖然不大,但是其中蘊含著豐富的數學思想方法,如數形結合思想、分類討論思想、方程思想、轉化思想等.教學中不僅要關注問題的解決,更要關注學生的思考過程,引導學生掌握解題的通法,領悟知識背后的數學思想方法.這樣通過低起點的問題喚醒學生的已有知識和經驗,提高學生的參與度,促進全員全面發展這一教學目標的落實.另外,在此過程中,形成解題思路后,教師要鼓勵學生將問題進行到底.一方面,可以鍛煉學生的運算能力;另一方面,可以調整教學節奏,讓基礎相對薄弱的學生也能跟上教學節奏,體驗數學學習的樂趣.
1.2 變式探究,領會本質
變式1 如圖2,已知拋物線l經過A(1,0),B,C(0,3)三點,其中點B在x軸上.已知點P在拋物線l的對稱軸x=-1上移動,是否存在這樣的點P,使得△PBC為直角三角形?若存在,請求出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
變式2 如圖3,已知點A,B的坐標分別為(1,1),(5,-2),在直線y=-2x+1上是否能夠找到這樣的點P,使得△PBC是直角三角形?
師生活動:以上變式題目難度不大,符合學生的最近發展區水平.教師讓學生獨立求解,然后交流展示學生的解題過程,并引導學生提煉總結,讓學生發現無論動點在何位置,都可以將問題轉化為方程問題,以此讓學生認清問題的本質,掌握解題的通法.
教學說明:變式1是例1的直接變形,適合基礎較為薄弱的學生;變式2難度略有提升,適合基礎較好的學生.這樣通過小坡度的題目不僅可以達到檢測和鞏固的目的,而且可以讓學生獲得成功的體驗,增強學習信心,從而為深層次的探究作鋪墊.另外,在此過程中,將同一問題放置于不同背景中,讓學生在變化的情境中體驗不變的本質,有利于提升學生的探究欲,促進學生數學能力和思維品質的提升[1].
1.3 構建模型,提升素養
例2 如圖4,已知拋物線y=ax2+bx+c(a≠0)經過B(3,0),C(0,3)兩點,與x軸交于點A(點A在點B的左側),且拋物線的對稱軸為x=1.
(1)求拋物線的解析式;
(2)Q是直線x=-3上一動點,點P在拋物線上,且位于x軸上方.是否存在這樣的點P,使得∠BPQ=90°,且PB=PQ?若存在,求出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
師生活動:第(1)問難度不大,學生可以獨立求解.第(2)問由一個動點變為兩個動點,難度有所提升.解題時若直接從數的角度出發,顯然過于抽象,不易找到解題的突破口.基于此,教師可以啟發學生構造直觀的三角形,從而借助“形”發現解決問題的方向.教學過程中,教師首先鼓勵學生動手畫,然后利用幾何畫板演示,通過調整點P的位置讓學生體會PQ,PB長度的變化,感受動靜關系,體會符合條件的點P是存在的.
不過如何求點P的坐標是一個難點問題,求解過程中,教師讓學生思考這樣兩個問題:①如圖5,分別過點P作垂直于x軸和y軸的垂線,使之與x軸交于點M,交直線x=-3于點N,此時PM,PN滿足怎樣的關系?②設點P(t,-t2+2t+3),PM,PN是否可以用含t的代數式表示?這樣通過適時的啟發和指導將隱藏在題設中的信息顯現出來,有利于降低問題的難度,提升學生解題的信心.在問題的驅動下,學生發現:若PB=PQ,則結合已知條件易證△PNQ≌△PMB,所以PM=PN.同理,當PM=PN時,同樣可以證明△PNQ≌△PMB,所以PB=PQ.顯然問題可以轉化為當PM=PN時,△PBQ是等腰直角三角形.這樣借助PM=PN這一等量關系,同樣可以將問題轉化為方程問題,問題即可迎刃而解.
教學說明:題目主要考查二次函數的圖象與性質、三角形全等、一元二次方程等知識點,讓學生體會數形結合、函數與方程思想方法的重要應用.隨著動點個數的增加,難度也有所提升,這樣通過問題的解決,有利于培養學生思維的嚴謹性和縝密性,讓學生分析和解決問題的能力獲得更高層次的提升.
1.4 課堂小結,融會貫通
課堂小結是內化知識、提升能力的重要途徑.在本課教學中,教師預留時間讓學生思考解題路徑,從而明確解決此類問題的策略,積累解題經驗,實現知識的融會貫通.
2 教學思考
在本專題教學中,教師從學生最近發展區出發,精心挑選題目,通過“低起點、小坡度”的問題逐漸喚醒學生的已有知識和經驗,讓學生在變與不變中形成解題策略,掌握解題通法,充分體驗成功的喜悅,促進學生數學能力和思維能力獲得質的提升.
同時,在本專題教學中,教師重視激發學生的主體作用,給學生以充足的時間思考、探索、交流,從而通過切身體驗獲得解題的方法,增強學生解題的信心.同時,在此過程中,教師充分發揮啟發者和引導者的作用,通過創設問題鏈為學生的思維搭建進階的梯子,讓學生在由淺入深、由易到難的探究中有所收獲、有所發展,實現知識從“樹木”走向“森林”.
總之,在中考專題復習教學中,教師要立足基礎,關注學生基礎知識、基本技能、基本思想方法和基本活動經驗的積累,合理運用“低起點、小坡度”的問題將知識與方法進行串聯與梳理,逐步優化個體知識結構,提高學生分析和解決問題的能力.
參考文獻:
[1]周發勇.初中數學變式教學策略探討[J].數理天地(初中版),2024(3):83-85.