圓是形狀優(yōu)美、內(nèi)涵豐富的圖形,它在實(shí)際生活中的應(yīng)用很廣泛. 同學(xué)們認(rèn)識(shí)了圓,學(xué)習(xí)了圓的一系列基本知識(shí),那么能否把這些知識(shí)活學(xué)活用,解決一些與圓有關(guān)的實(shí)際問題?讓同學(xué)們體會(huì)數(shù)學(xué)的來源和數(shù)學(xué)的應(yīng)用是課標(biāo)的要求,近年來,中考一方面偏向于考查日常生活中圓的簡單應(yīng)用,另一方面也出現(xiàn)了一類從實(shí)際生活和生產(chǎn)中取材,要求同學(xué)們先動(dòng)手操作再應(yīng)用圓的基本性質(zhì)來計(jì)算或證明的新題型. 現(xiàn)例舉如下:
一、 圓的知識(shí)在日常生活中的簡單應(yīng)用
例1 (2011·江蘇常州)已知扇形的圓心角為150°,它所對應(yīng)的弧長20π cm,則此扇形的半徑是____________cm,面積是______cm2.
【解析】用扇形弧長和扇形面積公式直接求出半徑:設(shè)扇形的半徑是r,則由扇形弧長公式有■=20π?圯r=24. 由扇形面積公式可得:扇形面積為■×20π×24=240π.
例2 (2012·貴州畢節(jié))第三十屆奧運(yùn)會(huì)于2012年7月27日在英國倫敦開幕,奧運(yùn)會(huì)旗圖案由五個(gè)圓環(huán)組成,圖1也是一幅五環(huán)圖案,在這個(gè)五個(gè)圓中,不存在的位置關(guān)系是( ).
A. 外離 B. 內(nèi)切
C. 外切 D. 相交
【解析】觀察圖形,五個(gè)等圓不可能內(nèi)切,也不可能內(nèi)含;并且存在兩個(gè)圓只有一個(gè)公共點(diǎn),即外切;存在兩個(gè)圓沒有公共點(diǎn),即外離;存在兩個(gè)圓有兩個(gè)公共點(diǎn),即相交. 因此它們的位置關(guān)系有外切、外離、相交. 故選B.
【點(diǎn)評】扇形中相關(guān)量的計(jì)算在生活中的應(yīng)用非常廣泛,例如扇面、圣誕帽、甜筒,以及某些建筑的房頂設(shè)計(jì)制作等都與扇形有關(guān). 圓與圓、圓與直線、圓與點(diǎn)的位置關(guān)系是本章中所要掌握的基本內(nèi)容. 以與圓相關(guān)的位置關(guān)系或數(shù)量關(guān)系為考查目標(biāo),用背景公平、切合實(shí)際、富有趣味的題目檢驗(yàn)同學(xué)們基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度,這種考題已逐步呈現(xiàn)于各地的中考試卷中.
二、 實(shí)際背景下與圓有關(guān)的操作探索題
例3 (2005·江蘇常州)如圖2,有一木制圓形臉譜工藝品,H、T兩點(diǎn)為臉譜的耳朵,打算在工藝品反面兩耳連線中點(diǎn)D處打一小孔. 現(xiàn)在只有一塊無刻度單位的直角三角板(斜邊大于工藝品的直徑),請你用兩種不同的方法確定點(diǎn)D的位置(畫出圖形),并且分別說明理由.
【解析】到現(xiàn)在為止,我們學(xué)習(xí)了很多線段中垂線的確定方法,本題有三種思路. 方法一:如圖3,根據(jù)垂徑定理(垂直于弦的直徑平分弦),過點(diǎn)O作TH的垂線l交TH于D,則點(diǎn)D就是TH的中點(diǎn);方法二:如圖4,根據(jù)三角形的三條高交于一點(diǎn)、等腰三角形三線合一,分別過點(diǎn)T、H作HC⊥TO,TE⊥HO,HC與TE相交于點(diǎn)F,過點(diǎn)O、F作直線l交HT于點(diǎn)D,則點(diǎn)D就是HT的中點(diǎn);方法三:如圖5,根據(jù)到線段兩個(gè)端點(diǎn)距離相等的點(diǎn)在線段的垂直平分線上,過點(diǎn)T、H分別作圓O的切線,兩切線交于點(diǎn)G,連接OG得直線l,l與HT的交點(diǎn)D就是HT的中點(diǎn).
【點(diǎn)評】俗話說條條大路通羅馬,但是三種方法競相呈現(xiàn)眼前時(shí),孰優(yōu)孰劣、孰簡孰繁顯而易見. 通過這道題同學(xué)們可以體會(huì)到隨著數(shù)學(xué)知識(shí)的積累,對很多問題的處理都可化繁為簡.
例4 (2012·江西?。┮阎?,紙片⊙O的半徑為2,如圖6,沿弦AB折疊操作.
(1) 如圖7,折疊后的■經(jīng)過圓心O時(shí),求■的長度;
(2) 如圖8,當(dāng)弦AB=2時(shí),求折疊后■所在圓的圓心O′到弦AB的距離;
(3) 再將紙片⊙O沿弦CD折疊操作:①如圖9,當(dāng)AB∥CD,折疊后的■與■所在圓外切于點(diǎn)P時(shí),設(shè)點(diǎn)O到弦AB、CD的距離之和為d,求d的值;②如圖10,當(dāng)AB與CD不平行,折疊后的■與■所在圓外切于點(diǎn)P時(shí),設(shè)點(diǎn)M為AB的中點(diǎn),點(diǎn)N為CD的中點(diǎn),試探究四邊形OMPN的形狀,并證明你的結(jié)論.
【解析】圓本身就是軸對稱圖形,折疊前后的圖形又具有軸對稱性,所以本題的切入點(diǎn)就是構(gòu)造軸對稱圖形,利用軸對稱性把問題的相關(guān)量轉(zhuǎn)化到等腰三角形和直角三角形中去解決. (1)如圖11,過點(diǎn)O作OE⊥AB交⊙O于點(diǎn)E,連接OA、OB、AE、BE,可得△OAE、△OBE為等邊三角形,從而得到■的圓心角,再根據(jù)弧長公式計(jì)算,求得■的長度=■=■.
(2) 如圖12,連接O′A、O′B,過點(diǎn)O′作O′E⊥AB于點(diǎn)E,可得△AO′B為等邊三角形,根據(jù)三角函數(shù)的知識(shí)可求得折疊后■所在圓的圓心O′到弦AB的距離為■.
(3) ①如圖13,■與■所在圓外切于點(diǎn)P時(shí),過點(diǎn)O作EF⊥AB交AB于點(diǎn)H,交CD于G,交■于點(diǎn)E,交■于點(diǎn)F,根據(jù)垂徑定理及折疊性質(zhì)可證點(diǎn)P在EF上,進(jìn)而求點(diǎn)O到AB、CD的距離之和d為:
d=PH+PG=■PE+■PF=■(PE+PF)=2.
②當(dāng)AB與CD不平行時(shí),根據(jù)三角形中位線定理可證線段相等,再根據(jù)兩組對邊分別相等的四邊形是平行四邊形即可得證. 證明如下:
如圖14,設(shè)O′、O″為■和■所在圓的圓心.
∵點(diǎn)O′與點(diǎn)O關(guān)于AB對稱,點(diǎn)O″與點(diǎn)O關(guān)于CD對稱,
∴點(diǎn)M為OO′的中點(diǎn),點(diǎn)N為OO″的中點(diǎn).
∵折疊后的■與■所在圓外切,
∴連心線O′O″必過切點(diǎn)P.
∵折疊后的■與■所在圓與⊙O是等圓.
∴O′P=O″P=2.
∴PM=■OO″=ON,PN=■OO′=OM.
∴四邊形OMPN是平行四邊形.
【點(diǎn)評】本題的綜合性很強(qiáng),涉及圖形翻折變換的軸對稱性、等邊三角形的判定和性質(zhì)、兩圓相切的性質(zhì)、平行四邊形的判定、垂徑定理、弧長公式、解直角三角形和三角形的中位線定理等知識(shí)點(diǎn). 解決這類問題同學(xué)們不僅要有扎實(shí)的基本功,更重要的是根據(jù)題目的關(guān)鍵信息找到切入點(diǎn),即根據(jù)題意聯(lián)系到相關(guān)的性質(zhì)和定理,并添加適當(dāng)?shù)妮o助線構(gòu)造基本圖形,將問題各個(gè)擊破.
希望以上幾個(gè)例題的解析對同學(xué)們有所幫助,以后再遇到有關(guān)圓的實(shí)際問題時(shí)能做到“心中想明白,手下巧操作”.