摘要:近幾年,各地市的中考數(shù)學(xué)試卷中的熱點(diǎn)考題,從形式上看都是起點(diǎn)高而落差低.盡管同一知識(shí)點(diǎn)的試題每年都以嶄新的面貌呈現(xiàn),但基本的解題思路大致相同.本文中以2023年江蘇省鎮(zhèn)江市中招考試的第22題為例,并選取三道課堂跟進(jìn)訓(xùn)練題進(jìn)一步構(gòu)建思維方法.
關(guān)鍵詞:中考試題;構(gòu)建方法;分析與思考
中考試卷中的每一道試題都凝聚著命題專(zhuān)家的心血與汗水,可謂經(jīng)典中的經(jīng)典.然而,已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的試題不會(huì)直接重現(xiàn),即使解題思路完全相同,也是徹底改頭換面.平面幾何是初中數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)組成部分,涵蓋平面內(nèi)的點(diǎn)、線和角的關(guān)系,用形象的圖形和抽象的推理打造了豐富多彩的數(shù)學(xué)思維方法.因此,教師在備考過(guò)程中需要幫助學(xué)生提升應(yīng)用數(shù)學(xué)原理進(jìn)行推理的能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力,以此形成數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng).
典例(2023年江蘇省鎮(zhèn)江市中考試題第22題)如圖1,點(diǎn)B,E分別在AC,DF上,AF分別交BD,CE于點(diǎn)M,N,∠A=∠F,∠1=∠2.
(1)求證:四邊形BCED是平行四邊形;
(2)DE=2,連接BN,假設(shè)BN平分∠DBC,求CN的長(zhǎng).
試題分析:要解決的問(wèn)題的特征有兩點(diǎn),一是證明幾何形狀,二是計(jì)算線段長(zhǎng)度.這要求學(xué)生必備基本的幾何定理、定律及邏輯推理的思維能力.
在問(wèn)題(1)中,證明四邊形BCED是平行四邊形就必須根據(jù)平行四邊形的判定(教材中給出五點(diǎn),四邊形必須具備:①兩組對(duì)邊分別平行;②兩組對(duì)邊分別相等;③對(duì)角線互相平分;④一組對(duì)邊平行且相等;⑤兩組對(duì)角分別相等.每一條平行四邊形的判定都必須具備兩個(gè)條件,缺少一條都不能確定四邊形是平行四邊形).由題干中給出角相等的信息可知,本題可以采用判定①或者⑤為證明的依據(jù).根據(jù)∠A=∠F,得出DE∥AC.由∠1=∠2,∠1=∠DMF,得∠DMF=∠2(或
由∠1=∠2,∠2=∠ANC,得∠ANC=∠1),故BD∥CE.由此證明四邊形BCED是平行四邊形.
在問(wèn)題(2)中給出了“假設(shè)BN平分∠DBC”的信息,由該信息可以提煉出“由角平分線得到一對(duì)角相等”,即由BN平分∠DBC,可推出∠DBN=∠CBN.由(1)可知四邊形BCED是平行四邊形,則EC∥DB,∠CNB=∠DBN(兩直線平行,內(nèi)錯(cuò)角相等).因此,∠CNB=∠CBN,則三角形CBN是等腰三角形,即CN=BC=DE=2.
解題建模:①判斷圖形中的局部幾何形狀(如直角三角形、平行四邊形、菱形等),先將幾何形狀的判定羅列出來(lái),通過(guò)題干中給出的邊、角關(guān)系,選擇可能得出結(jié)論的判定.②計(jì)算某角度時(shí),可以選擇三角形的內(nèi)角和、外角與內(nèi)角的關(guān)系,或圓周角、圓心角等關(guān)系,或相似三角形的對(duì)應(yīng)角的關(guān)系進(jìn)行處理;計(jì)算某線段長(zhǎng)度時(shí),可以選擇全等三角形、相似三角形的對(duì)應(yīng)邊成比例或直角三角形,還可以應(yīng)用勾股定理等進(jìn)行推理計(jì)算.
跟進(jìn)訓(xùn)練1如圖2,菱形ABCD的對(duì)角線AC,BD相交于點(diǎn)O,分別延長(zhǎng)OA,OC到點(diǎn)E,F(xiàn),使AE=CF,依次連接B,F(xiàn),D,E各點(diǎn).
(1)求證:△BAE≌△BCF;
(2)若∠ABC=50°,四邊形BFDE是正方形,求∠EBA的度數(shù).
本題第(1)問(wèn)為幾何證明;第(2)問(wèn)是計(jì)算幾何圖形中兩線的夾角.與典例的考查方向相同,但考查內(nèi)容截然不同.
解析:(1)中給出了菱形ABCD,可以得出關(guān)于菱形的性質(zhì):①具有平行四邊形的性質(zhì);②菱形的四條邊相等;③菱形的對(duì)角線互相垂直,并且每一條對(duì)角線平分一組對(duì)角;④菱形是軸對(duì)稱(chēng)圖形,它有兩條對(duì)稱(chēng)軸.利用性質(zhì)③可以得出∠BAC=∠BCA(當(dāng)然也可以利用性質(zhì)②得出BA=BC,再通過(guò)等腰三角形的性質(zhì)判斷兩個(gè)角相等),則∠BAE=∠BCF.再結(jié)合題干中已知條件AE=CF,由三角形全等的判定定理就可以推斷出△BAE和△BCF全等(兩邊和這兩邊的夾角相等).
(2)給出了兩個(gè)信息:∠ABC=50°,四邊形BFDE是正方形.由于正方形是特殊的菱形,因此其四個(gè)角均是90°,故∠EBD=12∠EBF=45°,而∠ABD=12∠ABC=25°,從而得出∠EBA=∠EBD-∠ABD=45°-25°=20°.
創(chuàng)設(shè)意圖:類(lèi)比典例的解題思維進(jìn)行跟進(jìn)訓(xùn)練,使學(xué)生在同類(lèi)型命題的訓(xùn)練中獲取分析和解決問(wèn)題的能力.這種類(lèi)比訓(xùn)練,是將試題中的幾何圖形經(jīng)過(guò)修改和變化,采用相同的分析方法與推理過(guò)程再次感悟中考試題的真諦,是一種學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思維方法的建構(gòu)過(guò)程.但是這樣的訓(xùn)練往往會(huì)導(dǎo)致題海戰(zhàn)術(shù)式的刷題,使學(xué)生的內(nèi)在潛力不能得到最大化挖掘.
跟進(jìn)訓(xùn)練2如圖3所示,在四邊形ABCD中,BC=CD,∠C=2∠BAD.O是四邊形ABCD內(nèi)一點(diǎn),且OA=OB=OD.
(1)求證:四邊形OBCD是菱形;
(2)若∠BAD=58°,求∠CDO的度數(shù).
本題與典例有著相同的需要解決的問(wèn)題方向,但解決問(wèn)題的思維方式產(chǎn)生了更寬泛的遞進(jìn),需要通過(guò)作輔助線來(lái)完成推理.
解析:(1)要證明四邊形OBCD是菱形,已經(jīng)有“BC=CD,OB=OD”,只要能夠證明其為平行四邊形即可.利用三角形中等邊對(duì)等角,可以推斷出∠ABO=∠BAO,∠ADO=∠DAO.由三角形的外角與內(nèi)角之間關(guān)系(如圖4,作AO的延長(zhǎng)線)得出∠1=2∠BAO,∠2=2∠DAO,即∠BOD=2∠BAD;也可以利用OA=OB=OD,點(diǎn)O是A,B,C三點(diǎn)所共圓的圓心(如圖4,A,B,D三點(diǎn)共圓),利用圓心角和圓周角的關(guān)系推斷∠BOD=2∠BAD.然后推斷出∠BOD=∠C.連接BD(如圖5),得出兩個(gè)等腰三角形BOD和BCD全等,從而可以判斷四邊形OBCD是菱形.
(2)根據(jù)(1)的推斷四邊形OBCD是菱形可知,∠CDO=180°-∠C=180°-2∠BAD=180°-2×58°=64°.
創(chuàng)設(shè)意圖:跟進(jìn)訓(xùn)練能促進(jìn)學(xué)生在變化的訓(xùn)練中深化分析和解決問(wèn)題的能力.這種跟進(jìn)訓(xùn)練,已經(jīng)揚(yáng)棄了例題在已有圖形中的分析和推理模式,需要從作輔助線的角度出發(fā),使得思維層面更高,培養(yǎng)學(xué)生更強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力,有利于學(xué)生備考復(fù)習(xí).
跟進(jìn)訓(xùn)練3如圖6所示,Rt△ABC的一條直角邊BC在直線l上,且AC=BC.
(1)在圖6中,作Rt△EFP,邊FP也在直線l上,邊EF與邊AC重合,且EF=FP(留下作圖痕跡).經(jīng)測(cè)量,得出AB與AP所滿足的數(shù)量關(guān)系和位置關(guān)系;
(2)將△EFP沿直線l向左平移到圖7的位置時(shí),EP的延長(zhǎng)線交AC的延長(zhǎng)線于點(diǎn)Q,連接AP,BQ.猜測(cè)BQ與AP的數(shù)量關(guān)系和位置關(guān)系,并加以證明.
本題以作圖來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,以測(cè)量來(lái)完成兩條線段滿足的數(shù)量關(guān)系和位置關(guān)系.在此基礎(chǔ)上變換圖形,然后猜測(cè)新的圖形中兩條線段滿足的數(shù)量關(guān)系和位置關(guān)系,并給出相應(yīng)的證明.與典例相比,本題得出的數(shù)據(jù)是直接測(cè)量出來(lái)的(作為新圖形中的判斷依據(jù)),這點(diǎn)與典例不同;而兩條線段滿足的數(shù)量關(guān)系和位置關(guān)系需要證明,與典例形式上相同.
解析:(1)在圖6中,從點(diǎn)F(C)出發(fā)在l上向右截取FP=EF;連接點(diǎn)A(E),P即可得出滿足條件的Rt△EFP(如圖8).用圓規(guī)量出AB=EP,用量角器量出∠BAP=90°,說(shuō)明AB⊥EP.
(2)基于(1)所測(cè)量得出的結(jié)論判斷圖7中BQ與AP滿足長(zhǎng)度相等且互為垂直關(guān)系.而圖7中的BQ與AP沒(méi)有聯(lián)系,因此需要延長(zhǎng)QB交AP于點(diǎn)H,如圖9.根據(jù)∠EPF=45°=∠CPQ,推斷△CPQ為等腰直角三角形,得出QC=PC;在△APC和△BQC中,AC=BC,∠ACP=∠BCQ=90°,推斷出△APC≌△BQC(SAS),則對(duì)應(yīng)邊BQ=AP.又根據(jù)∠APC=∠CQB,∠PBH=∠CBQ,故∠PHB=∠BCQ=90°,推斷BQ⊥AP.
創(chuàng)設(shè)意圖:跟進(jìn)訓(xùn)練3與典例表面上沒(méi)有明顯的聯(lián)系,但實(shí)質(zhì)是相同的,只不過(guò)需要學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐,在實(shí)驗(yàn)中形成使用幾何工具的能力,同時(shí)幫助學(xué)生構(gòu)建“猜想—求證—結(jié)論”的創(chuàng)新思維模式.