☉浙江溫州市教育教學研究院黃新民
蘊涵厚重,關注思維——2016年浙江溫州市中考壓軸題賞析
☉浙江溫州市教育教學研究院黃新民
動態(tài)幾何題是歷年中考的熱點題型,備受一線數(shù)學教師的關注.筆者以自己命制的2016年溫州市中考數(shù)學壓軸題為例,結合試卷答題情況,以饗讀者.
如圖1,在射線BA、BC、AD、CD圍成的菱形ABCD中,∠ABC=60°,AB=6.O是射線BD上一點,⊙O與BA、 BC都相切,與BO的延長線交于點M.過M作EF⊥BD交線段BA(或AD)于點E,交線段BC(或CD)于點F.以EF為邊作矩形EFGH,點G、H分別在圍成菱形的另外兩條射線上.
(1)求證:BO=2OM.
(3)當HE或HG與⊙O相切時,求出所有滿足條件的BO的長.
解:(1)如圖1,設⊙O切AB于點P,連接OP,則∠OPB= 90°,得∠ABD=∠ABC=30°.所以BO=2OP=2OM.
圖1
圖2
(2)如圖2,當點E在邊AB上時,由條件得BD=18.
如圖3,當點E在邊AD上時,由對稱性,得BM=3x=18-6=12,所以x=4.
圖3
綜上所述,⊙O的半徑是2或4.
(3)當點E在邊BA上時,顯然不存在HE或HG與⊙O相切.
圖4
圖5
①當點E在邊AD上時,如圖4,當HE與⊙O相切時,設EM=x,則DM=x.因為3x+x=18,所以x=9-3,即B0=18-6
如圖5,當HG與⊙O相切時,由對稱性,得ON=OM, BN=DM,所以BO=BD=9.
②當點E在邊AD的延長線上時,如圖6,當HG與⊙O相切時,設MN=2x,所以BN=x,所以DM=GN=BN=x,所以D與O重合.所以BO=BD=18.
圖6
圖7
1.第(2)問解法探究
當點E在邊AB上時,下面給出幾個不同于命題者的解答方法.
思路一:根據(jù)S矩形=EF·EH列方程.
另解1:如圖8,由條件得BD=18,BM=3x,BE= 2x,得AE=6-2x.利用△AEH∽△ABD得=,則EH=18-6x.列方程得(18-6x)·2x= 24,再求解.
另解2:如圖8,利用Rt△AEP的三角函數(shù)關系表示出EP=9-3x,則EH=18-6x,列方程得(18-6x)·2x= 24,再求解.
圖8
圖9
思路二:根據(jù)S菱形=54列方程.
類似地,如圖9,還可以根據(jù)S四邊形EMPH=12、
S四邊形EMIN=6等列方程.
思路四:根據(jù)BD=18列方程.
思路五:根據(jù)MI=EN列方程.
思路七:根據(jù)AI2+BI2=AB2列方程.
另外,根據(jù)不同的設元還可以得到不同的方程求解.
2.第(3)問解法探究
當點E在邊AD的延長線上時,當HG與⊙O相切時,給出不同于命題者的解答思路.
思路一:根據(jù)PH=ME列方程.
另解1:如圖10,由條件得DM=3r-18.在Rt△DME中,ME=.在Rt△BPH中,BP=r,則PH=.列方程得
圖10
圖11
思路二:根據(jù)BP=DM列方程.
另解2:可證明△BPH≌△DME,則DM=BP.由條件得DM=3r-18,列方程得3r-18=r,再求解.
當點E在邊AD的延長線上時,當HE與⊙O相切時,下面給出不同于命題者的解答思路.
思路一:根據(jù)OK=OH+HK=r列方程.
另解1:如圖11,由條件可得HE=18,所以HL=18-r,則NO=18-r,則IO=36-2r.因為HL=KH,可證△NIO≌△KIH,則IH=IO=36-2r,則IK=18-r,列方程得(36-2r)+(18-r)=r,再求解.
另解2:如圖11,由條件得HL=18-r.在Rt△BOP中,
類似地,還可以根據(jù)HL=NO列方程求解.
另解3:如圖11,由條件得HL=18-r.在Rt△HLP中,再求解.
本題構圖優(yōu)美,像一條縱身一躍的美人魚.命題者在固定的菱形中,設置兩個相互依賴的變化圖形:圓和矩形,并以圓為主動帶動矩形的變化.在整個變化過程中,隨著點O的運動,圓逐漸變大,由于矩形的四個頂點可以落在菱形所在的射線上,從而使矩形的變化“神出鬼沒”,反復經(jīng)歷三次從有到無的過程.第(1)問考查特殊角的三角函數(shù)關系,第(2)(3)問重點考查學生分析,解決動點問題的能力.在點O從B點出發(fā),沿射線BD運動時,變化的量有半徑的長度,HE、HG、GF與圓的位置關系,△AHE、△GCF、△HBG、△EFD和四邊形HGFE的面積.命題者選取了變化中的特殊情況進行考核:當矩形EFGH的面積等于某一值時,或當HE(HG)與⊙O相切時,求⊙O的半徑.數(shù)學研究在本質上是研究數(shù)量和圖形,求變化中的數(shù)量的特殊情況是研究數(shù)量關系的關鍵,求變化中的圖形的特殊狀態(tài)是研究圖形關系的關鍵.通過第(1)(2)問的鋪墊,讓學生意識到,運動過程中BO=2OM是不變的,只要確定了矩形的位置,根據(jù)對稱性就可以確定圖形內(nèi)部的數(shù)量關系,這為后續(xù)探究埋下了伏筆.第(3)問求出所有相切的情況,需要較高的分析和想象能力.然而,看似變化詭異,但學生如果能抓住圓和直線相切的本質:點到切線的距離等于矩形一邊長的一半,即可跳出“形”的迷惑,也為問題解決提供了清晰思路.本題考查學生的數(shù)學學習能力,符合《課程標準(2011年版)》提出的數(shù)學教學內(nèi)容的本質要求,讓學生在開放的、動態(tài)的數(shù)學問題情境中,逐步識圖、畫圖、分析推理、判斷驗證,突出了數(shù)學思維的考核.
本題將觀察、分析、計算、探究,將菱形、圓、矩形、三角函數(shù)、方程、軸對稱變化等初中數(shù)學的核心思想融為一體,蘊含著分類討論、轉化、方程、對稱變化等重要的思想方法.總體設置由易到難,逐步推進,梯度合理,入口易,深入難,既關注學生的思維方法,又凸顯數(shù)學本質,是對學生探究能力、創(chuàng)新能力的一次檢驗.
1.夯實基礎,關注核心教學內(nèi)容
中考試題首先著重考查“課標”中要求的核心內(nèi)容,即使是拔高性試題所注重的也是對支撐初中數(shù)學知識體系的基礎知識、基本技能、基本方法的考核,這從本題考查的知識點可看出.因此要加強基礎知識的落實,日常教學要關注《課標》的核心內(nèi)容,運用初中數(shù)學知識體系的整體觀思想,加強知識之間的聯(lián)系和再生性,把握其中的數(shù)學思想方法.
2.加強學生對知識理解的活動經(jīng)驗的積累
學生學習數(shù)學有一個普遍現(xiàn)象,知識容易遺忘,不能靈活應用知識.解決此問題的較好的途徑是重視知識形成的過程,加強對知識理解的活動經(jīng)驗的積累.《課標》特別強調(diào):“數(shù)學活動經(jīng)驗的積累是提高學生數(shù)學素養(yǎng)的重要標志.幫助學生積累數(shù)學活動經(jīng)驗是數(shù)學教學的重要目標,是學生不斷經(jīng)歷、體驗各種數(shù)學活動過程的結果.”積累數(shù)學活動經(jīng)驗的目的之一是建立數(shù)學的感悟、數(shù)學的直觀.日常教學重視過程教學,不僅有利于促進學生對知識的理解,更能從中學會分析問題的策略、方法,體會抽象、建模、推理的基本數(shù)學思想,有利于形成策略性知識,并運用于問題的解決,這是新課標積極倡導和要求的.
3.關注日常教學中分析、解決問題能力的培養(yǎng)
對試卷答題情況的分析,暴露了學生分析、解決問題能力的薄弱點,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:讀題能力弱,不會分析運動過程,遺漏分類,畫不出滿足條件的圖形,列出方程后求解錯誤.而隨著越來越多的新穎題、開放性試題的出現(xiàn),中考更多的是考查學生分析、解決問題的能力.這中間包括學生的探究、猜想、驗證、歸納、實際應用、邏輯推理、分析問題、數(shù)據(jù)處理等方面的能力.這就要求我們在平時的教學中,要立足于對學生能力的培養(yǎng),要讓學生在發(fā)展能力的過程中接受新的知識,在知識的傳授過程中鍛煉學生的能力.
4.研究學情,尋找得分點
中考復習中,除了注意學生的學力發(fā)展,還要關注一些應試技巧和得分點.在對試卷分析中,教師今后要加強對學生以下幾個方面的訓練:(1)加強幾何邏輯推理的嚴密性;(2)規(guī)范學生書寫的文字表達;(3)注意解題速度和合理分配解題時間.Z