☉江蘇省蘇州高新區(qū)實(shí)驗(yàn)初級中學(xué) 丁 香
黃金分割是一個(gè)非常重要的知識點(diǎn),各種版本的教材都在不同章節(jié)通過例、習(xí)題或數(shù)學(xué)活動進(jìn)行滲透,作為中考復(fù)習(xí),有必要將黃金分割作為一個(gè)專題復(fù)習(xí).本文是筆者設(shè)計(jì)的一節(jié)“黃金分割”專題復(fù)習(xí)課,整理出來,供研討.
問題1:如圖1,點(diǎn)C在AB上,AC∶AB=BC∶AC.若AB=1,求AC的長.
圖1
預(yù)設(shè):學(xué)生利用一元二次方程解出AC的長為之后,給出黃金分割比值,指出它的近似值通常用0.618表示,進(jìn)一步給出定義.
定義:黃金分割是指將整體一分為二,較大部分與整體部分的比值等于較小部分與較大部分的比值,其比值
運(yùn)用定義解釋以下尺規(guī)作圖:
如圖2,以AB為直角邊作直角三角形ABC,使∠ABC=90°,BC=AB,在斜邊AC上取CP=CB,再在AB上取AG=AP.則點(diǎn)G為線段AB的黃金分割點(diǎn).
圖2
問題2:如圖3,在等腰△ABC中,頂角∠A=36°,BD為∠ABC的平分線.
(1)求證:AD=BD;
(2)圖中有三角形相似嗎?
(3)若AC=2,求底邊BC的長.
教學(xué)組織:在學(xué)生練習(xí)之后,引導(dǎo)他們根據(jù)黃金分割的定義,確認(rèn)點(diǎn)D為邊AC的黃金分割點(diǎn),這種三角形常常稱為“黃金三角形”(頂角為36°的等腰三角形),它的底邊與腰長的比值為
圖3
問題3:以下構(gòu)圖簡單、自然,卻能得出黃金分割點(diǎn),你能說明理由嗎?
(1)如圖4,分別以BC為一邊向兩側(cè)作等邊三角形ABC和正方形BCDE.以點(diǎn)C為圓心、CE為半徑畫弧,與射線AB交于點(diǎn)F.則B是線段AF的黃金分割點(diǎn).
圖4
圖5
(2)如圖5,先構(gòu)造邊長分別為3、4、5的三角形ABC.作角B的平分線,與邊AC交于點(diǎn)D.以點(diǎn)D為圓心、DA為半徑作圓,與角平分線分別交于點(diǎn)E、F.則E是線段BF的黃金分割點(diǎn).
(3)如圖6,畫一個(gè)含30°角的直角三角形ABC,∠ABC=30°,∠C=90°.取AB的中點(diǎn)E,以點(diǎn)E為圓心、AB的長為半徑畫圓,與CB的延長線交于點(diǎn)D,則B為線段CD的黃金分割點(diǎn).
教學(xué)組織:通過幾個(gè)好懂的作圖得出黃金分割點(diǎn),安排學(xué)生“回到定義”去判斷,加深對黃金分割比值的理解.
圖6
問題4:如圖7,菱形ABCD中,點(diǎn)E是對角線AC上一點(diǎn),且EA=AB,EB=EC=ED=1,求菱形的邊長.(至少兩種方法求解)
圖7
解法預(yù)設(shè):
圖8
解法1:如圖8,連接BD交AC于點(diǎn)O,設(shè)菱形的邊長為x,則在直角三角形AOD、直角三角形DOE中,利用公共邊DO,可得關(guān)于x的方程,解得x=
解法2:可證△CDE∽△CAD,可得CD2=CE·AC.設(shè)菱形的邊長CD為x,可得x2=1·(x+1),解得
解法3:設(shè)∠CDE=α,容易導(dǎo)出∠DCE=α,∠DAE=α,∠ADE=∠DEA=2α.在△ADE中,利用三角形內(nèi)角和可求出α=36°,于是△ADE是黃金三角形,底邊DE=1,則腰長為,即菱形的邊長為
教學(xué)組織:先安排學(xué)生獨(dú)立練習(xí),然后組內(nèi)展示不同解法,最后由小組派出代表上臺講解,教師點(diǎn)評時(shí)注意引導(dǎo)學(xué)生識別黃金三角形.
教材編寫者對一些經(jīng)典問題或奇異性質(zhì)往往采取分批呈現(xiàn)、螺旋上升的安排方式,像本文關(guān)注的黃金分割的經(jīng)典圖形,在八年級上學(xué)期學(xué)習(xí)等腰三角形時(shí)就出現(xiàn)過“黃金三角形”,但是由于當(dāng)時(shí)還沒有相似的知識,也沒有一元二次方程的知識儲備,所以對“黃金三角形”的研究并不深入,所以這個(gè)圖形在本專題復(fù)習(xí)中得到全面關(guān)注和研究.此外,有些教材在圖形認(rèn)識初步學(xué)習(xí)時(shí),讓學(xué)生通過畫四邊形,并取四邊中點(diǎn)得到“中點(diǎn)四邊形”,學(xué)生通過度量、猜想發(fā)現(xiàn)中點(diǎn)四邊形的性質(zhì),但由于沒有學(xué)到平行四邊形、中位線的性質(zhì),所以在七年級時(shí)沒有進(jìn)行證明,這也是不同分冊的教材對經(jīng)典問題、奇異性質(zhì)的分批呈現(xiàn)與螺旋上升,我們在中考備考復(fù)習(xí)時(shí)就要注意抓取這些素材,引導(dǎo)學(xué)生“再認(rèn)識”.
研究中考試題是很多同行的興趣,特別是針對一些較難的綜合題進(jìn)行解析更是不少教研群(QQ群、微信群)的主要內(nèi)容,然而針對經(jīng)典問題(如黃金分割)這樣的專題研究不是很多,似乎研究考題一定有要“獵奇”的追求.我們通過檢索各地考卷發(fā)現(xiàn),在不少地區(qū)(如上海、安徽等地)關(guān)鍵考題的位置上都隱含考查了黃金分割的考點(diǎn).需要注意的是,這種檢索并不是按關(guān)鍵字、關(guān)鍵詞來檢索,而是需要認(rèn)真解題,在演算過程中發(fā)現(xiàn)試題中存在黃金分割的結(jié)構(gòu)特征,這類習(xí)題就需要被抓取出來,作為歸類收集的重要素材,為日后研發(fā)黃金分割習(xí)題課積累資料.
黃金分割的相關(guān)作圖、構(gòu)圖方法很多,如何帶領(lǐng)學(xué)生解讀、理解這些方法也是備課階段重點(diǎn)考慮的.在上面的課例中,我們提供了4種較為典型的構(gòu)圖方法,為了節(jié)約課堂時(shí)間,沒有安排學(xué)生模仿作圖,而是安排學(xué)生對這些構(gòu)圖方法進(jìn)行解讀、演算,通過運(yùn)算確認(rèn)構(gòu)圖方法的正確性,也感受到黃金分割的奇異之美.另外,對一些典型問題還預(yù)設(shè)了不同思路,要求學(xué)生運(yùn)用不同方法解答,體現(xiàn)思維的發(fā)散性,同時(shí)不同的解法也對應(yīng)著不同知識模型,體現(xiàn)黃金分割與多個(gè)不同知識模型的廣泛聯(lián)系.
我們注意到高考備考階段特別重視微專題的復(fù)習(xí)研討活動,在中考復(fù)習(xí)階段也有不少教師積極嘗試,開展了中考微專題復(fù)習(xí)課型的建構(gòu)與推介,這些都給我們積極啟示.從教學(xué)實(shí)踐來看,微專題復(fù)習(xí)課能讓學(xué)生更有參與的熱情,充滿探索新知的興奮與樂趣,是值得我們積極參與的一類課型.相比傳統(tǒng)的中考復(fù)習(xí)分一輪、二輪,微專題復(fù)習(xí)這種“八股化”做法,以某一個(gè)知識點(diǎn)或主題推進(jìn)復(fù)習(xí)進(jìn)程,所選習(xí)題跨不同年級,形散神聚,讓學(xué)生有“一線串珠”的感覺.
微專題復(fù)習(xí)課的備課選題需要教師長期積累,特別是針對本地區(qū)中考試題、課本例題和習(xí)題有深入的對比研究,能敏銳地抓取出一些典型問題,挑選出一些有價(jià)值的研究主題,然后將這些典型例、習(xí)題或考題在某一個(gè)主題下由易到難“串題成課”,使得一節(jié)課下來,學(xué)生訓(xùn)練不同章節(jié)的習(xí)題,但都是聚焦某一條主線,漸次展開.上文關(guān)注的黃金分割,其實(shí)還可以主題關(guān)注“圍長方形問題”,從七年級的字母表示數(shù)、一元一次方程,到八年級的整式乘除、因式分解、分式運(yùn)算,再到九年級的一元二次方程、二次函數(shù)等,都可以聚焦“圍長方形問題”;再比如,聚焦“三個(gè)一次”,關(guān)注一元一次方程、一元一次不等式、一次函數(shù)之間的聯(lián)系,等等.這些都是值得研究的微專題復(fù)習(xí)課.