組合緊相連　拆分互轉(zhuǎn)換

摘要：每一年高考題的出現(xiàn)無不例外地吸引無數(shù)同行的眼球，今年的高考試題也是如此.下面是筆者對2020·新課標Ⅰ·18立體幾何試題進行剖析，旨在尋找題型的規(guī)律，總結(jié)解題方法，以拋磚引玉.

關鍵詞：高考試題;解題方法

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2021）28-0064-02

一、題目再現(xiàn)

考點分析本題考查了線面垂直的證明及二面角的大小. 知識考點覆蓋了立體幾何的核心知識.包括圓錐定義、性質(zhì)、正三棱錐、線面垂直判定及二面角大小等;從思想方法和數(shù)學素養(yǎng)層面看，需要具備較高的直觀想象、邏輯推理、轉(zhuǎn)化與化歸、運算求解、數(shù)形結(jié)合等，同時還需要學生穩(wěn)定的心理素質(zhì).

二、思路探究及解答過程

1.題目已知條件是什么？結(jié)論是什么？并在圖中作標注

一個圖中圖即圓錐里面套著一個正三棱錐.第（1）問是證明線面垂直;第（2）問是求二面角大小.本題涉及圓錐、正三棱錐、圓內(nèi)接等邊三角形、圓錐母線與圓直徑相等、圓錐和三棱錐高的數(shù)量關系，分別標注于幾何體中.

2.常見相關類型題目及解題思路

有關線面垂直的判定定理其實就是在平面內(nèi)找兩條相交垂線，關鍵是證明線線垂直;有關求二面角大小常見方法是建立空間直角坐標系，利用坐標運算求法向量，用數(shù)量積求解即可，這是教師常見的固化思維.

3.思維障礙

觀察圖形，本題線條比較多，容易產(chǎn)生錯覺，不少學生比較陌生，圖形轉(zhuǎn)換困難.原因是不會利用圖形轉(zhuǎn)換，導致線線垂直沒有經(jīng)過詳細的推理證明，沒有求出相關數(shù)值，也沒有勾股定理的身影，從而不少學生想當然認為空間中兩條直線垂直;其次第二問需要建立空間直角坐標系時，點P，B，C，E的坐標很關鍵、求法向量運算容易出錯.

分析解決此問題，最好的辦法就是對幾何體分割，拆分成圓錐和正三棱錐.第（1）問：幾何體之間要進行圖形交互轉(zhuǎn)換，分別求出各元素的值，利用勾股定理即可證明PA⊥PC，PA⊥PB，進而得證;第（2）問：根據(jù)題目的條件，選擇適當?shù)膞軸、y軸、z軸，建立空間直角坐標系，分別求出平面PBC及平面PCE的法向量，利用向量的數(shù)量積公式計算即可.

三、解題后反思

在教學中，立體幾何試題一直被認為必得分題！圍繞平行、垂直的高考題歷來根深蒂固，但是從來沒有出現(xiàn)一模一樣的高考題！“?？汲Ｐ?、年年考年年新”是高考題的顯著特點！如何圍繞平行、垂直做文章，如何走出這種固有思維？一直是許多教育工作者的期待！也是命題專家的良苦用心！而今年這種“走樣”高考題很接地氣，給師生一種“傳統(tǒng)而富有新意”的感覺.對不少考生來說：“熟悉而不陌生、新穎而不陳舊、容易而難滿分”.

走樣之一考查內(nèi)容不一樣.圖中圖，傳統(tǒng)中有新意.傳統(tǒng)的是：熟悉的背景（圓錐和正三棱錐），試題設問部分沒有變化.第一問論證部分，強調(diào)邏輯證明，突顯邏輯推理;第二問求值部分，強調(diào)空間向量，突顯運算求解.新意在于圖中圖，像這種圓錐套正三棱錐的幾何體往往很少見到.考查圓錐的內(nèi)容不一樣，以往考查往往專注于考查圓錐的體積、面積、三視圖、展開圖，而這次考查了圓錐的定義、性質(zhì)（柱垂直于底面，圓錐母線都相等），來自圓錐最原始的概念、最基本的老祖宗.這是命題專家命制幾何試題的初心和使命，也是一次突破和創(chuàng)新.簡單而不復雜，再次見證幾何的味道！

走樣之二考查題型不一樣.按照往年的慣例，組合體一般分布在選擇題或填空題中.而

今年出人意料的是：這次組合體出現(xiàn)在解答題中;其次考查組合體內(nèi)容也不同，按照以往經(jīng)驗，與球有關的組合體出現(xiàn)的概率比較常見，或者多見于與柱體有關的組合體，而這次圓錐里面套著正三棱錐實屬不多見，圖形常見而新穎，它們都藴含著特殊圖形.如直角三角形及等邊三角形.

走樣之三直觀視覺不一樣.

注重幾何基礎，突顯直觀想象.所謂幾何直觀就是依托圖形進行數(shù)學思考和想象，其實就是一種通過圖形所展開的想象能力.它往往需要邏輯支撐，把看到的與學到的結(jié)合起來，通過思考、想象，猜想出一些可能的結(jié)論和論證思路.與往年高考立體幾何試題不同的是，今年高考立體幾何題是組合體，圖中圖、線條多，涉及元素復雜，容易造成“眼花”，這是命題專家們考查學生在幾何直觀素養(yǎng)方面的一大杰作.為避免看走眼，產(chǎn)生圖形錯覺，最可行的辦法最好就是分割！分拆成圓錐和正三棱錐.比對兩個圖形，逐一找出相同的量和不同的量，分別算出各自所需的值，最終還原到組合體中.下面是對今年高考立體幾何試題分割后的圖形比對.

注重觀察比對，突顯轉(zhuǎn)化和化歸.通過圖3觀察，比對圖形，在三個圖形之間交互轉(zhuǎn)換，以便尋找相同元素，區(qū)別出不同元素，逐一計算并標注，得出所需的數(shù)值，最終還原到組合體中，達到快速解題.

當前，在大力倡導數(shù)學核心素養(yǎng)的背景下，試題的背景或形式發(fā)生改變，而主心骨并沒有變！所以教師在教學中如何抓住主心骨？讓學生會思考，會解題，解對題！這將引領我們向更深層次的思考，從而更好地提高教學質(zhì)量.

參考文獻：

[1]楊偉達.一道高考試題的解法探究與思考[J].數(shù)學通訊，2017（24）：25-27.

[責任編輯：李璟]

作者簡介：楊偉達（1973.10-），男，廣東省興寧人，中學高級教師，從事數(shù)學教學研究.