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教学中抓住典型习题,从新的角度进行猜想、分析、论证、归纳,不但能够激发学生的求知欲,而且能揭示问题的本质,加深学生对所学知识的理解,提高分析问题、解决问题的能力,进而提高学习效率,在教学中往往能起到事半功倍的效果.下面就从一个简单的实际问题入手讨论.
例1如图1,⊙O1、⊙O2外切于点A,且两个圆的半径相等.当⊙O1的固定不动,⊙O2
绕⊙O1无滑动地滚动一周时,⊙O2自转了多少度?
图1图2图3
分析:
对于这个问题,我们只要取出两个同样大小的硬币,做一个简单的实验,就能得出答案:⊙O2自转了720°,即⊙O2自转了两圈.
现在,我们不妨增加这个问题的难度,设⊙O1的半径为R,动圆⊙O2半径为r,其它条件不变,当R=2r、3r、4r、kr、…时, 那么当⊙O2绕⊙O1滚动一周的时候,⊙O2又分别自转了多少度呢?
例2如图2,已知正△ABC和⊙O,假设⊙O的周长恰好等于正△ABC的边长,那么当⊙O绕△ABC的各条边无滑动地滚动一周又回到原来的出发点时,⊙O自转了多少度呢?
分析:由于正△ABC的边长恰好等于⊙O的周长,所以,当⊙O沿△ABC的一边无滑动地从一个顶点滚动到另一个顶点时,正好自转了360°,即自转了一圈. ⊙O绕三角形的一个顶点从一条边滚动到另一条边时,自转的角度α恰好等于正△ABC的一个外角的度数.因此,⊙O沿△ABC的各边滚动一周时,自转的角度为:360°×3+360°=1440°,即自转了四圈.
通过上面的分析发现如果我们将该问题中的条件“正△ABC”改为“正方形”、“正五边形”、“正六边形”、“正k边形” 时,⊙O自转的角度分别为1800°、2160°、2520°、(1+k) ×360°.即⊙O自转的圈数分别为5、6、7、1+k.
随着该问题中的k的不断增大,正k边形会越来越接近于一个圆!由此我们可以大胆猜想:“设定⊙O1的半径为R,动圆⊙O2的半径为r, 且R=kr,则当⊙O2绕⊙O1无滑动地滚动一周时,动圆⊙O2自转了(k+1)圈”.
这个猜想成立吗?
例3
如图3,定圆⊙O1与动圆⊙O2外切于点P,⊙O1的半径为R,⊙O2的半径为r,且R=kr,设⊙O2绕⊙O1顺时针滚动的角度为α(公转),⊙O2自转的角度为β,试探求β与α之间的数量关系.
分析:设⊙O2绕⊙O1公转角度α后,⊙O2′切⊙O1于点Q,点P在⊙O2′上的对应点为P′,过O1、O2作直线EF,过O2′作E′F′∥EF,连结O2′P′,则∠O2 O1Q=∠O1 O2′F′=α,∠E′O2′P′=β.
由于 PQ=P′Q,
所以απR180=∠QO2′P′×
πr180,
所以∠Q O2′P′=kα,
所以β=α+∠QO2′P′= (1+k)α.
当α= 360°时,β=(1+k) ×360°,即动圆⊙O2自转了(k+1)圈.
研究在逐渐深化,若将该问题中的“外切”改为“内切”,而其他条件不变时,⊙O2自转的角度β与其公转的角度α之间又会有这样的数量关系.
如图4,定圆⊙O1与动圆⊙O2内切于点P,⊙O2绕⊙O1滚动角度α后切⊙O1于点Q,过点O1、O2
′作直线EF,过O2′作E′F′∥EF,点P在⊙O2′上的对应点为P′,连结O2′P′、O2′Q,则∠EO1 O2′=∠Q O2′F′=α, ∠F′O2′P′=β,
由于 PQ=P′Q,
所以απR180=∠Q O2′P′×
πr180,
所以∠QO2′P′=kα,
所以β=∠QO2′F′-∠Q O2′P′= (1-k)α (此时因为R 图4图5
如图5,定圆⊙O1与动圆⊙O2内切于点P,⊙O1的半径为R,⊙O2的半径为r,且R=kr,k>1, 有兴趣的读者不妨思考:当⊙O2在⊙O1内部无滑动地滚动时,⊙O2自转的角度β与其公转的角度α之间又存在怎样的数量关系呢?相信读者不难找到答案.
数学教学是一门艺术,它博大精深,奥妙无穷.只要我们认真钻研,勇于探索,善于总结,就一定能为数学教学献上优美的华章.
例1如图1,⊙O1、⊙O2外切于点A,且两个圆的半径相等.当⊙O1的固定不动,⊙O2
绕⊙O1无滑动地滚动一周时,⊙O2自转了多少度?
图1图2图3
分析:
对于这个问题,我们只要取出两个同样大小的硬币,做一个简单的实验,就能得出答案:⊙O2自转了720°,即⊙O2自转了两圈.
现在,我们不妨增加这个问题的难度,设⊙O1的半径为R,动圆⊙O2半径为r,其它条件不变,当R=2r、3r、4r、kr、…时, 那么当⊙O2绕⊙O1滚动一周的时候,⊙O2又分别自转了多少度呢?
例2如图2,已知正△ABC和⊙O,假设⊙O的周长恰好等于正△ABC的边长,那么当⊙O绕△ABC的各条边无滑动地滚动一周又回到原来的出发点时,⊙O自转了多少度呢?
分析:由于正△ABC的边长恰好等于⊙O的周长,所以,当⊙O沿△ABC的一边无滑动地从一个顶点滚动到另一个顶点时,正好自转了360°,即自转了一圈. ⊙O绕三角形的一个顶点从一条边滚动到另一条边时,自转的角度α恰好等于正△ABC的一个外角的度数.因此,⊙O沿△ABC的各边滚动一周时,自转的角度为:360°×3+360°=1440°,即自转了四圈.
通过上面的分析发现如果我们将该问题中的条件“正△ABC”改为“正方形”、“正五边形”、“正六边形”、“正k边形” 时,⊙O自转的角度分别为1800°、2160°、2520°、(1+k) ×360°.即⊙O自转的圈数分别为5、6、7、1+k.
随着该问题中的k的不断增大,正k边形会越来越接近于一个圆!由此我们可以大胆猜想:“设定⊙O1的半径为R,动圆⊙O2的半径为r, 且R=kr,则当⊙O2绕⊙O1无滑动地滚动一周时,动圆⊙O2自转了(k+1)圈”.
这个猜想成立吗?
例3
如图3,定圆⊙O1与动圆⊙O2外切于点P,⊙O1的半径为R,⊙O2的半径为r,且R=kr,设⊙O2绕⊙O1顺时针滚动的角度为α(公转),⊙O2自转的角度为β,试探求β与α之间的数量关系.
分析:设⊙O2绕⊙O1公转角度α后,⊙O2′切⊙O1于点Q,点P在⊙O2′上的对应点为P′,过O1、O2作直线EF,过O2′作E′F′∥EF,连结O2′P′,则∠O2 O1Q=∠O1 O2′F′=α,∠E′O2′P′=β.
由于 PQ=P′Q,
所以απR180=∠QO2′P′×
πr180,
所以∠Q O2′P′=kα,
所以β=α+∠QO2′P′= (1+k)α.
当α= 360°时,β=(1+k) ×360°,即动圆⊙O2自转了(k+1)圈.
研究在逐渐深化,若将该问题中的“外切”改为“内切”,而其他条件不变时,⊙O2自转的角度β与其公转的角度α之间又会有这样的数量关系.
如图4,定圆⊙O1与动圆⊙O2内切于点P,⊙O2绕⊙O1滚动角度α后切⊙O1于点Q,过点O1、O2
′作直线EF,过O2′作E′F′∥EF,点P在⊙O2′上的对应点为P′,连结O2′P′、O2′Q,则∠EO1 O2′=∠Q O2′F′=α, ∠F′O2′P′=β,
由于 PQ=P′Q,
所以απR180=∠Q O2′P′×
πr180,
所以∠QO2′P′=kα,
所以β=∠QO2′F′-∠Q O2′P′= (1-k)α (此时因为R
如图5,定圆⊙O1与动圆⊙O2内切于点P,⊙O1的半径为R,⊙O2的半径为r,且R=kr,k>1, 有兴趣的读者不妨思考:当⊙O2在⊙O1内部无滑动地滚动时,⊙O2自转的角度β与其公转的角度α之间又存在怎样的数量关系呢?相信读者不难找到答案.
数学教学是一门艺术,它博大精深,奥妙无穷.只要我们认真钻研,勇于探索,善于总结,就一定能为数学教学献上优美的华章.