巧用数形结合 妙解数学难题

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  在圆的相关计算里面,圆锥及其展开图是相对比较难以理解和掌握的一节内容,因为本节知识对学生的几何直观、演绎推理能力、数形结合思想要求比较高,更有平面几何与立体图形的相互融合,增加了学生的学习和解题难度,如何突破这个难点,让学生更容易的理解和掌握其中的知识技能并能解决相关的问题,我建议主要从以下三方面着手实施教学:
  一、理解并识记重要公式
  这里面常用到的有以下公式:圆的面积、周长,扇形面积、弧长,圆锥的侧面积,勾股定理。
  其中圆的周长、面积和勾股定理是以前学习过的内容,学生已经掌握,扇形面积、弧长的计算公式是上节课学习的内容,因为马上要用到,所以在学习这两个公式时,教师一定要重视学生对由圆的面积到扇形面积、圆的周长到弧长公式的探究和推导过程,必要时部分公式可以要求学生自主探究或合作完成,一方面加深学生的理解,便于准确记忆。另一方面,锻炼学生的演绎推理能力和运算能力,为后续得出圆锥的相关计算公式以及问题解决做好准备。
  二、用好数形结合方法
  由于圆锥是立体图形,在研究其展开图时就有好些学生难以理清其中纷繁复杂的数量关系,要化解这个难点,教师最好借助真实的教具操作或者多媒体动画演示,为学生留下视觉上的直观印象和肢体上的操作体验,进而发现以下几点:1、圆锥展开图是扇形。2、圆锥的侧面即是展开图的扇面,即面积相等(S锥侧=S扇)。3、圆锥的底面圆的周长和展开扇形的弧长是相等的(即C底=L弧)。4、圆锥的母线长(a)与扇形的半径(R)对应,即相等(a=R)。
  于是,得到以下等量關系: a=R
  S锥侧=S扇形
  C圆=L弧
  经过推理,会得到以下公式:S锥侧=(ra,
  S锥全=(ra (r2
  展开图扇形的圆心角度数: α=r/a*360
  在这个环节,一方面重点培养学生数形结合的思想方法,另一方面提高学生演绎推理的能力。
  三、建立模型,解决问题
  1.无图型
  例:圆锥底面圆的半径为3m,其侧面展开图是半圆,求圆锥的母线长?
  (1)当学生难以理清题意时,画图无疑是个最有效的办法,画出大致图形以后,就能很清晰看出圆锥底面半径是3cm,也容易看出圆锥展开图扇形圆心角为180度。需要计算的量正好是母线a。
  (2)因为两个图形中有三组等量关系,即圆锥底面圆周长与扇形弧长,圆锥侧面积与扇形面积,圆锥展开图的圆心角即半圆圆心角是180度。
  则有:(1)由L弧=C圆,得到n(R/180=2(r(其中R=a,n=180°,r=3)计算可得:a=6
  (2) 由S扇=S锥侧,得到n(R2/360=(ra(其中R=a,n=180°,r=3)计算可得:a=6
  (3) 由α=r/a*360°,得到r/a*360=180° (其中r=3)计算可得:a=6
  可以发现,根据任何一个等式,都可以将已知量代入,求得母线a 的值。
  2.有图型
  例2 如图,用圆心角为120o,半经为6 cm的扇形纸片卷成一个圆锥形无底纸帽(接缝忽略不计),则这个纸帽的高是多少?
  (1)首先,观察图形,要算圆锥的高,只能先算出底面圆半径,然后根据勾股定理计算出圆锥的高。
  (2)要计算圆锥的底面半径,同样我们可以根据两图形中相等的量列出三种等量关系:
  即:由L弧=C圆,得到n(R/180=2r(其中R=6,n=120o);
  由S扇=S锥侧得到n(R2/360=(ra(其中R=6,n=120o,a=6);
  由r/a*360° =120° (其中R=6);
  无论依据那个等式都可计算出r的值为2,进而计算出圆锥高h的值。
  总之,圆锥及其展开图的相关计算虽然是教学中的难点,但只要引导学生过好演绎推理关、掌握好数形结合思想方法、合理运用数学模型,循序渐进实施教学,一定会使教者得心应手,学者轻松愉快,进而达一举一反三的神奇效果。
  (作者单位:甘肃省庆阳市华池县上里塬乡上里塬初中 745605)
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