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基本圖形在教學中的運用 —— 利用問題鏈破解初一幾何難題

在教學中,碰到這樣一道有意思的題目。

如下圖所示的國旗中的五角星,小明通過度量發現五個尖角的度數之和為180°。愛思考的小明就想如果是如下右圖的不規則五角星∠A+∠B+∠C+∠D+∠E的度數之和是否仍然為180°呢?

通過度量大家發現這個結論的確是成立的。大部分學生都會被如何證明所困擾。我們知道幾何強調的是邏輯推理,那么如何對這個問題展開思考呢?我們可以通過問題鏈的方式來引導學生層層深入。


問題一:

180°在現學的內容中出現的狀況只有兩種,一種是兩直線平行,同旁內角之和為180°,一種是三角形內角和為180°??紤]到圖形中有很多的三角形,于是大家決定從三角形的內角和角度去思考。


問題二:

三角形只有三個內角,而此題的結論中有五個角,所以學生決定看看圖形中有沒有能將兩個角并為一個角的基本圖形,即外角小紅旗模型(如下圖∠ACD=∠A+∠B)

在這道題中有這樣的基本圖形嗎?或者說∠A、∠B、∠C、∠D、∠E這五個角中有兩個角在一個三角形中嗎?思考發現其實很多,比如如圖所示的∠A和∠C就可以轉化為∠AME(或者∠CMD),當然∠A和∠D也可以。

如此我們可以把這五個角轉化到同一個三角形MNE里用內角和解決問題。

問題三:

再思考,剛剛得到的∠NME其實是中間五邊形FGHMN的一個外角,我們也學過任意一個多邊形的外角和都是360°。我們能不能從外角和的角度來思考解決這個問題呢?



在此基礎上,我們還可以結合三角形的內角和構造如下解法。


這時有同學說之前利用小紅旗的方式得到另一個結論(如下左圖)——∠EBC+∠FCB=180°+∠A。也可以利用這個結論轉化到五邊形內角和來做。

問題四:

我們這一章在小紅旗基本圖形的基礎上,還學過蝴蝶形、飛鏢模型(如下圖)


那么這些基本圖形可以進行角的轉化嗎?其實飛鏢模型很好地將三個角的和轉化為一個角(∠BCD=∠A+∠B+∠C)我們也可以從這個角度來思考如何解決這個問題。很明顯我們可以找到好幾個飛鏢模型(如下圖藍色部分),此時∠CHD=∠A+∠C+∠D,考慮到△HBE的內角和為180°,我們可以很好的處理這個問題。

問題五:

其實我們也可以構造蝴蝶形將角進行轉化放入三角形中求解,如下圖所示黃色部分就是一個蝴蝶形,我們可以利用這個基本圖形將∠B、∠E轉化到下面黃色區域。


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問題六:

其實大家想一想,連接五角星的五個頂點所得的圖形不也是一個五邊形嗎?能否利用這個大的五邊形來求解呢?


講到這里,有同學提出這個圖形里面不光有三角形、五邊形,其實還可以找出其他的圖形,比如四邊形,我們也可以通過四邊形的內角和外角和解決這個問題。

問題七:

我們在利用基本圖形解決了五角星的五個角的度數和為多少的問題,那么如果我們將五角星截去一個角,所得如圖所示的圖形∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F的度數又是多少呢?


聰明的你能利用今天所學的知識解決嗎?


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