9年级下册数学 7.1 正切(1) 逐字稿-3,533字
师:今天我们学习的课题是正切一。首先请同学们看第一个问题,你能比较图中哪个台阶更陡吗?
生:右图中的台阶更陡一些,因为它的台阶与地面的夹角更大一些。
生:右图中台阶底部离墙更近一些,所以右图中的台阶更陡。
师:同学们的想法是否正确?表述是否准确呢?我们可以从数学的角度出发,在实际情景中抽象出几何图形——直角三角形ABC。我们知道台阶是否更陡,其实就是看∠A的大小,在这里我们把∠A称之为倾斜角。从角上看,倾斜角越大,台阶越陡。但在实际生活中,度量一个台阶或者斜坡的倾斜角比较困难,所以更多时候我们从边的角度去考虑。从边的角度我们有什么发现呢?仅仅比较某一条边的长短,不能说明倾斜程度。例如,在高度相同的情况下,右图中台阶底部离墙更近一些,所以它才更陡一些。这表明我们需要知道两条直角边的长度,才可以比较倾斜角的大小。从边上看,当垂直高度相同时,水平边长度越短,台阶越陡;当水平长度相同时,垂直高度越大,台阶越陡。好,带着这样的结论,请同学们进入活动二:比较下列图中倾斜角的大小,这里是多个角之间进行比较,同学们该如何操作呢?
生:按照经验,应该先分组,两两进行比较,然后再整理。
师:那你会如何分组呢?为了方便表述,我们先将每个倾斜角标上数字。不难发现∠1和∠2所在的两个直角三角形,它们的水平直角边长度相等都是8,竖直的直角边不一样。根据活动一得出的结论可以判断∠1<∠2。与之相同,我们还可将∠2和∠3所在的两个直角三角形放在一起比较。这两个直角三角形竖直的直角边长度相等,而水平直角边长不等,所以可以得出结论,∠2>∠3。接下来还有哪些角可以比较?仔细观察后我们会发现∠1和∠4所在的两个直角三角形中虽然没有相等的直角边,但是它们满足两边对应成比例,且夹角相等,所以这两个三角形相似,也就得到了∠1 = ∠4。看看我们得出的结论,要想将这四个角按大小有序排列,现在关键就是弄清∠1和∠3之间的大小关系。它们所在的这两个三角形既没有相等的直角边,也不相似,我们又该如何比较呢?请同学们再思考一下。
师:下面我们就一起来解决这个问题。解决的思路主要是通过构造辅助图形,将两三角形没有相等的边转化为有一条相等的边来解决问题。首先我们可以在右边的直角三角形水平直角边上截取AC = 8,然后过点C作BC⊥AC,这样我们就得到了一个与原三角形相似的直角三角形。通过相似比的计算,可求得BC = 4.8。这时直角三角形ABC和∠1所在的直角三角形,它们的水平直角边相等,而竖直直角边分别是4和4.8。因为4<4.8,所以我们可以得出结论,∠1<∠3。按照这个思路,同学们觉得还可以怎样操作来比较∠1和∠3的大小呢?请大家试着再画一画。
生:还可以通过相似来放大∠1所在的三角形,让它的一条直角边长为10。利用相似比计算,求出另一条直角边长为5。这样在水平直角边长相等的情况下,比较两条竖直的直角边长度,因为5<6,也可以判断出∠1<∠3。
师:最后综合我们之前的结论,就可以得到∠1<∠3<∠2,并且∠1 = ∠4。尽管得到了答案,还是让我们回到一开始的问题。再请同学们思考一下,当你经历过比较∠1和∠3的过程后,能给你带来什么样的启示呢?你现在对解决这个问题又会有什么新的想法吗?
生:当两个直角三角形没有相等的直角边时,可以通过构造相似三角形来进行转化。
师:我们不妨在每个三角形当中都截取相同长度的水平边,这里我们以取一个单位长度为例,分别做出4个三角形的相似三角形。接下来就利用相似比求出每个相似三角形竖直直角边的长度,根据它们的大小就可以判断出倾斜角的大小。在计算竖直边的长度时,我们还可以发现它的结果就是原三角形的两条直角边的比值。而这个比值越大,倾斜角就越大。这样一来我们就总结出一个结论,倾斜角的大小可以用两条直角边的比来描述。接下来我们看活动三,如果锐角A的大小确定,我们可以做出无数个以A为一个锐角的直角三角形。问题一,在图中这个等式成立吗?
生:等式是成立的。
师:为什么呢?
生:根据题意,可知这些直角三角形都是相似的。由相似三角形的性质可以得到它们的对应边成比例。同时利用比例的基本性质可以转化得到这个等式。
师:问题二,当∠A变化时,上面等式仍然成立吗?