8年级下册苏科版数学 中心对称与中心对称图形 第1课时 逐字稿-3,831字
师:同学们好,下面我们开始上课。上一节课我们学习了图形的旋转,从定义、性质这两个方面展开,在此基础上,利用性质进行了两方面的应用。下面我们回顾一道题目:在等腰三角形 AOC 和 BOD 中,OA = OC,OB = OD,∠AOC = ∠BOD,且∠COD = 100°,求∠APB 的度数。从旋转的视角看,三角形 AOD 绕点 O 按顺时针方向旋转 35°,可得到三角形 BOC 。根据上节课结论,图形上每一个点都按相同方式转动相同角度,所以另一条对应边 AD 与 CB 之间旋转的锐角∠APC 也等于 35°,进而得到∠APB 的度数是 145°。由此可见,旋转不仅是知识,还是方法,更是一种素养。同学们在以后学习和解题中要有旋转的意识。今天我们来学习一种特殊的旋转——中心对称,同样从定义、性质、应用三个方面研究。
首先进入目标一:认识中心对称。屏幕上是双语剪纸作品,由两个形状大小完全相同的图案组成,这两个图案的位置有怎样的特殊关系?怎样改变其中一个图案的位置能使它与另一个图案重合?通过观察可知,上面的图案绕点 O 旋转 180 度后,能与下面的图案重合;同理,下面的图案绕点 O 旋转 180 度,也能与上面的图案重合。这是一种特殊的旋转,旋转了 180 度。
大家想想,生活中有没有类似的例子?比如太极八卦图,黑色部分图案绕点 O 旋转 180 度,能与白色部分图案重合;扑克牌中的红桃 2,左上角的 2 绕点 O 旋转 180 度,能与右下角的 2 重合。生活中旋转 180 度后互相重合的例子很丰富,数学上也有类似情况。我们来操作一下,用一张透明纸盖在右边的图上,描出四边形 ABCD ,然后用大头针钉在点 O 处,把四边形 ABCD 绕点 O 旋转 180 度,大家发现了什么?
生:四边形 ABCD 绕点 O 旋转 180 度后与另一个四边形 A'B'C'D'重合。
师:像这样,一个图形绕着某一点旋转 180 度,如果它能够与另一个图形重合,那么称这两个图形成中心对称,这个点叫做对称中心。我们刚才得到的两个四边形就是关于点 O 对称,点 O 就是它的对称中心,或者说这两个四边形关于点 O 成中心对称。所以,中心对称实际上是一种特殊的旋转,旋转 180 度后互相重合,这就是中心对称的定义。
接下来探索中心对称的性质。由定义可知,中心对称是特殊的旋转,属于旋转的一部分,所以成中心对称的两个图形具有图形旋转的一切性质。以四边形 ABCD 与 A'B'C'D'关于点 O 对称为例,旋转的第一条性质是两个图形全等,所以这两个四边形全等;第二条性质是旋转角相等,在这个图形中,有 4 对旋转角,∠AOA'、∠BOB'、∠COC'、∠DOD'都相等,且都等于 180 度;第三条性质是对应点到旋转中心的距离相等,即 AO = A'O,BO = B'O,CO = C'O,DO = D'O 。这些是中心对称继承旋转的性质。那么,除了这些,中心对称还有什么特殊性质呢?我们一起来探究。
如图,点 A 与点 A'关于点 O 对称,也就是中心对称,这两个点之间有什么特殊性质呢?我们连接 AA',可以发现 AA'经过点 O,并且 OA = OA'。我们这样证明:分别连接 OA、OA' ,因为点 A 与点 A'关于点 O 对称,根据中心对称的定义,OA 绕点 O 旋转 180 度后,点 A 与点 A'重合,所以∠AOA' = 180 度,由此可知 AA'经过点 O,同时 OA = OA',即 AA'被点 O 平分。所以,成中心对称的两个点,其连线具备两个性质:第一,必定经过对称中心;第二,被对称中心平分。
有了这个结论,再看这两个成中心对称的四边形,对应点 A 与 A'关于点 O 对称,所以 AA'经过点 O 且被点 O 平分。同理,对应点 BB'、CC'、DD' 也都经过点 O 并且被点 O 平分。其他对应点也具备这样的性质。于是,我们可以得出:成中心对称的两个图形中,对应点的连线经过对称中心并且被对称中心平分。
这两条就是我们今天研究的中心对称的性质,上面一条是具有旋转的一般性质,下面一条是中心对称作为特殊旋转所具备的特殊性质。接下来研究目标三:利用中心对称的性质画图。
尝试一:如图,画点 A 关于点 O 对称的点。根据前面的学习经验,假设点 A 的对称点是 A' ,利用中心对称的性质,对应点的连线经过对称中心且被对称中心平分,即点 A、O、A' 在同一直线上,且 O 是线段 AA' 的中点。所以,我们连接 AO 并延长 AO 到点 A',使 OA' = OA ,点 A' 就是所要画的点。