[摘要] 新课程的基本理念之一是“课程内容的组织要重视过程,处理好过程与结果的关系,学生应当有足够的时间和空间经历观察、实验、猜想、计算、推理、验证等活动过程”. 因此,在几何教学中,教师要重视定理来历的教学,借以丰富课堂教学内容,培养学生探究、创新能力.本文以“hl”定理为例,供教学参考.
[关键词] 图形与证明;“hl”定理;过程
遵循“重要的数学概念与数学思想要体现螺旋上升”的原则,苏科版《数学》九年级(上册)第一章为《图形与证明(二)》,通览全章,特色鲜明:知识点似曾相识,而例题极少,每一节安排的内容都是研究定理的证明,凸显了“让学生经历数学知识的形成与应用过程”的理念.教学实践中,一些教师对教材的安排理解不透,感觉每节课内容太“单薄”,对定理的讲解常常一带而过,取而代之的是大量补充解题应用,错过了“让学生更好地理解数学知识的意义”的机会. 其实,一个定理就是一道习题,研究定理的证法,同样能对学生的解题起到极好的示范与启示作用,同时也能极大地丰富课堂的容量.本文以“hl”定理为例抛砖引玉,以期与同行们交流.
《图形与证明(二)》“1.2直角三角形全等的判定”安排的是证明“hl”定理,学生在八年级曾接触并使用过“hl”定理,但没有研究定理的来历,怎样证明这个定理呢?
已知:如图1,在△abc和△a′b′c′中,∠acb=∠a′c′b′=90°,ab=a′b′,ac=a′c′.
求证:△abc≌ △a′b′c′.
证法1:(北师大版教材)
因为∠acb=∠a′c′b′=90°,所以bc=,b′c′=.
又ab=a′b′,ac=a′c′,所以bc=b′c′,所以△abc≌△a′b′c′(sss).
【点评】北师大版教材利用勾股定理计算出第三边相等,证法简洁,学生首先想到的也正是这种证法.
证法2:(苏科版教材)
如图2,把△abc和△a′b′c′拼合在一起,使ac与a′c′重合,且点b,b′落在ac的两侧,因为∠acb=∠a′c′b′=90°,所以∠bcb′=180°,即点b,c,b′在一条直线上.因为ab=a′b′,所以∠b=∠b′. 在△abc和△a′b′c′中,
∠b=∠b′,∠acb=∠a′c′b′,ab=a′b′, 所以△abc≌ △a′b′c′(aas).
【点评】苏科版教材是利用拼图法构造等腰三角形来证明的.它不同于常规辅助线的添加,一般使用较少,学生难以想到,且“点b,c,b′在一条直线上”这一步极易忽视.“hl”定理还能用其他方式加以证明吗?课堂研讨就此有了丰富的内容.
另两种拼图
证法3:如图3,把△abc和△a′b′c′拼合在一起,使ab与a′b′重合,且点c,c′落在ab的两侧,连结cc′. 因为ac=a′c′,所以∠ac′c=∠acc′.
又因为∠acb=∠a′c′b′=90°,所以∠bc′c=∠bcc′. 所以bc=b′c′.
又因为ab=a′b′,ac=a′c′,所以△abc≌△a′b′c′(sss).
证法4:如图4,把△abc和△a′b′c′拼合在一起,使点b,b′重合,且点c,b,c′在一条直线上.因为ac=a′c′,ac∥a′c′,所以四边形acc′a′为平行四边形. 所以aa′∥cc′. 所以∠a′ab=∠abc,∠aa′b=∠a′b′c′.因为ab=a′b′,所以∠baa′=∠ba′a. 所以∠abc=∠a′b′c′. 所以△abc≌ △a′b′c′(aas).
【点评】 参照课本拼图,稍加点拨,学生就会展开思维得到不同的拼图证法.
添加辅助线
证法5:如图5,分别取ab,a′b′的中点d,d′,连结cd,c′d′,则cd=ad=ab,c′d′=a′d′=a′b′. 因为ab=a′b′,所以cd=c′d′,ad=a′d′. 又ac=a′c′,所以△adc≌△a′d′c′. 所以∠a=∠a′. 所以△abc≌△a′b′c′(asa).
证法6:如图6,分别延长ac,a′c′至点e,e′,使ec=ac,e′c′=a′c′,连结be,b′e′,则be=ab,b′e′=a′b′,ae=2ac,a′e′=2a′c′.因为ab=a′b′,ac=a′c′,所以be=b′e′,ae=a′e′. 所以△abe≌△a′b′e′. 所以∠a=∠a′. 所以△abc≌△a′b′c′(asa).
【点评】添加辅助线应是学生较为擅长的,联想已学过知识,构造全等三角形得到需要的条件从而解决问题.
其他拼图
证法7:如图7,把△abc和△a′b′c′拼合在一起,使ac与c′a′重合,且点b,b′落在ac的两侧.因为∠acb=∠a′c′b′=90°,所以bc∥b′c′. 假设bc≠b′c′,则四边形b′c′bc是梯形. 又因为ab=a′b′,所以四边形b′c′bc是等腰梯形. 所以∠b′=∠b′c′b. 这显然不成立,所以bc=b′c′. 又因为ab=a′b′,ac=a′c′,所以△abc≌△a′b′c′(sss).
证法8:如图8,把△abc和△a′b′c′拼合在一起,使ab与b′a′重合,且点c,c′落在ab的两侧. 因为∠acb=∠a′c′b′=90°,所以a,c,b,c′四点共圆.因为ac=a′c′,所以=. 所以∠aa′c=∠a′ac′,所以△abc≌△a′b′c′(aas).
【点评】 这两种拼图学生能拼出,但一时难以证出,可告知学生择机再证.
定理的作用不仅仅是用来解题,一个定理本身就是一道习题,尤其是一些重要的定理(如勾股定理、三角形中位线定理等)更是难得的好题.日常教学尤其是复习阶段,教师应有的放矢、与时俱进地引导学生研究定理的证法,从中获取解题方法,拓宽解题思路,使定理的功效充分彰显,也使自己的课堂教学更加丰满.