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九年级数学旋转全章教案
第二十三章旋转
单元要点分析
教学内容
1.主要内容:
图形的旋转及其有关概念:
包括旋转、旋转中心、旋转角.图形旋转的有关性质:
对应点到旋转中心的距离相等,对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角,旋转前、后的图形全等.通过不同形式的旋转,设计图案.中心对称及其有关概念:
中心对称、对称中心、关于中心的对称点;关于中心对称的两个图形.中心对称的性质:
对称点所连线段都经过对称中心,而且被对称中心所平分;关于中心对称的两个图形是全等图形.中心对称图形:
概念及性质:
包括中心对称图形、对称中心.关于原点对称的点的坐标:
两个点关于原点对称时,它们的坐标符号都相反,即点P(x,y)关于原点的对称点为P′(-x,-y).课题学习.图案设计.
2.本单元在教材中的地位与作用:
学生通过平移、平面直角坐标系,轴对称、反比例函数、四边形等知识的学习,初步积累了一定的图形变换数学活动经验.本章在此基础上,让学生进行观察、分析、画图、简单图案的欣赏与设计等操作性活动形成图形旋转概念.它又对今后继续学习数学,尤其是几何,包括圆等内容的学习起着桥梁铺垫之作用.
教学目标
1.知识与技能
了解图形的旋转的有关概念并理解它的基本性质.
了解中心对称的概念并理解它的基本性质.
了解中心对称图形的概念;掌握关于原点对称的两点的关系并应用;再通过几何操作题的练习,掌握课题学习中图案设计的方法.
2.过程与方法
(1)让学生感受生活中的几何,通过不同的情景设计归纳出图形旋转的有关概念,并用这些概念来解决一些问题.
(2)通过复习图形旋转的有关概念从中归纳出“对应点到旋转中心的距离相等,对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角,旋转前后的图形全等”等重要性质,并运用它解决一些实际问题.
(3)经历复习图形的旋转的有关概念和性质,分析不同的旋转中心,不同的旋转角,出现不同的效果并对各种情况进行分类.
(4)复习对称轴和轴对称图形的有关概念,通过知识迁移讲授中心对称图形和对称中心的有关内容,并附加练习巩固这个内容.
(5)通过几何操作题,探究猜测发现规律,并给予证明,附加例题进一步巩固.
(6)复习中心对称图形和对称中心的有关概念,然后提出问题,让学生观察、思考,老师归纳得出中心对称图形和对称中心的有关概念,最后用一些例题、练习来巩固这个内容.
(7)复习平面直角坐标系的有关概念,通过实例归纳出两个点关于原点对称时,坐标符号之间的关系,并运用它解决一些实际问题.
(8)通过复习平移、轴对称、旋转等有关概念研究如何进行图形设计.
3.情感、态度与价值观
让学生经历观察、操作等过程,了解图形旋转的概念,从事图形旋转基本性质的探索活动,进一步发展空间观察,培养运动几何的观点,增强审美意识.让学生通过独立思考,自主探究和合作交流进一步体会旋转的数学内涵,获得知识,体验成功,享受学习乐趣.让学生从事应用所学的知识进行图案设计的活动,享受成功的喜悦,激发学习热情.
教学重点
1.图形旋转的基本性质.
2.中心对称的基本性质.
3.两个点关于原点对称时,它们坐标间的关系.
教学难点
1.图形旋转的基本性质的归纳与运用.
2.中心对称的基本性质的归纳与运用.
教学关键
1.利用几何直观,经历观察,产生概念;
2.利用几何操作,通过观察、探究,用不完全归纳法归纳出图形的旋转和中心对称的基本性质.
单元课时划分
本单元教学时间约需10课时,具体分配如下:
23.1图形的旋转3课时
23.2中心对称4课时
23.3课题学习;图案设计1课时
教学活动、习题课、小结2课时
23.1图形的旋转
(1)
第一课时
教学内容
1.什么叫旋转?
旋转中心?
旋转角?
2.什么叫旋转的对应点?
教学目标
了解旋转及其旋转中心和旋转角的概念,了解旋转对应点的概念及其应用它们解决一些实际问题.
通过复习平移、轴对称的有关概念及性质,从生活中的数学开始,经历观察,产生概念,应用概念解决一些实际问题.
重难点、关键
1.重点:
旋转及对应点的有关概念及其应用.
2.难点与关键:
从活生生的数学中抽出概念.
教具、学具准备
小黑板、三角尺
教学过程
一、复习引入
(学生活动)请同学们完成下面各题.
1.将如图所示的四边形ABCD平移,使点B的对应点为点D,作出平移后的图形.
2.如图,已知△ABC和直线L,请你画出△ABC关于L的对称图形△A′B′C′.
3.圆是轴对称图形吗?
等腰三角形呢?
你还能指出其它的吗?
(口述)老师点评并总结:
(1)平移的有关概念及性质.
(2)如何画一个图形关于一条直线(对称轴)的对称图形并口述它既有的一些性质.
(3)什么叫轴对称图形?
二、探索新知
我们前面已经复习平移等有关内容,生活中是否还有其它运动变化呢?
回答是肯定的,下面我们就来研究.
1.请同学们看讲台上的大时钟,有什么在不停地转动?
旋绕什么点呢?
从现在到下课时钟转了多少度?
分针转了多少度?
秒针转了多少度?
(口答)老师点评:
时针、分针、秒针在不停地转动,它们都绕时针的中心.如果从现在到下课时针转了_______度,分针转了_______度,秒针转了______度.
2.再看我自制的好像风车风轮的玩具,它可以不停地转动.如何转到新的位置?
(老师点评略)
3.第1、2两题有什么共同特点呢?
共同特点是如果我们把时针、风车风轮当成一个图形,那么这些图形都可以绕着某一固定点转动一定的角度.
像这样,把一个图形绕着某一点O转动一个角度的图形变换叫做旋转,点O叫做旋转中心,转动的角叫做旋转角.
如果图形上的点P经过旋转变为点P′,那么这两个点叫做这个旋转的对应点.
下面我们来运用这些概念来解决一些问题.
例1.如图,如果把钟表的指针看做三角形OAB,它绕O点按顺时针方向旋转得到△OEF,在这个旋转过程中:
(1)旋转中心是什么?
旋转角是什么?
(2)经过旋转,点A、B分别移动到什么位置?
解:
(1)旋转中心是O,∠AOE、∠BOF等都是旋转角.
(2)经过旋转,点A和点B分别移动到点E和点F的位置.
例2.(学生活动)如图,四边形ABCD、四边形EFGH都是边长为1的正方形.
(1)这个图案可以看做是哪个“基本图案”通过旋转得到的?
(2)请画出旋转中心和旋转角.
(3)指出,经过旋转,点A、B、C、D分别移到什么位置?
(老师点评)
(1)可以看做是由正方形ABCD的基本图案通过旋转而得到的.
(2)画图略.(3)点A、点B、点C、点D移到的位置是点E、点F、点G、点H.
最后强调,这个旋转中心是固定的,即正方形对角线的交点,但旋转角和对应点都是不唯一的.
三、巩固练习
教材P65练习1、2、3.
四、应用拓展
例3.两个边长为1的正方形,如图所示,让一个正方形的顶点与另一个正方形中心重合,不难知道重合部分的面积为
,现把其中一个正方形固定不动,另一个正方形绕其中心旋转,问在旋转过程中,两个正方形重叠部分面积是否发生变化?
说明理由.
分析:
设任转一角度,如图中的虚线部分,要说明旋转后正方形重叠部分面积不变,只要说明S△OEE`=S△ODD`,那么只要说明△OEF′≌△ODD′.
解:
面积不变.
理由:
设任转一角度,如图所示.
在Rt△ODD′和Rt△OEE′中
∠ODD′=∠OEE′=90°
∠DOD′=∠EOE′=90°-∠BOE
OD=OD
∴△ODD′≌△OEE′
∴S△ODD`=S△OEE`
∴S四边形OE`BD`=S正方形OEBD=
五、归纳小结(学生总结,老师点评)
本节课要掌握:
1.旋转及其旋转中心、旋转角的概念.
2.旋转的对应点及其它们的应用.
六、布置作业
1.教材P66复习巩固1、2、3.
2.《同步练习》
一、选择题
1.在26个英文大写字母中,通过旋转180°后能与原字母重合的有().
A.6个B.7个C.8个D.9个
2.从5点15分到5点20分,分针旋转的度数为().
A.20°B.26°C.30°D.36°
3.如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠A=40°,以直角顶点C为旋转中心,将△ABC旋转到△A′B′C的位置,其中A′、B′分别是A、B的对应点,且点B在斜边A′B′上,直角边CA′交AB于D,则旋转角等于().
A.70°B.80°C.60°D.50°
(1)
(2)(3)
二、填空题.
1.在平面内,将一个图形绕一个定点沿着某个方向转动一个角度,这样的图形运动称为________,这个定点称为________,转动的角为________.
2.如图2,△ABC与△ADE都是等腰直角三角形,∠C和∠AED都是直角,点E在AB上,如果△ABC经旋转后能与△ADE重合,那么旋转中心是点_________;旋转的度数是__________.
3.如图3,△ABC为等边三角形,D为△ABC内一点,△ABD经过旋转后到达△ACP的位置,则,
(1)旋转中心是________;
(2)旋转角度是________;(3)△ADP是________三角形.
三、综合提高题.
1.阅读下面材料:
如图4,把△ABC沿直线BC平行移动线段BC的长度,可以变到△ECD的位置.
如图5,以BC为轴把△ABC翻折180°,可以变到△DBC的位置.
(4)(5)(6)(7)
如图6,以A点为中心,把△ABC旋转90°,可以变到△AED的位置,像这样,其中一个三角形是由另一个三角形按平行移动、翻折、旋转等方法变成的,这种只改变位置,不改变形状和大小的图形变换,叫做三角形的全等变换.
回答下列问题
如图7,在正方形ABCD中,E是AD的中点,F是BA延长线上一点,AF=
AB.
(1)在如图7所示,可以通过平行移动、翻折、旋转中的哪一种方法,使△ABE移到△ADF的位置?
(2)指出如图7所示中的线段BE与DF之间的关系.
2.一块等边三角形木块,边长为1,如图,现将木块沿水平线翻滚五个三角形,那么B点从开始至结束所走过的路径长是多少?
答案:
一、1.B2.C3.B
二、1.旋转旋转中心旋转角2.A45°3.点A60°等边
三、1.
(1)通过旋转,即以点A为旋转中心,将△ABE逆时针旋转90°.
(2)BE=DF,BE⊥DF
2.翻滚一次滚120°翻滚五个三角形,正好翻滚一个圆,所以所走路径是2.
23.1图形的旋转
(2)
第二课时
教学内容
1.对应点到旋转中心的距离相等.
2.对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角.
3.旋转前后的图形全等及其它们的运用.
教学目标
理解对应点到旋转中心的距离相等;理解对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角;理解旋转前、后的图形全等.掌握以上三个图形的旋转的基本性质的运用.
先复习旋转及其旋转中心、旋转角和旋转的对应点概念,接着用操作几何、实验探究图形的旋转的基本性质.
重难点、关键
1.重点:
图形的旋转的基本性质及其应用.
2.难点与关键:
运用操作实验几何得出图形的旋转的三条基本性质.
教学过程
一、复习引入
(学生活动)老师口问,学生口答.
1.什么叫旋转?
什么叫旋转中心?
什么叫旋转角?
2.什么叫旋转的对应点?
3.请独立完成下面的题目.
如图,O是六个正三角形的公共顶点,正六边形ABCDEF能否看做是某条线段绕O点旋转若干次所形成的图形?
(老师点评)分析:
能.看做是一条边(如线段AB)绕O点,按照同一方法连续旋转60°、120°、180°、240°、300°形成的.
二、探索新知
上面的解题过程中,能否得出什么结论,请回答下面的问题:
1.A、B、C、D、E、F到O点的距离是否相等?
2.对应点与旋转中心所连线段的夹角∠BOC、∠COD、∠DOE、∠EOF、∠FOA是否相等?
3.旋转前、后的图形这里指三角形△OAB、△OBC、△OCD、△ODE、△OEF、△OFA全等吗?
老师点评:
(1)距离相等,
(2)夹角相等,(3)前后图形全等,那么这个是否有一般性?
下面请看这个实验.
请看我手里拿着的硬纸板,我在硬纸板上挖下一个三角形的洞,再挖一个点O作为旋转中心,把挖好的硬纸板放在黑板上,先在黑板上描出这个挖掉的三角形图案(△ABC),然后围绕旋转中心O转动硬纸板,在黑板上再描出这个挖掉的三角形(△A′B′C′),移去硬纸板.
(分组讨论)根据图回答下面问题(一组推荐一人上台说明)
1.线段OA与OA′,OB与OB′,OC与OC′有什么关系?
2.∠AOA′,∠BOB′,∠COC′有什么关系?
3.△ABC与△A′B′C′形状和大小有什么关系?
老师点评:
1.OA=OA′,OB=OB′,OC=OC′,也就是对应点到旋转中心相等.
2.∠AOA′=∠BOB′=∠COC′,我们把这三个相等的角,即对应点与旋转中心所连线段的夹角称为旋转角.
3.△ABC和△A′B′C′形状相同和大小相等,即全等.
综合以上的实验操作和刚才作的(3),得出
(1)对应点到旋转中心的距离相等;
(2)对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角;
(3)旋转前、后的图形全等.
例1.如图,△ABC绕C点旋转后,顶点A的对应点为点D,试确定顶点B对应点的位置,以及旋转后的三角形.
分析:
绕C点旋转,A点的对应点是D点,那么旋转角就是∠ACD,根据对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角,即∠BCB′=ACD,又由对应点到旋转中心的距离相等,即CB=CB′,就可确定B′的位置,如图所示.
解:
(1)连结CD
(2)以CB为一边作∠BCE,使得∠BCE=∠ACD
(3)在射线CE上截取CB′=CB
则B′即为所求的B的对应点.
(4)连结DB′
则△DB′C就是△ABC绕C点旋转后的图形.
例2.如图,四边形ABCD是边长为1的正方形,且DE=
,△ABF是△ADE的旋转图形.
(1)旋转中心是哪一点?
(2)旋转了多少度?
(3)AF的长度是多少?
(4)如果连结EF,那么△AEF是怎样的三角形?
分析:
由△ABF是△ADE的旋转图形,可直接得出旋转中心和旋转角,要求AF的长度,根据旋转前后的对应线段相等,只要求AE的长度,由勾股定理很容易得到.△ABF与△ADE是完全重合的,所以它是直角三角形.
解:
(1)旋转中心是A点.
(2)∵△ABF是由△ADE旋转而成的
∴B是D的对应点
∴∠DAB=90°就是旋转角
(3)∵AD=1,DE=
∴AE=
=
∵对应点到旋转中心的距离相等且F是E的对应点
∴AF=
(4)∵∠EAF=90°(与旋转角相等)且AF=AE
∴△EAF是等腰直角三角形.
三、巩固练习
教材P64练习1、2.
四、应用拓展
例3.如图,K是正方形ABCD内一点,以AK为一边作正方形AKLM,使L、M在AK的同旁,连接BK和DM,试用旋转的思想说明线段BK与DM的关系.
分析:
要用旋转的思想说明就是要用旋转中心、旋转角、对应点的知识来说明.
解:
∵四边形ABCD、四边形AKLM是正方形
∴AB=AD,AK=AM,且∠BAD=∠KAM为旋转角且为90°
∴△ADM是以A为旋转中心,∠BAD为旋转角由△ABK旋转而成的
∴BK=DM
五、归纳小结(学生总结,老师点评)
本节课应掌握:
1.对应点到旋转中心的距离相等;
2.对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角;
3.旋转前、后的图形全等及其它们的应用.
六、布置作业
1.教材P66复习巩固4综合运用5、6.
2.作业设计.
作业设计
一、选择题
1.△ABC绕着A点旋转后得到△AB′C′,若∠BAC′=130°,∠BAC=80°,则旋转角等于()
A.50°B.210°C.50°或210°D.130°
2.在图形旋转中,下列说法错误的是()
A.在图形上的每一点到旋转中心的距离相等
B.图形上每一点移动的角度相同
C.图形上可能存在不动的点
D.图形上任意两点的连线与其对应两点的连线长度相等
3.如图,下面的四个图案中,既包含图形的旋转,又包含图形的轴对称的是()
二、填空题
1.在作旋转图形中,各对应点与旋转中心的距离________.
2.如图,△ABC和△ADE均是顶角为42°的等腰三角形,BC、DE分别是底边,图中的△ABD绕A旋转42°后得到的图形是________,它们之间的关系是______,其中BD=_________.
3.如图,自正方形ABCD的顶点A引两条射线分别交BC、CD于E、F,∠EAF=45°,在保持∠EAF=45°的前提下,当点E、F分别在边BC、CD上移动时,BE+DF与EF的关系是________.
三、综合提高题
1.如图,正方形ABCD的中心为O,M为边上任意一点,过OM随意连一条曲线,将所画的曲线绕O点按同一方向连续旋转3次,每次旋转角度都是90°,这四个部分之间有何关系?
2.如图,以△ABC的三顶点为圆心,半径为1,作两两不相交的扇形,则图中三个扇形面积之和是多少?
3.如图,已知正方形ABCD的对角线交于O点,若点E在AC的延长线上,AG⊥EB,交EB的延长线于点G,AG的延长线交DB的延长线于点F,则△OAF与△OBE重合吗?
如果重合给予证明,如果不重合请说明理由?
答案:
一、1.C2.A3.D
二、1.相等2.△ACE图形全等CE3.相等
三、1.这四个部分是全等图形
2.∵∠A+∠B+∠C=180°,
∴绕AB、AC的中点旋转180°,可以得到一个半圆,
∴面积之和=
.
3.重合:
证明:
∵EG⊥AF
∴∠2+∠3=90°
∵∠3+∠1+90°=180°
∵∠1+∠3=90°
∴∠1=∠2
同理∠E=∠F,∵四边形ABCD是正方形,∴AB=BC
∴△ABF≌△BCE,∴BF=CE,∴OE=OF,∵OA=OB
∴△OBE绕O点旋转90°便可和△OAF重合.
23.1图形的旋转(3)
第三课时
教学内容
选择不同的旋转中心或不同的旋转角,设计出不同的美丽的图案.
教学目标
理解选择不同的旋转中心、不同的旋转角度,会出现不同的效果,掌握根据需要用旋转的知识设计出美丽的图案.
复习图形旋转的基本性质,着重强调旋转中心和旋转角然后应用已学的知识作图,设计出美丽的图案.
重难点、关键
1.重点:
用旋转的有关知识画图.
2.难点与关键:
根据需要设计美丽图案.
教具、学具准备
小黑板
教学过程
一、复习引入
1.(学生活动)老师口问,学生口答.
(1)各对应点到旋转中心的距离有何关系呢?
(2)各对应点与旋转中心所连线段的夹角与旋转角有何关系?
(3)两个图形是旋转前后的图形,它们全等吗?
2.请同学独立完成下面的作图题.
如图,△AOB绕O点旋转后,G点是B点的对应点,作出△AOB旋转后的三角形.
(老师点评)分析:
要作出△AOB旋转后的三角形,应找出三方面:
第一,旋转中心:
O;第二,旋转角:
∠BOG;第三,A点旋转后的对应点:
A′.
二、探索新知
从上面的作图题中,我们知道,作图应满足三要素:
旋转中心、旋转角、对应点,而旋转中心、旋转角固定下来,对应点就自然而然地固定下来.因此,下面就选择不同的旋转中心、不同的旋转角来进行研究.
1.旋转中心不变,改变旋转角
画出以下图所示的四边形ABCD以O点为中心,旋转角分别为30°、60°的旋转图形.
2.旋转角不变,改变旋转中心
画出以下图,四边形ABCD分别为O、O为中心,旋转角都为30°的旋转图形.
因此,从以上的画图中,我们可以得到旋转中心不变,改变旋转角与旋转角不变,改变旋转中心会产生不同的效果,所以,我们可以经过旋转设计出美丽的图案.
例1.如下图是菊花一叶和中心与圆圈,现以O为旋转中心画出分别旋转45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°的菊花图案.
分析:
只要以O为旋转中心、旋转角以上面为变化,旋转长度为菊花的最长OA,按菊花叶的形状画出即可.
解:
(1)连结OA
(2)以O点为圆心,OA长为半径旋转45°,得A.
(3)依此类推画出旋转角分别为90°、135°、180°、225°、270°、315°的A、A、A、A、A、A.
(4)按菊花一叶图案画出各菊花一叶.
那么所画的图案就是绕O点旋转后的图形.
例2.(学生活动)如图,如果上面的菊花一叶,绕下面的点O′为旋转中心,请同学画出图案,它还是原来的菊花吗?
老师点评:
显然,画出后的图案不是菊花,而是另外的一种花了.
三、巩固练习
教材P65练习.
四、应用拓展
例3.如图,如何作出该图案绕O点按逆时针旋转90°的图形.
分析:
该备案是一个比较复杂的图案,是作出几个复合图形组成的图案,因此,要先画出图中的关键点,这些关键点往往是图案里线的端点、角的顶点、圆的圆心等,然后再根据旋转的特征,作出这些关键点的对应点,最后再按原图案作出旋转后的图案.
解:
(1)连结OA,过O点沿OA逆时针作∠AOA′=90°,在射线OA′上截取OA′=OA;
(2)用同样的方法分别求出B、C、D、E、F、G、H的对应点B′、C′、D′、E′、F′、G′、H′;
(3)作出对应线段A′B′、B′C′、C′D′、D′E′、E′F′、F′A′、A′G′、G′D′、D′H′、H′A′;
(4)所作出的图案就是所求的图案.
五、归纳小结(学生归纳,老师点评)
本节课应掌握:
1.选择不同的旋转中心、不同的旋转角,设计出美丽的图案;
2.作出几个复合图形组成的图案旋转后的图案,要先求出图中的关键点──线的端点、角的顶点、圆的圆心等.
六、布置作业
1.教材P67综合运用7、8、9.
2.选作课时作业设计.
第三课时作业设计
一、选择题
1.如图,摆放有五杂梅花,下列说法错误的是(以中心梅花为初始位置)()
A.左上角的梅花只需沿对角线平移即可
B.右上角的梅花需先沿对角线平移后,再顺时针旋转45°
C.右下角的梅花需先沿对角线平移后,再顺时针旋转180
D.左下角的梅花需先沿对角线平移后,再顺时针旋转90°
2.同学们曾玩过万花筒吧,它是由三块等宽等长的玻璃镜片围成的,如图23-33是看到的万花筒的一个图案,图中所有三角形均是等边三角形,其中的菱形AEFG可以看成把菱形ABCD以A为中心()
A.顺时针旋转60°得到的B.顺时针旋转120°得到的
C.逆时针旋转60°得到的D.逆时针旋转120°得到的
3.下面的图形23-34,绕着一个点旋转120°后,能与原来的位置重合的是()
A.
(1),(4)B.
(1),(3)C.
(1),
(2)D.(3),(4)
二、填空题
1.如图,五角星也
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