人教版初中数学九年级上册第二十四章圆全章教案.docx

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人教版初中数学九年级上册第二十四章圆全章教案

第二十四章 圆

本章总共分四个模块的内容.模块一:

圆的有关性质;模块二:

点和圆、直线和圆的位置关系;模块三:

正多边形和圆;模块四:

弧长和扇形面积.

在对圆的初步认识的基础上,通过画圆引入圆的有关概念,通过类比点和线、线和线的位置关系学习点和圆、直线和圆的位置关系,进一步学习正多边形和圆、弧长和扇形面积,进而学会用圆的有关知识解决一些实际问题.在中考中,本章是考查的重点,主要考查圆的基本性质、与圆有关的位置关系、圆的有关计算.

【本章重点】

圆的有关性质、直线和圆的位置关系及与圆有关的计算.

【本章难点】

垂径定理,弧、弦、圆心角的关系定理,圆周角定理,切线的性质和判定,切线长定理及正多边形与圆的关系.

【本章思想方法】

1.体会和掌握类比的学习方法.如:

通过与点和线位置关系的类比,学习点和圆的位置关系.

2.体会数形结合思想:

如:

点和圆的位置关系、直线和圆的位置关系通过“数”“形”转化;弧、弦、圆心角、圆周角的关系通过“数”“形”转化.因此,本章应突出数形结合思想,体会数形结合思想的作用.

3.体会分类讨论思想:

如:

探究平行弦之间的距离、圆心角与圆周角的关系、与圆有关的位置关系.

24.1 圆的有关性质4课时

24.2 点和圆、直线和圆的位置关系4课时

24.3 正多边形和圆1课时

24.4 弧长和扇形面积2课时

24.1 圆的有关性质

24.1.1 圆(第1课时)

一、基本目标

【知识与技能】

理解并掌握圆的两种定义及与圆有关的概念,并能够从图形中识别.

【过程与方法】

通过实际操作体会圆的不同定义,数形结合理解与圆有关的概念,掌握学习几何的一些常用方法:

实际操作法、数形结合法等.

【情感态度与价值观】

通过实际操作,体会数学中的创造与探索精神,体会圆的有关概念.

二、重难点目标

【教学重点】

圆的有关概念.

【教学难点】

用集合观点定义圆.

环节1 自学提纲,生成问题

【5min阅读】

阅读教材P79~P81的内容,完成下面练习.

【3min反馈】

1.

(1)到定点O的距离为5的点的集合是以__O__为圆心,__5__为半径的圆.

(2)连结圆上任意两点的__线段__叫做弦,经过圆心的弦叫做__直径__;圆上任意两点间的部分叫做__圆弧__;圆上任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧,每一条弧都叫做半圆,大于半圆的弧叫做__优弧__,小于半圆的弧叫做__劣弧__.

2.如图,图中有__1__条直径,__2__条非直径的弦;圆中以点A为一个端点的优弧有__4__条,劣弧有__4__条.

3.什么叫等圆?

什么叫等弧?

解:

能够重合的两个圆叫做等圆;在同圆或等圆中,能够互相重合的弧叫做等弧.

环节2 合作探究,解决问题

【活动1】 小组讨论(师生互学)

【例1】下列说法:

①弧分为优弧和劣弧;②半径相等的圆是等圆;③过圆心的线段是直径;④长度相等的弧是等弧;⑤半径是弦,其中正确的是________.(填序号)

【互动探索】(引发学生思考)优弧、劣弧、等圆、直径、等弧的定义分别是什么?

圆上的弧可以分为哪几类?

【答案】②

【互动总结】(学生总结,老师点评)由圆的有关概念可知,连结圆上任意两点的线段是弦;过圆心的弦是直径;在同圆或等圆中,能够互相重合的弧是等弧;圆上的弧分为优弧、半圆、劣弧.

【例2】如图,在Rt△ABC和Rt△ABD中,∠C=90°,∠D=90°,点O是AB的中点.求证:

A、B、C、D四个点在以点O为圆心的同一圆上.

【互动探索】(引发学生思考)要使A、B、C、D四个点在以点O为圆心的同一圆上,结合圆的集合性定义,圆上各点到定点(圆心O)的距离有什么关系?

点A、B、C、D与点O有什么关系?

【证明】连结OC、OD.

∵在Rt△ABC和Rt△ABD中,∠ACB=90°,∠ADB=90°,点O是AB的中点,

∴OA=OB=OC=OD=

AB,

∴A、B、C、D四个点在以点O为圆心的同一圆上.

【互动总结】(学生总结,老师点评)由圆的集合性定义可知,圆上各点到定点(圆心O)的距离都等于定长(半径r).

【活动2】 巩固练习(学生独学)

1.给出下列说法:

①直径是弦;②优弧是半圆;③半径是圆的组成部分;④两个半径不相等的圆中,大的半圆的弧长小于小的半圆的周长.其中正确的是__①__.(填序号)

2.如图,点A、B、C、E在⊙O上,点A、O、D与点B、O、C分别在同一直线上,图中有几条弦?

分别是哪些?

解:

图中有3条弦,分别是弦AB、BC、CE.

3.如图,点A、N在半圆O上,四边形ABOC、DNMO均为矩形,求证:

BC=MD.

证明:

连结ON、OA.

∵点A、N在半圆O上,∴ON=OA.

∵四边形ABOC、DNMO均为矩形,

∴ON=MD,OA=BC,∴BC=MD.

【活动3】 拓展延伸(学生对学)

【例3】下列说法:

①经过点P的圆有无数个;②以点P为圆心的圆有无数个;③半径为3cm,且经过点P的圆有无数个;④以点P为圆心,以3cm为半径的圆有无数个,其中错误的有(  )

A.1个 B.2个

C.3个 D.4个

【互动探索】(引发学生思考)结合圆的定义,怎样确定一个圆?

确定一个圆的条件有哪些?

【答案】A

【互动总结】(学生总结,老师点评)确定一个圆需要两个要素:

一是圆心,确定圆的位置;二是半径,确定圆的大小.两者缺一不可.

【例4】A、B是半径为5的⊙O上两个不同的点,则弦AB的取值范围是(  )

A.AB>0 B.0<AB<5

C.0<AB<10 D.0<AB≤10

【互动探索】(引发学生思考)连结圆上任意两点的线段是弦,求弦AB的取值范围,就要知道连结圆上任意两点构成的最长线段和最短线段分别是什么?

【答案】D

【互动总结】(学生总结,老师点评)圆上最长的弦是直径,则圆上不同两点构成的弦长大于0且小于等于直径长.

环节3 课堂小结,当堂达标

(学生总结,老师点评)

请完成本课时对应练习!

24.1.2 垂直于弦的直径(第2课时)

一、基本目标

【知识与技能】

1.理解与掌握圆的对称性、垂径定理及其推论.

2.运用垂径定理及其推论解决一些有关证明、计算和作图问题.

【过程与方法】

经历探索发现圆的对称性,证明垂径定理及其推论的过程,获得几何学习的一些常用方法:

合情推理、证明、抽象概括等.

【情感态度与价值观】

通过观察、操作、变换和研究的过程,进一步培养学生的思维能力、创新意识和良好的运用数学的习惯和意识.

二、重难点目标

【教学重点】

垂径定理及其推论.

【教学难点】

垂径定理及其推论的运用.

环节1 自学提纲,生成问题

【5min阅读】

阅读教材P81~P83的内容,完成下面练习.

【3min反馈】

1.圆是__轴对称__图形,任何一条直径所在直线都是圆的__对称轴__.

2.垂径定理:

垂直于弦的直径__平分__弦,并且__平分__弦所对的两条弧.即一条直线如果满足:

①CD经过圆心O且与圆交于C、D两点;②AB⊥CD交CD于M;那么可以推出:

③__AM_=_BM__,④__

__,⑤__

.

3.垂径定理的推论:

__平分__弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且__平分__弦所对的两条弧.

环节2 合作探究,解决问题

【活动1】 小组讨论(师生互学)

【例1】一根横截面为圆形的下水管道的直径为1米,管内有少量的污水(如图),此时的水面宽AB为0.6米,求此时的水深(即阴影部分的弓形高).

【互动探索】(引发学生思考)要求此时的水深,即阴影部分的弓形高,结合垂径定理,考虑怎样作辅助线才能得到水深?

【解答】如图,过点O作OD⊥AB于点C,交⊙O于点D,连结OB.

根据垂径定理,得C是AB的中点,D是

的中点,CD就是水深,则BC=

AB=0.3米.

由题意知,OD=OB=0.5米,

在Rt△OBC中,由勾股定理,得OC=

=0.4米,

所以CD=OD-OC=0.1米,

即此时的水深为0.1米.

【互动总结】(学生总结,老师点评)在圆中求半径、弦等线段的长时,常常借助垂径定理构造直角三角形,再在直角三角形中运用勾股定理来解决.

【活动2】 巩固练习(学生独学)

1.如图,AB为⊙O的弦,⊙O的半径为5,OC⊥AB于点D,交⊙O于点C,且CD=1,则弦AB的长是多少?

解:

连结AO.由题意可知,OA=OC=5,则OD=OC-CD=5-1=4.∵OC⊥AB,∴∠ODA=90°,∴AD=

=3.又∵AB为⊙O的弦,∴AB=2AD=6.

2.一条排水管的截面如图所示.已知排水管的半径OB=10cm,水面宽AB=16cm.求截面圆心O到水面的距离.

解:

过点O作OC⊥AB于点C.∵OC⊥AB,AB=16cm,∴∠OCB=90°,BC=

AB=8cm.又∵OB=10cm,∴OC=

=6cm,即截面圆心O到水面的距离为6cm.

3.如图,一条公路的转弯处是一段圆弧(即图中

,点O是

的圆心,其中CD=600m,E为

上一点,且OE⊥CD,垂足为点F,EF=90m,求这段弯路的半径.

解:

如图,连结OC.设弯路的半径为Rm,则OF=(R-90)m.∵OE⊥CD,CD=600m,∴∠OFC=90°,CF=

CD=300m.在Rt△OFC中,根据勾股定理,得OC2=CF2+OF2,即R2=3002+(R-90)2,解得R=545.即这段弯路的半径为545m.

【活动3】 拓展延伸(学生对学)

【例2】已知⊙O的半径为13,弦AB=24,弦CD=10,AB∥CD,求这两条平行弦AB、CD之间的距离.

【互动探索】(引发学生思考)要求两条平行弦AB、CD之间的距离,想到垂直,又在圆中已知弦长,则可以想到垂径定理,由此根据这些怎么作图呢?

根据题中数据怎样求解呢?

【解答】分两种情况讨论:

当弦AB和CD在圆心同侧时,如图1,过点O作OF⊥CD于点F,交AB于点E,连结OC、OA.

由题意可知,OA=OC=13.

∵AB∥CD,OF⊥CD,∴OE⊥AB.

又∵AB=24,CD=10,

∴AE=

AB=12,CF=

CD=5,

∴EO=

=5,OF=

=12,

∴EF=OF-OE=7.

当弦AB和CD在圆心异侧时,如图2,过点O作OF⊥CD于点F,反向延长OF交AB于点E,连结OC、OA.

(1)可得,EO=5,OF=12,∴EF=OF+OE=17.

综上,两条平行弦AB与CD之间的距离为7或17.

【互动总结】(学生总结,老师点评)解此类题时,要考虑两弦在圆心的同侧还是异侧,再结合实际作出半径和弦心距,利用勾股定理和垂径定理求解即可.

【例3】有一石拱桥的桥拱是圆弧形,如图所示,正常水位下水面宽AB=60m,水面到拱顶距离CD=18m,当洪水泛滥时,水面到拱顶距离为3.5m时需要采取紧急措施,当水面宽MN=32m时是否需要采取紧急措施?

请说明理由.

【互动探索】(引发学生思考)求当水面宽MN=32m时是否需要采取紧急措施,那么此时水面到拱顶的距离为多少?

怎样求出这个距离?

【解答】不需要采取紧急措施.

理由如下:

连结OM,设OA=Rm.

由题意知,在Rt△AOC中,AC=

AB=30m,CD=18m,

由勾股定理,得R2=302+(R-18)2,解得R=34.

在Rt△MOE中,ME=

MN=16m,

∴OE=

=30m,

∴DE=OD-OE=4m.

∵4>3.5,∴不需要采取紧急措施.

【互动总结】(学生总结,老师点评)解此类题时,要注意根据垂径定理,利用半径、半弦长、弦心距构造直角三角形,结合勾股定理求解.

环节3 课堂小结,当堂达标

(学生总结,老师点评)

请完成本课时对应练习!

24.1.3 弧、弦、圆心角(第3课时)

一、基本目标

【知识与技能】

理解并掌握圆的旋转不变性,圆心角、弧、弦之间的关系定理.

【过程与方法】

通过观察、比较、操作、推理、归纳等活动,学习圆心角、弧、弦之间的关系定理.

【情感态度与价值观】

通过探索圆心角、弧、弦之间的关系,培养探索精神,体会分类讨论思想在数学中的应用.

二、重难点目标

【教学重点】

圆心角、弧、弦之间的关系定理及其应用.

【教学难点】

圆心角、弧、弦之间的关系定理的探索和证明.

环节1 自学提纲,生成问题

【5min阅读】

阅读教材P83~P85的内容,完成下面练习.

【3min反馈】

1.圆是中心对称图形,__圆心__就是它的对称中心;把圆绕圆心旋转一个角度,所得的图形与原图形__重合__.

2.顶点在__圆心__的角叫做圆心角.

3.

(1)在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧__相等__,所对的弦也__相等__.

(2)在同圆或等圆中,如果两条弧相等,那么它们所对的圆心角__相等__,所对的弦__相等__.

(3)如果两条弦相等,那么它们所对的圆心角__相等__,所对的优弧和劣弧分别__相等__.

4.如图,在⊙O中,AB、CD是两条弦,若∠AOB=∠COD,则__AB=CD,

__;

,则__∠AOB=∠COD,AB=CD____;

若AB=CD,则__∠AOB=∠COD,

__.

环节2 合作探究,解决问题

【活动1】 小组讨论(师生互学)

【例1】如图所示,A、B、C是⊙O上三点,∠AOB=120°,C是

的中点,试判断四边形OACB的形状,并说明理由.

【互动探索】(引发学生思考)由∠AOB=120°,C是

的中点,可想到连结OC,则结合弧、圆心角之间的关系可以知道什么?

又同圆中半径相等,可以猜想出四边形OACB的形状是什么?

【解答】四边形OACB是菱形.

理由如下:

如图,连结OC.

∵∠AOB=120°,C是

的中点,

∴∠AOC=∠BOC=

∠AOB=60°.

又∵CO=BO,∴△OBC是等边三角形,∴OB=BC.

同理可得,△OCA是等边三角形,∴OA=AC.

又∵OA=OB,∴OA=AC=BC=BO,

∴四边形OACB是菱形.

【互动总结】(学生总结,老师点评)解此类题时,由弧中点联想到弧、弦、圆心角的关系定理,作辅助线(连结弧中点和圆心)解决问题.

【活动2】 巩固练习(学生独学)

1.如图,在⊙O中,已知

,则AC与BD的关系是( A )

A.AC=BD B.AC<BD

C.AC>BD D.不确定

2.如图,AB是⊙O的直径,BC、CD、DA是⊙O的弦,且BC=CD=DA,求∠BOD的度数.

解:

∵BC、CD、DA是⊙O的弦,且BC=CD=DA,∴∠AOD=∠DOC=∠BOC.又∵AB是⊙O的直径,∴∠BOD=

×180°=120°.

3.如图,在⊙O中,弦AB=CD,那么∠AOC和∠BOD相等吗?

请说明理由.

解:

∠AOC=∠BOD.理由如下:

∵在⊙O中,AB=CD,∴∠AOB=∠COD,∴∠AOB-∠COB=∠COD-∠COB,∴∠AOC=∠BOD.

【活动3】 拓展延伸(学生对学)

【例2】如图,已知AB是⊙O的直径,M、N分别是AO、BO的中点,CM⊥AB,DN⊥AB.求证:

.

【互动探索】(引发学生思考)求证

,由弧、弦、圆心角的关系定理,可以转化为证明什么?

转化后的结论又应该怎样证明?

【证明】如图,连结OC、OD.

∵AB是⊙O的直径,M、N分别是AO、BO的中点,∴OM=ON.

∵CM⊥AB,DN⊥AB,∴∠OMC=∠OND=90°.

在Rt△OMC和Rt△OND中,∵

∴Rt△OMC≌Rt△OND(HL),

∴∠COM=∠DON,∴

.

【互动总结】(学生总结,老师点评)在同圆或等圆中,如果两条弧(一般同为优弧或劣弧)、两条弦、两个圆心角中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量都分别相等.

【例3】如图,⊙O中,已知∠AOB=2∠COD,求证:

2CD>AB.

【互动探索】(引发学生思考)求证2CD>AB,是比较AB与2CD的大小,而题中没有线段长是2CD,无法直接比较,这就需要将2CD进行转化或构造2CD,再进行比较.已知∠AOB=2∠COD,由弧、弦、圆心角之间的关系定理,想怎样将2CD进行转化或构造2CD,再想比较两边大小时的方法有哪些.

【证明】如图,过点O作OE⊥AB交⊙O于点E,连结AE、BE,∴

∴∠AOE=∠BOE=

∠AOB.

又∵∠AOB=2∠COD,

∴∠AOE=∠BOE=∠COD,

∴AE=BE=CD.

∵在△ABE中,AE+BE>AB,

∴2CD>AB.

【互动总结】(学生总结,老师点评)解此类题时,要注意分析题中的已知条件,结合问题将条件进行转化,再求解.解本题的关键是根据∠AOB=2∠COD利用垂径定理将角平分,从而将问题转化为三角形三边关系问题,进而得证.

环节3 课堂小结,当堂达标

(学生总结,老师点评)

请完成本课时对应练习!

24.1.4 圆周角(第4课时)

一、基本目标

【知识与技能】

1.理解圆周角的概念,掌握圆周角定理及其推论,并能解决相关问题.

2.理解圆内接多边形和多边形的外接圆,掌握圆内接四边形的性质.

【过程与方法】

1.经历圆周角定理的证明,使学生了解分情况证明命题的思想和方法,体会类比、分类的数学方法.

2.经历圆内接四边形性质的证明,引导学生添加合理的辅助线,培养学生的创造力.

【情感态度与价值观】

通过圆周角定理的证明向学生渗透由特殊到一般,由一般到特殊的数学思想方法,体现了辩证唯物主义从未知到已知的认识规律,并在解答问题的活动中获取成功的体验,建立学好数学的信心.

二、重难点目标

【教学重点】

圆周角的概念,圆周角定理及其推论,圆内接四边形的性质.

【教学难点】

探究并论证圆周角定理及其推论.

环节1 自学提纲,生成问题

【5min阅读】

阅读教材P85~P88的内容,完成下面练习.

【3min反馈】

1.顶点在__圆上__,并且两边都与圆__相交__的角叫做圆周角.

2.圆周角定理:

一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的__一半__.

3.圆周角定理的推论:

同弧或等弧所对的圆周角__相等__;半圆(或直径)所对的圆周角是__直角__,90°的圆周角所对的弦是__直径__.

4.如果一个多边形的所有顶点都在同一个圆上,这个多边形叫做__圆内接多边形__,这个圆叫做这个多边形的外接圆.

5.圆内接四边形的性质:

圆内接四边形的对角__互补__.

环节2 合作探究,解决问题

【活动1】 小组讨论(师生互学)

【例1】如图,在⊙O的内接四边形ABCD中,AB=AD,∠C=110°.若点P为

上,求∠P的度数.

【互动探索】(引发学生思考)求∠P的度数,题中只知道∠C的度数,两者有什么关系吗?

可以转化为求什么?

由⊙O的内接四边形ABCD可以得到什么?

这与求∠P的度数有什么关系?

【解答】如图,连结BD.

∵四边形ABCD是⊙O的内接四边形,

∴∠BAD+∠C=180°,

∴∠BAD=180°-∠C=70°.

又∵AB=AD,

∴∠ABD=∠ADB=

(180°-∠BAD)=55°.

∵四边形APBD是⊙O的内接四边形,

∴∠P+∠ADB=180°,

∴∠P=180°-∠ADB=125°.

【互动总结】(学生总结,老师点评)解此类题的关键是正确作出辅助线,题中可以多次运用圆内接四边形的性质.

【例2】如图,AB是⊙O的直径,C、D是⊙O上的两点(在直径AB的同一侧),且

,弦AC、BD相交于点P,如果∠APB=110°,求∠ABD的度数.

【互动探索】(引发学生思考)求∠ABD的度数,∠ABD在△ABP中,又∠APB=110°,此时想到什么?

已知AB是⊙O的直径,

结合圆周角定理及其推论,可以求出哪些角?

【解答】如图,连结CD、CB.

∵AB是圆O的直径,∴∠ACB=90°.

∵∠APB=∠DPC=110°,

∴∠CBD=∠DPC-∠ACB=20°.

,∴∠CBD=∠CAB=20°,

∴∠ABD=180°-∠APB-∠CAB=50°.

【互动总结】(学生总结,老师点评)解此题的关键是正确作出辅助线,利用等弧所对的圆周角相等求出∠CAB的度数.

【活动2】 巩固练习(学生独学)

1.在⊙O中,弦AB所对的圆心角的度数为50°,则它所对的圆周角的度数为( C )

A.25° B.50°

C.25°或155° D.50°或130°

【教师点拨】圆中一条弦(非直径)对应的弧有两条:

一条优弧、一条劣弧.

2.如图,点A、B、C都在⊙O上,若∠C=35°,则∠AOB的度数为__70°__.

3.如图,A、B、C为⊙O上的任意三点,若∠BOC=100°,则∠BAC的度数为__130°__.

【教师点拨】综合利用圆周角定理和圆内接四边形的性质求解.

4.如图,AB是⊙O的直径,∠ACD=25°,求∠BAD的度数.

解:

∵AB是⊙O的直径,∴∠ADB=90°.∵∠ACD=25°,∴∠B=∠ACD=25°,∴∠BAD=90°-∠B=65°.

5.如图,△ABC的三个顶点都在⊙O上,直径AD=6cm,∠DAC=2∠B,求AC的长.

解:

如图,连结OC.∵∠AOC=2∠B,∠DAC=2∠B,∴∠AOC=∠DAC,∴AO=AC.又∵OA=OC,∴AO=AC=OC,∴△AOC是等边三角形,∴AC=AO=

AD=3cm.

【活动3】 拓展延伸(学生对学)

【例3】如图,△ABC内接于⊙O,AF是⊙O的弦,AF⊥BC,垂足为点D,点E为

上一点,且BE=CF.

(1)求证:

AE是⊙O的直径;

(2)若∠ABC=∠EAC,AE=8,求AC的长.

【互动探索】(引发学生思考)

(1)要证明AE是⊙O的直径,结合圆周角定理的推论可以转化为证明什么?

怎样进行证明?

(2)要求AC的长,求线段长的方法有哪些?

题中只给出了AE的长,AC的长怎样和AE建立关系?

先从哪儿入手呢?

【解答】

(1)证明:

∵BE=CF,∴∠BAE=∠CAF.

∵AF⊥BC,∴∠ADC=90°,

∴∠FAD+∠ACD=90°.

又∵∠E=∠ACB,∴∠E+∠BAE=90°,

∴∠ABE=90°,∴AE是⊙O的直径.

(2)如图,连结OC.

∵∠ABC=∠CAE,

,∴∠AOC=∠EOC.

(1)知,AE是⊙O的直径,

∴∠AOC=∠EOC=90°.

又∵OA=OC,∴△AOC是等腰直角三角形.

∵AE=8,∴AO=CO=

AE=4,

∴AC=4

.

【互动总结】(学生总结,老师点评)解此题时,也可以逆向思考,即由所求结论和问题出发,看由结论和问题可以推出什么,再结合已知条件进行证明或求解,从而使问题得到解决.

【例4】如图,AB是半圆的直径,C、D是半圆上的两点,且∠BAC=20°,

.请连结线段BC,求四边形ABCD各内角的度数.

【互动探索】(引发学生思考)求四边形ABCD各内角的度数,由AB是半圆的直径,且∠BAC=20°,想到圆周角定理及其推论,由此可以求出哪些角的度数?

又由题可知,四边形ABCD是圆的内接四边形,由此可以推出什么?

【解答】如图,连结BC.

∵AB是半圆的直径,∴∠ACB=90°.

∵∠BAC=20°,∴∠B=90°-∠B

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