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)
圆
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.
同
(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,
=
__;
若
=
,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.
由
(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