七年級動角問題:尋找旋轉中的數量關係

七年級動角問題:尋找旋轉中的數量關係

七年級動角問題:尋找旋轉中的數量關係

動態幾何圖形的數量關係,對於七年級學生來講,稍有難度,剛剛從小學經過一學期的適應,幾何剛剛入門,所涉及到知識點很少,角的計算,角平分線等。純粹從靜態圖形看,這些並不複雜,然而一旦運動起來,尤其在旋轉過程中,再去尋找數量關係,難度陡然上升,要麼多種情況未考慮周全,要麼直接就轉暈了。而要解決好這些問題,則需要在草稿紙上多作圖,如果平時這種功夫花得多,真到考場上,腦子裡作圖,角在心中動,那無疑最佳。

題目

已知點A,O,B在一條直線上,將射線OC繞O點順時針方向旋轉90°後,得到射線OD,在旋轉過程中,射線OC始終在直線AB上方,且OE平分∠AOD.約定:無論∠AOD大小如何,OE都看作是由OA、OD兩邊形成的最小角的平分線.

(1)如圖1,當∠AOC=30°時,∠BOD=_________;

(2)若射線OF平分∠BOC,求∠EOF的度數.

七年級動角問題:尋找旋轉中的數量關係

解析:

(1)給出特殊角度計算,初步瞭解題中角之間的聯繫,為後面動角打基礎。∠AOC=30°,而且旋轉角∠COD=90°,於是求得∠BOD=60°;

(2)本題難點在於射線OE的位置,而射線OE位置又取決於∠AOD,當我們在備用圖中作圖的時候,會發現,雖然題目限定了射線 OC始終在直線AB上方,可沒有限制射線OD,畢竟經過順時針旋轉90°後,射線OD有可能到直線AB下方,那麼麻煩就來了,通常我們在學習角平分線時,教材聲明是小於180°的角.

①當射線OD在直線AB上方時,此時∠AOC為銳角,即∠AOC<90°,作圖如下:

七年級動角問題:尋找旋轉中的數量關係

∠EOF到底和哪些角關聯呢?似乎圖中角都能和它產生聯繫,我們選擇的原則是儘量與已知條件相近。因此選擇∠EOF=∠DOE-∠DOF或∠EOF=180°-∠AOE-∠BOF,為了方便書寫證明過程,不妨設∠AOC=x,推導如下:

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②當OD與直線AB重合時,此時∠AOC=90°,顯然∠AOD是一個平角,根據約定,它的角平分線OE與OC重合(注:為什麼不是OC反向延長線?後文解釋),如下圖所示:

七年級動角問題:尋找旋轉中的數量關係

此時∠EOF=45°;

③當∠AOC>90°,即它是一個鈍角時,情況又有不同,此時射線OD位於直線AB下方,如下圖所示:

七年級動角問題:尋找旋轉中的數量關係

根據約定,OE是∠AOD的角平分線,它也在直線AB下方。此時∠EOF可看作三部分構成,即∠EOF=∠DOE+∠BOD+∠BOF,推導如下:

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綜上所述,∠EOF=45°或135°.

說明:關於角平分線定義,人教版七年級數學上冊教材135頁原文“一般地,從一個角的頂點出發,把這個角分成兩個相等的角的射線,叫做這個角的平分線。”,僅僅從這個定義描述出發,尚不足以說明當∠AOD為平角時,為何射線OE和OC重合,而不是它的反向延長線,於是我們又找到教材中關於角的定義,在第132頁,原文“有公共端點的兩射線組成的圖形叫做角”,可對於題中的平角∠AOD而言,仍然有可能是指下方部分,直到同樣這一頁教材中,另外一段描述“角也可以看作是由一條射線繞著它的端點旋轉而形成的圖形。”

圖中的∠AOD,就是這樣形成的,因為題目描述中,規定的旋轉方向為順時針,即可以看作是射線OD從射線OA出發,順時針旋轉構成的圖形,這也可以解釋角的內部始終在直線AB上方,因此當射線 OD與射線OA變成平角的時候,它的角平分線OE和OC重合,而不是OC的反向延長線。

而一旦射線OD到直線AB下方,初中階段未經特別說明,通常是指小於平角的角,因此∠AOD在直線AB下方,因此角平分線OE也在直線AB下方。

解題反思

本題理解上的主要困難在於對於動態角的把握,特別是旋轉後超過平角時,角平分線位置發生了改變。同時這道題目也深度考察了學生對角的概念的理解,一般而言,角的定義我們通常用“有公共端點的兩條射線組成的圖形”,而很少用“一條射線繞著它的端點旋轉而成的圖形”,恰恰後者,就是從動態角度來解釋角的概念。

七年級階段,對於角的認知,除了度數關係之外,更多的是位置變化,在七年級下學期的平行線與相交線乃至八年級的全等三角形,無不對各種位置的角進行辨識、計算,因此,角的概念是否掌握牢固,非常重要。


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