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例题4:旋转与角度计算

图形的旋转与中心对称 · 初三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 利用旋转不变性,将分散的线段或角度通过旋转变换集中到同一三角形中求解。

从哪来 建立在“例题1:求顶点坐标与对称轴”所涉及的平面直角坐标系中图形位置关系及全等变换基础之上。

为什么 旋转是刚体运动,保持图形大小和角度不变。当题目中出现共顶点、等边长或特定角度(如60°、90°、135°)时,直接计算往往困难。通过旋转,可以将原本不相邻的边或角“搬运”到一起,构造出新的全等三角形或特殊三角形(如等腰直角、等边),从而利用勾股定理或三角函数求解。本质是“化分散为集中,化未知为已知”。

讲法
适合空间想象力强、喜欢直观演示的学生 使用“手影游戏”或实物模型。让学生拿两根等长木棍,一端固定(旋转中心),另一端自由移动。演示将其中一根木棍绕固定点旋转特定角度后,观察两根木棍另一端连线的变化。强调“动点”轨迹和“相对位置”不变性,通过视觉直观理解旋转如何改变图形结构而不改变长度。
讲法
适合逻辑推理能力强、偏好代数推导的学生 从全等三角形判定入手。列出旋转前后的对应点、对应边、对应角。强调旋转的本质是“SAS全等”的连续应用。引导学生写出:因为旋转,所以 $OA=OA'$,$\angle AOA' = \alpha$,进而推导 $\triangle OAB \cong \triangle OA'B'$。通过严格的逻辑链条,证明旋转后新构成的三角形与原三角形的关系,用代数式表达边长关系。
适合基础薄弱、需要步骤指引的学生** 提供“旋转三步法”口诀: 1. **找中心
确定绕哪个点转。 2. 定角度:确定转多少度(通常由题目隐含的等边或直角决定)。 3. 连新线:连接旋转后的对应点,构造新三角形。 配合标准解题模板,让学生填空式地写出“由旋转性质可知...”、“在 $\triangle ...$ 中...”,降低思维负荷,先模仿后理解。
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练一道
变式
在正方形 $ABCD$ 中,$E$ 为 $AB$ 中点,$F$ 为 $BC$ 上一点,且 $EF \perp DE$。若 $AB = 4$,求 $CF$ 的长。
试试手自己判
检测题
在 $\triangle ABC$ 中,$\angle BAC = 90^\circ$,$AB = AC$,$D$ 为 $BC$ 上一点,将 $\triangle ABD$ 绕点 $A$ 逆时针旋转 $90^\circ$ 得到 $\triangle ACE$。若 $BD = 5$,$CD = 3$,求 $DE$ 的长。
看答案和判分标准
答案:$\sqrt{34}$
判对标准:
1. 正确识别旋转后 $CE = BD = 5$,$\angle ACE = \angle ABD = 45^\circ$。
2. 正确推导出 $\angle DCE = \angle ACB + \angle ACE = 45^\circ + 45^\circ = 90^\circ$。
3. 在 Rt$\triangle DCE$ 中,正确应用勾股定理 $DE^2 = CD^2 + CE^2 = 3^2 + 5^2 = 34$。
4. 最终得出 $DE = \sqrt{34}$。
若学生得出 $DE=8$ 或其他整数,说明未识别出直角三角形;若得出 $DE=\sqrt{16}$,说明对应边搞错。
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