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2. 旋转的基本性质

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 平面内图形绕定点转动一定角度,对应点到定点距离相等,对应点与定点连线夹角等于旋转角。

从哪来 本知识点建立在“例题1:求顶点坐标与对称轴”所体现的坐标平面中点的变换规律及图形全等的基础之上。

为什么 旋转是一种刚体运动,其核心逻辑是“保距”与“保角”。 1. 保距性:因为旋转是绕定点转动,图形上任意一点到旋转中心的距离在转动过程中始终不变,就像钟摆的摆长不变一样,所以对应点到旋转中心的距离相等。 2. 保角性:整个图形作为一个整体绕中心转动,图形内部任意两点与中心连线的夹角,在转动前后保持不变,这个角度就是旋转角。 3. 全等性:既然距离和角度都不变,旋转前后的图形必然完全重合(全等),这是旋转区别于平移(方向改变)和位似(大小改变)的本质特征。

生活直观法** **适合学生
形象思维强、抽象逻辑稍弱的学生。 操作:让学生拿一支笔,笔尖抵住桌面一点(旋转中心),笔身绕该点转动。观察笔身上任意一点(如笔帽处)到笔尖的距离是否变化?观察笔身转过的角度与笔尖转过的角度是否一致?通过身体感知“距离不变”和“角度相同”。
坐标推导法** **适合学生
代数基础好、喜欢逻辑推理的学生。 操作:在坐标系中设旋转中心为原点 $O(0,0)$,点 $A(x,y)$ 绕 $O$ 逆时针旋转 $\alpha$ 角得到点 $A'(x',y')$。利用三角函数定义 $x=r\cos\theta, y=r\sin\theta$,推导 $x'=r\cos(\theta+\alpha), y'=r\sin(\theta+\alpha)$。通过计算 $OA^2 = x^2+y^2$ 和 $OA'^2 = x'^2+y'^2$,证明两者相等,从而从代数角度验证“对应点到旋转中心距离相等”。
动态几何演示法** **适合学生
空间想象力强、对动态过程敏感的学生。 操作:使用 GeoGebra 或几何画板,绘制一个三角形 $ABC$ 和点 $O$。拖动旋转滑块,实时显示 $OA$ 与 $OA'$、$OB$ 与 $OB'$ 的长度数值(保持恒定),以及 $\angle AOA'$ 与 $\angle BOB'$ 的度数(保持相等)。让学生观察当旋转角度变化时,哪些量是“死”的(不变),哪些量是“活”的(在变),从而提炼出不变量即基本性质。
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练一道
基础题
如图,将 $\triangle ABC$ 绕点 $C$ 顺时针旋转 $40^\circ$ 得到 $\triangle A'B'C$。若 $\angle ACB = 60^\circ$,求 $\angle BCB'$ 的度数。
变式
在正方形 $ABCD$ 中,点 $E$ 在边 $BC$ 上。将 $\triangle ABE$ 绕点 $A$ 逆时针旋转 $90^\circ$ 得到 $\triangle ADG$。若 $BE=3$,$EC=5$,求 $EG$ 的长度。
看解答过程
1. 根据旋转的定义,对应点与旋转中心连线的夹角等于旋转角。 2. 点 $B$ 的对应点是 $B'$,旋转中心是 $C$。 3. 因此,$\angle BCB'$ 即为旋转角。 4. 已知旋转角为 $40^\circ$,所以 $\angle BCB' = 40^\circ$。 *(注:$\angle ACB=60^\circ$ 为干扰条件,用于考察学生是否混淆“图形内角”与“旋转角”)
试试手自己判
检测题
如图,在 $\triangle ABC$ 中,$\angle C = 90^\circ$,$AC = 3$,$BC = 4$。将 $\triangle ABC$ 绕点 $A$ 顺时针旋转,使点 $C$ 落在 $AB$ 边上的点 $D$ 处,点 $B$ 落在点 $E$ 处。求 $DE$ 的长度。
看答案和判分标准
答案:$4$
判对标准:
1. 关键步骤1:学生必须指出 $\triangle ABC \cong \triangle ADE$(或 $DE = BC$)。这是利用旋转保距性质的直接体现。
2. 关键步骤2:学生正确得出 $DE = 4$。
3. 错误判定:
* 若学生计算了 $AB=5$,然后试图用勾股定理求 $DE$,说明未识别出全等关系,判错。
* 若学生得出 $DE=3$,说明混淆了对应边($AC$ 对应 $AD$,$BC$ 对应 $DE$),判错。
* 若学生只写答案“4”而无任何理由,判半对,需追问依据。
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