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例题1:垂径定理应用

圆及其相关性质 · 初三
讲清楚它是什么

定义 利用垂直于弦的直径平分弦及其所对弧的性质,构建直角三角形求解弦长、半径或距离。

从哪来 本节为初三几何起点,基于初中阶段已掌握的“勾股定理”及“全等三角形判定(SSS)”进行推导与应用。

为什么 圆的轴对称性是垂径定理的几何本质。因为圆关于任意直径对称,当直径垂直于弦时,该直径所在的直线即为弦的垂直平分线。根据垂直平分线性质,圆心到弦两端点距离相等(均为半径),从而在圆心、弦中点、弦端点之间构成两个全等的直角三角形。这使得我们可以将“圆的问题”转化为“直角三角形边长计算问题”,这是解题的核心逻辑。

【直观演示法】** **适合学生
空间想象力较弱、依赖视觉直观的学生。 操作:拿出一个圆形纸片,画一条弦,折纸使弦两端重合,展开后的折痕必过圆心且垂直于弦。让学生亲手操作,直观感受“垂直”与“平分”的必然联系,建立几何直觉。
【逻辑推导法】** **适合学生
逻辑严密、喜欢探究原理的学生。 操作:不直接给结论,而是引导证明。设 $OA=OB=r$,$OD \perp AB$,证 $\triangle AOD \cong \triangle BOD$(HL或SSS),得出 $AD=BD$。强调“为什么垂直就能平分”,强化逻辑链条。
【模型构建法】** **适合学生
解题速度快、追求效率的学生。 操作:直接给出“垂径定理基本模型图”(即“半径、半弦、弦心距”构成的直角三角形)。告诉学生:看到垂径定理,脑子里就要出现这个直角三角形,核心公式是 $r^2 = d^2 + (\frac{L}{2})^2$。训练快速识别模型并代入计算。
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练一道
基础题
已知 $\odot O$ 的半径为 5,弦 $AB$ 长为 8,求圆心 $O$ 到弦 $AB$ 的距离。
变式
弓形高为 2,弦长为 12,求该弓形所在圆的半径。
试试手自己判
检测题
如图,$\odot O$ 中,弦 $AB=10$,$M$ 是 $AB$ 的中点,$OM=4$,求 $\odot O$ 的半径。
看答案和判分标准
答案:连接 $OA$。 $\because M$ 是 $AB$ 中点,$\therefore OM \perp AB$(垂径定理推论)。 $\therefore AM = \frac{1}{2}AB = 5$。 在 Rt$\triangle OMA$ 中,$OA = \sqrt{OM^2 + AM^2} = \sqrt{4^2 + 5^2} = \sqrt{16+25} = \sqrt{41}$。 答:半径为 $\sqrt{41}$。
判对标准:
1. 正确指出 $OM \perp AB$ 或构建直角三角形(1分);
2. 正确计算半弦长 $AM=5$(1分);
3. 正确应用勾股定理列出算式 $\sqrt{4^2+5^2}$(1分);
4. 最终结果 $\sqrt{41}$ 正确(1分)。
*若学生算出 9(误用 $4+5$)或 $\sqrt{100+16}$(误用全弦),均判错。
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