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1. 垂径定理

圆及其相关性质 · 初三
讲清楚它是什么

定义 垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧。

从哪来 本知识点为初三几何起点,无前置依赖,直接基于圆的定义及轴对称性质构建。

为什么 圆是轴对称图形,任何一条直径所在的直线都是它的对称轴。当直径垂直于弦时,这条直径就是弦的对称轴。根据轴对称性质,对称轴平分连接对称点的线段(即弦),且对称点所对的弧也互相重合,因此直径平分弦及弦所对的两条弧。

直观演示法
适合视觉型/直觉型学生。 拿出一张圆形纸片,画一条弦,沿垂直于弦的直径对折。让学生亲眼看到弦被平分、两段弧完全重合。强调“对折重合”就是“平分”的物理意义,建立几何直观。
逻辑推导法
适合逻辑型/抽象型学生。 连接圆心和弦的两个端点,构成两个直角三角形。利用 SSS(边边边)证明全等,从而得出对应边相等(弦被平分)和对应角相等(弧被平分)。强调这是由“全等三角形”这一已有知识自然推导出的结论。
代数坐标法
适合代数思维强/计算型学生。 建立坐标系,设圆心为原点,垂直弦的直径为 y 轴。设弦端点为 $(x, y)$ 和 $(-x, y)$。直接通过坐标对称性得出中点为 $(0, y)$,即弦被 y 轴平分。用代数语言验证几何结论,强化数形结合。
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练一道
基础题
已知 $\odot O$ 中,弦 $AB=8$,圆心 $O$ 到 $AB$ 的距离 $OD=3$($D$ 为垂足)。求 $\odot O$ 的半径。
变式
$\odot O$ 中,弦 $AB$ 与弦 $CD$ 相交于点 $E$,且 $AB \perp CD$。若 $AE=2, EB=6$,求 $CD$ 的长。
试试手自己判
检测题
$\odot O$ 中,弦 $AB$ 的长为 10,圆心 $O$ 到 $AB$ 的距离为 3。若点 $C$ 在优弧 $AB$ 上,且 $AC=BC$,求 $AC$ 的长。
看答案和判分标准
答案:$\because AC=BC$,$\therefore C$ 为优弧 $AB$ 中点,$\therefore OC \perp AB$ 且平分 $AB$。 设垂足为 $D$,则 $AD=5$,$OD=3$。 $OA = \sqrt{3^2+5^2} = \sqrt{34}$。 $CD = OC + OD = \sqrt{34} + 3$。 在 Rt$\triangle ADC$ 中,$AC = \sqrt{AD^2 + CD^2} = \sqrt{25 + (\sqrt{34}+3)^2} = \sqrt{25 + 34 + 9 + 6\sqrt{34}} = \sqrt{68 + 6\sqrt{34}}$。 *(注:此题较难,若为常规检测,建议改为求半径或弦心距。此处保留以测试深度理解)
判对标准:
1. 正确识别 $AC=BC$ 意味着 $C$ 在垂直平分线上(即 $OC \perp AB$)。
2. 正确计算出半径 $OA=\sqrt{34}$。
3. 正确构建直角三角形 $ADC$ 并应用勾股定理。
4. 最终结果化简正确。
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