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应用三:方向角

解直角三角形及其应用 · 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 方向角是以正北或正南方向为基准,向东或向西偏转的角度,用于确定目标相对于观测点的方位。

从哪来 本知识点建立在“3. 相似三角形的性质”之上,利用平行线(南北线)产生的内错角相等,将分散的角度转化到同一个直角三角形中求解。

为什么 在平面几何中,方位通常由两条互相平行的南北线界定。当涉及两个不同观测点或目标时,直接给出的角度往往不在同一个三角形内。根据平行线的性质(两直线平行,内错角相等),我们可以将“北偏东”或“南偏西”的角度进行等量代换,从而构建出包含已知边和角的直角三角形,这是解直角三角形应用题的核心逻辑。

生活导航法
适合直观型、感性思维强的学生。 先让学生想象自己站在原点,面朝正北。告诉学生“北偏东30度”就像时钟指针从12点顺时针转到1点的位置。强调“先说南北,再说东西”,就像说“先走大路(南北),再拐小路(东西)”。通过身体转动模拟角度,建立空间感。
几何拆解法
适合逻辑型、理性思维强的学生。 画出标准的“十字坐标系”,标出N(北)、S(南)、E(东)、W(西)。强调方向角本质是“线与线的夹角”。重点讲解如何利用平行线性质(N1 // N2),将A点的方向角“搬运”到B点,形成内错角。告诉学生:看到方向角,脑子里要自动补全平行线和内错角标记。
口诀记忆法
适合基础薄弱、需要快速应试的学生。 给出口诀:“北南为基,东西为偏;平行内错,角度互换”。 配合画图步骤:1. 画十字;2. 标角度;3. 找平行;4. 移角度。 让学生反复练习“画十字-标角度”的动作,形成肌肉记忆,确保在复杂图形中不丢角、不错角。
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练一道
基础题
如图,轮船在A处观测灯塔B在北偏东30°方向,轮船向正东方向航行20海里到达C处,此时观测灯塔B在北偏西45°方向。求灯塔B与C处的距离。(结果保留根号)
变式
甲、乙两船同时从港口O出发,甲船沿北偏东60°方向以20海里/小时的速度航行,乙船沿北偏西30°方向以10海里/小时的速度航行。2小时后,甲船在A处,乙船在B处。求此时A、B两船之间的距离。
看解答过程
1. 构建模型:过点B作BD⊥AC,垂足为D。 2. 转化角度: * 在A处,B在北偏东30°,即∠NAB=30°。因为AC为正东方向,∠NAC=90°,所以∠BAC = 90° - 30° = 60°。 * 在C处,B在北偏西45°,即∠NCB=45°。因为AC为正东方向,∠NCA=90°,所以∠BCA = 90° - 45° = 45°。 * *注:此处更简单的视角是直接在直角三角形中看。* * 修正视角:过B作BD⊥AC于D。 * 在Rt△ABD中,∠BAD = 90° - 30° = 60°(因为北偏东30°,与正东夹角60°)。 * 在Rt△CBD中,∠BCD = 90° - 45° = 45°(因为北偏西45°,与正西夹角45°,即与正东夹角45°)。 3. 计算: * 设BD = x。 * 在Rt△CBD中,∠BCD=45°,则CD = BD = x。 * 在Rt△ABD中,tan(∠BAD) = BD/AD => tan(60°) = x/AD => AD = x/√3 = √3x/3。 * 已知AC = AD + CD = 20。 * 所以 √3x/3 + x = 20。 * x(√3 + 3)/3 = 20 => x = 60/(3+√3) = 60(3-√3)/6 = 10(3-√3)。
试试手自己判
检测题
如图,小岛A在灯塔O的北偏东45°方向,距离灯塔10海里。一艘轮船从A处出发,沿正南方向航行至B处,此时测得灯塔O在轮船的北偏西30°方向。求轮船航行的距离AB。(结果保留根号)
看答案和判分标准
答案:10√2 + 10√6/3 (或写作 10(√2 + √6/3))
判对标准:
1. 作图正确:过O作OD⊥AB于D,且D在AB延长线上或AB之间(根据角度判断,45°和30°,D应在A、B之间?不,A在O东北,B在A正南。O在B北偏西30°。
* 让我们重新推导一下标准答案以确保准确。
* 过O作OD⊥AB交AB于D。
* 在Rt△OAD中,∠AOD = 45°(因为A在O北偏东45°,OD是南北线的一部分?不对。AB是正南方向,所以AB平行于南北线。O在AB西侧。
* 过O作OD⊥AB于D。则OD为东西方向。
* ∠OAD = 45°(内错角,A在O北偏东45°,AB向南,所以∠OAB = 45°)。
* OA = 10。
* OD = OA * sin(45°) = 5√2。
* AD = OA * cos(45°) = 5√2。
* 在Rt△OBD中,∠OBD = 30°(B在O南偏东30°?题目说O在B北偏西30°,即B在O南偏东30°。OD是东西向,BD是南北向。∠BOD = 90-30=60°?不对。
* O在B北偏西30°。以B为原点,北为y轴。O在第二象限。∠(北, BO) = 30°。
* OD⊥AB,D在AB上。OD是水平线。
* ∠OBD = 30°(因为AB是南北线,BO与北夹角30°,所以BO与AB夹角30°)。
* 在Rt△OBD中,tan(∠OBD) = OD / BD。
* tan(30°) = 5√2 / BD。
* BD = 5√2 / (1/√3) = 5√6。
* AB = AD + BD = 5√2 + 5√6。
* *等等,让我再仔细检查一下几何关系。*
* A在O北偏东45°。O在A南偏西45°。
* 轮船从A向正南航行到B。
* O在B北偏西30°。
* 过O作OD⊥AB于D。
* 因为AB是南北向,OD是东西向。
* 在Rt△OAD中:∠OAD = 45°(A处看O是南偏西45°,AB向南,所以夹角45°)。
* OA = 10。
* OD = 10 * sin45° = 5√2。
* AD = 10 * cos45° = 5√2。
* 在Rt△OBD中:∠OBD = 30°(B处看O是北偏西30°,AB向南,所以OB与BA夹角... 不对。B在A南边。O在B北偏西。所以∠OBA = 30°? 不,O在B的西北方。A在B的正北方。所以∠OBA = 30°。是的。)
* tan(∠OBD) = OD / BD。
* tan(30°) = 5√2 / BD。
* BD = 5√2 / (√3/3) = 5√6。
* AB = AD + BD = 5√2 + 5√6。
* *之前的答案算错了,这里修正为 5√2 + 5√6。*

修正后的答案:5√2 + 5√6
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