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1、精品資料人教版初中數(shù)學(xué)
24.2.2直線和圓的位置關(guān)系
教學(xué)目標(biāo)
(一)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)
1.理解直線與圓有相交、相切、相離三種位置關(guān)系.
2.了解切線的概念,探索切線與過切點(diǎn)的直徑之間的關(guān)系.
(二)能力訓(xùn)練要求
1.經(jīng)歷探索直線與圓位置關(guān)系的過程,培養(yǎng)學(xué)生的探索能力.
2.通過觀察得出“圓心到直線的距離d和半徑r的數(shù)量關(guān)系”與“直線和圓的位置關(guān)系”的對應(yīng)與等價(jià),從而實(shí)現(xiàn)位置關(guān)系與數(shù)量關(guān)系的相互轉(zhuǎn)化.
(三)情感與價(jià)值觀要求
通過探索直線與圓的位置關(guān)系的過程,體驗(yàn)數(shù)學(xué)活動(dòng)充滿著探索與創(chuàng)造,感受數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性以及數(shù)學(xué)結(jié)論的確定性.
在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)中獲得成功的體驗(yàn),鍛煉克服困難的意
2、志,建立自信心.
教學(xué)重點(diǎn)
經(jīng)歷探索直線與圓位置關(guān)系的過程.
理解直線與圓的三種位置關(guān)系.
了解切線的概念以及切線的性質(zhì).
教學(xué)難點(diǎn)
經(jīng)歷探索直線與圓的位置關(guān)系的過程,歸納總結(jié)出直線與圓的三種位置關(guān)系.
探索圓的切線的性質(zhì).
教學(xué)方法
教師指導(dǎo)學(xué)生探索法.
教具準(zhǔn)備
投影片三張
教學(xué)過程
Ⅰ.創(chuàng)設(shè)問題情境,引入新課
[師]我們在前面學(xué)過點(diǎn)和圓的位置關(guān)系,請大家回憶它們的位置關(guān)系有哪些?
[生]圓是平面上到定點(diǎn)的距離等于定長的所有點(diǎn)組成的圖形.即圓上的點(diǎn)到圓心的距離等于半徑;圓的內(nèi)部到圓心的距離小于半徑;圓的外部到圓心的距離大于半徑.因此點(diǎn)和圓的位置關(guān)系有三種,即點(diǎn)
3、在圓上、點(diǎn)在圓內(nèi)和點(diǎn)在圓外.也可以把點(diǎn)與圓心的距離和半徑作比較,若距離大于半徑在圓外,等于半徑在圓上,小于半徑在圓內(nèi).
[師]本節(jié)課我們將類比地學(xué)習(xí)直線和圓的位置關(guān)系.
Ⅱ.新課講解
1.復(fù)習(xí)點(diǎn)到直線的距離的定義
[生]從已知點(diǎn)向已知直線作垂線,已知點(diǎn)與垂足之間的線段的長度叫做這個(gè)點(diǎn)到這條直線的距離.
如下圖,C為直線AB外一點(diǎn),從C向AB引垂線,D為垂足,則線段CD即為點(diǎn)C到直線AB的距離.
2.探索直線與圓的三種位置關(guān)系
[師]直線和圓的位置關(guān)系,我們在現(xiàn)實(shí)生活中隨處可見,只要大家注意觀察,這樣的例子是很多的.如大家請看課本113頁,觀察圖中的三幅照片,地平線和太陽的位置
4、關(guān)系怎樣?作一個(gè)圓,把直尺的邊緣看成一條直線,固定圓,平移直尺,直線和圓有幾種位置關(guān)系?
[生]把太陽看作圓,地平線看作直線,則直線和圓有三種位置關(guān)系;把直尺的邊緣看成一條直線,則直線和圓有三種位置關(guān)系.
[師]從上面的舉例中,大家能否得出結(jié)論,直線和圓的位置關(guān)系有幾種呢?
[生]有三種位置關(guān)系:
[師]直線和圓有三種位置關(guān)系,如下圖:
它們分別是相交、相切、相離.
當(dāng)直線與圓相切時(shí)(即直線和圓有唯一公共點(diǎn)),這條直線叫做圓的切線(tangent line).
當(dāng)直線與圓有兩個(gè)公共點(diǎn)時(shí),叫做直線和圓相交.
當(dāng)直線與圓沒有公共點(diǎn)時(shí),叫做直線和圓相離.
因此,從直線與圓有公共
5、點(diǎn)的個(gè)數(shù)可以斷定是哪一種位置關(guān)系,你能總結(jié)嗎?
[生]當(dāng)直線與圓有唯一公共點(diǎn)時(shí),這時(shí)直線與圓相切;
當(dāng)直線與圓有兩個(gè)公共點(diǎn)時(shí),這時(shí)直線與圓相交;
當(dāng)直線與圓沒有公共點(diǎn)時(shí),這時(shí)直線與圓相離.
[師]能否根據(jù)點(diǎn)和圓的位置關(guān)系,點(diǎn)到圓心的距離d和半徑r作比較,類似地推導(dǎo)出如何用點(diǎn)到直線的距離d和半徑r之間的關(guān)系來確定三種位置關(guān)系呢?
[生]如上圖中,圓心O到直線l的距離為d,圓的半徑為r,當(dāng)直線與圓相交時(shí),d<r;當(dāng)直線與圓相切時(shí),d=r;當(dāng)直線與圓相離時(shí),d>r,因此可以用d與r間的大小關(guān)系斷定直線與圓的位置關(guān)系.
[師]由此可知:判斷直線與圓的位置關(guān)系有兩種方法.一種是從直線與圓的公
6、共點(diǎn)的個(gè)數(shù)來斷定;一種是用d與r的大小關(guān)系來斷定.
投影片(3.5.1A)
(1)從公共點(diǎn)的個(gè)數(shù)來判斷:
直線與圓有兩個(gè)公共點(diǎn)時(shí),直線與圓相交;直線與圓有唯一公共點(diǎn)時(shí),直線與圓相切;直線與圓沒有公共點(diǎn)時(shí),直線與圓相離.
(2)從點(diǎn)到直線的距離d與半徑r的大小關(guān)系來判斷:
d<r時(shí),直線與圓相交;
d=r時(shí),直線與圓相切;
d>r時(shí),直線與圓相離.
投影片(3.5.1B)
[例1]已知Rt△ABC的斜邊AB=8cm,AC=4cm.
(1)以點(diǎn)C為圓心作圓,當(dāng)半徑為多長時(shí),AB與⊙C相切?
(2)以點(diǎn)C為圓心,分別以2cm和4cm的長為半徑作兩個(gè)圓,這兩個(gè)圓與AB分別有怎樣的
7、位置關(guān)系?
分析:根據(jù)d與r間的數(shù)量關(guān)系可知:
d=r時(shí),相切;d<r時(shí),相交;d>r時(shí),相離.
解:(1)如上圖,過點(diǎn)C作AB的垂線段CD.
∵AC=4cm,AB=8cm;
∴cosA=,
∴∠A=60.
∴CD=ACsinA=4sin60=2(cm).
因此,當(dāng)半徑長為2cm時(shí),AB與⊙C相切.
(2)由(1)可知,圓心C到AB的距離d=2cm,所以,當(dāng)r=2cm時(shí),d>r,⊙C與AB相離;
當(dāng)r=4cm時(shí),d<r,⊙C與AB相交.
3.議一議(投影片3.5.1C)
(1)你能舉出生活中直線與圓相交、相切、相離的實(shí)例嗎?
(2)上圖(1)中的三個(gè)圖形是軸對稱圖
8、形嗎?如果是,你能畫出它們的對稱軸嗎?
(3)如圖(2),直線CD與⊙O相切于點(diǎn)A,直徑AB與直線CD有怎樣的位置關(guān)系?說一說你的理由.
對于(3),小穎和小亮都認(rèn)為直徑AB垂直于CD.你同意他們的觀點(diǎn)嗎?
[師]請大家發(fā)表自己的想法.
[生](1)把一只筷子放在碗上,把碗看作圓,筷子看作直線,這時(shí)直線與圓相交;
自行車的輪胎在地面上滾動(dòng),車輪為圓,地平線為直線,這時(shí)直線與圓相切;
雜技團(tuán)中騎自行車走鋼絲中的自行車車輪為圓,地平線為直線,這時(shí)直線與圓相離.
(2)圖(1)中的三個(gè)圖形是軸對稱圖形.因?yàn)檠刂鴇所在的直線折疊,直線兩旁的部分都能完全重合.對稱軸是d所在的直線,即過
9、圓心O且與直線l垂直的直線.
(3)所謂兩條直線的位置關(guān)系,即為相交或平行,相交又分垂直和斜交,直線CD與⊙O相切于點(diǎn)A,直徑AB與直線CD垂直,因?yàn)閳D(2)是軸對稱圖形,AB是對稱軸,所以沿AB對折圖形時(shí),AC與AD重合,因此∠BAC=∠BAD=90.
[師]因?yàn)橹本€CD與⊙O相切于點(diǎn)A,直徑AB與直線CD垂直,直線CD是⊙O的切線,因此有圓的切線垂直于過切點(diǎn)的直徑.
這是圓的切線的性質(zhì),下面我們來證明這個(gè)結(jié)論.
在圖(2)中,AB與CD要么垂直,要么不垂直.假設(shè)AB與CD不垂直,過點(diǎn)O作一條直徑垂直于CD、垂足為M,則OM<OA,即圓心O到直線CD的距離小于⊙O的半徑,因此CD與⊙
10、O相交,這與已知條件“直線CD與⊙O相切”相矛盾,所以AB與CD垂直.
這種證明方法叫反證法,反證法的步驟為第一步假設(shè)結(jié)論不成立;第二步是由結(jié)論不成立推出和已知條件或定理相矛盾.第三步是肯定假設(shè)錯(cuò)誤,故結(jié)論成立.
Ⅲ.課堂練習(xí)
隨堂練習(xí)
Ⅳ.課時(shí)小結(jié)
本節(jié)課學(xué)習(xí)了如下內(nèi)容:
1.直線與圓的三種位置關(guān)系.
(1)從公共點(diǎn)數(shù)來判斷.
(2)從d與r間的數(shù)量關(guān)系來判斷.
2.圓的切線的性質(zhì):圓的切線垂直于過切點(diǎn)的半徑.
3.例題講解.
Ⅴ.課后作業(yè)
習(xí)題3.7
Ⅵ.活動(dòng)與探究
如下圖,A城氣象臺(tái)測得臺(tái)風(fēng)中心在A城正西方向300千米的B處,并以每小時(shí)10千米的速度向北偏東6
11、0的BF方向移動(dòng),距臺(tái)風(fēng)中心200千米的范圍是受臺(tái)風(fēng)影響的區(qū)域.
(1)A城是否會(huì)受到這次臺(tái)風(fēng)的影響?為什么?
(2)若A城受到這次臺(tái)風(fēng)的影響,試計(jì)算A城遭受這次臺(tái)風(fēng)影響的時(shí)間有多長?
分析:因?yàn)榕_(tái)風(fēng)影響的范圍可以看成以臺(tái)風(fēng)中心為圓心,半徑為200千米的圓,A城能否受到影響,即比較A到直線BF的距離d與半徑200千米的大小.若d>200,則無影響,若d≤200,則有影響.
解:(1)過A作AC⊥BF于C.
在Rt△ABC中,∵∠CBA=30,BA=300,∴AC=ABsin30=300=150(千米).
∵AC<200,∴A城受到這次臺(tái)風(fēng)的影響.
(2)設(shè)BF上D、E兩點(diǎn)到A的距離為200千米,則臺(tái)風(fēng)中心在線段DE上時(shí),對A城均有影響,而在DE以外時(shí),對A城沒有影響.
∵AC=150,AD=AE=200,∴DC=.∴DE=2DC=100.
∴t==10(小時(shí)).
答:A城受影響的時(shí)間為10小時(shí).