师:同学们,今天我们继续解决课本第35页思考题中的第2题:过圆外一点P引圆的两条切线,切点为A、B 。求证:∠PAB = ∠PAB。同时思考能否做直线与已知圆O相切?若能做,如何做?能做几条?为解决这个问题,我们先来做些认知准备。大家想想,经过一点作直线与已知圆相切,可以分成几种情形?由点和圆的位置关系可知,可分成三种情形,即经过的点分别在已知圆的圆内、圆上、圆外。那再回答个问题,经过圆内一点能作出切线吗?
生:经过圆内一点作出的直线一定与圆相交,所以经过圆内一点不能作出已知圆的切线,但能做出无数条已知圆的割线。
师:非常好。经过圆上一点,只能做出一条直线与已知圆相切,这个问题上节课我们已解决。具体做法是:第一步连接过该点的半径,第二步过该点作此半径的垂线,所作垂线即为所求。对于思考题,要是现在没思路,我们可以降低问题难度,把思考题中的作图问题转化为画图问题,也就是经过圆O外一点P能画出圆O的切线吗?若能画,能画出几条呢?大家试着画画看。既然是画图,可用三角板、量角器等度量工具。
生:(尝试画图)
师:通过画图我们得出结论,借助三角板可经过点P画出两条直线与圆O相切。既然能画出两条直线与圆O相切,那是否意味着可以做出两条直线与圆O相切呢?因为两点确定一条直线,所以若作出切线PA、PB,关键是确定切点A、B的位置。那如何做出切点呢?为解决这个问题,我们提取些相关知识。切线有哪些性质?
生:第一条性质,圆心到切线的距离等于半径;第二条性质,切线垂直于过切点的半径。
师:回答正确。再思考,直角三角形的外接圆是以什么为直径的圆?
生:直角三角形的外接圆是以斜边为直径的圆。
师:好,继续分析。如图,假设PA、PB与圆O分别相切于点A、B,我们分别连接OA、OB、OP。因为PA、PB与圆O相切,所以∠PAO = ∠PBO = 90°,依据切线垂直于过切点的半径。这样,三角形OPA和三角形OPB都是直角三角形,而Rt三角形OPA和Rt三角形OPB的外接圆都是以OP为直径的圆,即A、O、B、P四点都在以OP为直径的圆上。通过以上分析,我们得出切点A、B是已知圆O与以OP为直径的圆的交点。现在解决了过圆外一点P能否作直线与已知圆相切以及能做几条的问题,接下来解决如何做的问题。已知如图,点P在圆O外,求作直线PA、PB,使得直线PA、PB与圆O分别相切于点A、B 。请同学们在准备好的透明纸上完成作图。
生:(完成作图)
师:同学们已完成作图,下面老师给出示范。第一步,连接OP;第二步,以OP为直径作辅助圆,交已知圆O于点A、B;第三步,分别作出直线PA、PB,直线PA、PB即为所求。这里提醒下,如何确定辅助圆的圆心呢?做出OP的垂直平分线,垂足即为辅助圆的圆心。同学们可把OP垂直平分线的作痕保留在作图中。请同学记录下课后思考题:试着完成对本做法的证明。经过努力,我们圆满解决了课本第35页思考题第2题。结论是经过圆外一点能做两条直线与已知圆相切,做法如上。如图,点P与切点A之间的连线段的长,我们把它叫做什么呢?接下来学习切线长概念。把圆的切线上某一点与切点之间的线段的长,就叫做这点到圆的切线长。如图,线段PA、PB的长,就是点P到圆O的切线长,也就是图中红色部分。点到圆的切线长是切线的一部分,它是一条特定线段的长。同学们理解点到圆的切线长这个概念时,可与前面学过的点到直线的距离这个概念进行类比学习。切线长有什么性质呢?下面完成一个折纸操作,请同学们把前面透明纸上所做的图沿着直线OP对折,有什么发现?
生:(折纸后)PA = PB,OP平分∠APB。
师:很好,这是我们通过折纸做出的合情猜想。接下来完成对猜想的证明。已知如图,直线PA、PB与圆O相切于点A、B 。求证PA = PB,∠APO = ∠BPO 。请同学试着完成证明。
生:(尝试证明)
师:显然,我们分别连接OP、OA、OB,构造出三角形OAP与三角形OBP全等,从而证明出结论。具体过程如下:因为PA、PB与圆O相切,所以PA⊥OA,PB⊥OB,依据切线垂直于过切点的半径,所以∠PAO = ∠PBO = 90°。在Rt三角形PAO和Rt三角形PBO中,OA = OB(它们都是半径),OP为公共边,所以三角形PAO≌三角形PBO(依据HL定理),所以PA = PB,∠APO = ∠BPO(依据全等三角形对应边相等,对应角相等)。我们对猜想归纳概括,可得切线长定理:从圆外一点引圆的两条切线,它们的切线长相等,圆心和这一点的连线平分两条切线的夹角。切线长定理包括两条结论,与三角形中位线定理类似。所以同学们使用切线长定理时要注意规范,把定理条件摆足,根据实际需要得出全部两条结论或其中之一。具体推理格式如下:因为PA、PB与圆O相切,所以PA = PB或者OP平分∠APB(依据切线长定理)。如图,PA、PB与圆O分别相切于点A、B,分别连接OA、OB、AB,再连接OP交AB于点E,交弧AB于点F 。在不添加任何字母和图形的情况下,同学们能得出图中相等的线段、相等的弧、全等关系、垂直关系分别有哪些?请分析思考。
生:因为PA、PB与圆O分别相切,由切线垂直于过切点的半径可得PA⊥AO,PB⊥BO;由切线长定理可得PA = PB,OP平分∠APB;由等腰三角形三线合一的性质可得OP垂直平分AB;由垂径定理的推论可得OP平分弧AB,即弧AF = 弧BF;图中有三组三角形分别全等,具体结论如下:相等的线段有AP = BP,AO = BO,AE = BE;相等的弧有弧AF = 弧BF;全等关系有三角形AOP≌三角形BOP、三角形AOE≌三角形BOE、三角形AEP≌三角形BEP;垂直关系有AO⊥PA,BO⊥PB,AB⊥OP。
