师:大家好,今天我们来学习初中数学人民教育出版社九年级上册第24章圆第2.1.4圆周角的第一课时。在前面有关圆的性质学习中,我们已经知道了什么叫做圆心角。同学们先回顾一下,什么样的角叫圆心角?
生:顶点在圆心的角叫做圆心角。
师:非常好。那么在圆中除了圆心角之外,还有没有其他类型的角呢?比如说,在这个图中,我在圆上任意取一个点C,保证C点和A点、B点位置不同,连接BC、AC,就得到一个新的角∠C 。大家观察一下,这个角有什么位置特点?
生:C点在圆上,∠C的两条边CA和CB与圆相交于A点和B点。
师:没错,通过它的特点,我们可以得出:顶点在圆上,并且两边都和圆相交的角叫做圆周角。下面来看这6个题目,哪些角是圆周角,哪些不是呢?先看第一个图,∠BAC,A点在圆上,且AB和AC与圆交于B点和C点,符合圆周角的定义,所以它是圆周角。再看第二个图,同学们思考一下,这个图中的角是不是圆周角?
生:图中∠BAC的A点在圆内,虽然AB和AC与圆相交,但不符合圆周角顶点在圆上的定义,所以不是圆周角。
师:很好。再看第三个图呢?
生:第三个图中A点在圆上,AB和圆相交,但AC并不和圆相交,不符合圆周角定义,所以也不是。
师:对。那第四个图呢?
生:第四个图A点在圆外,虽然AB和AC与圆相交,但不满足圆周角顶点在圆上的条件,所以不正确。
师:没错。看第五个图呢?
生:第五个图A点在圆上,且AB和AC与圆相交,符合圆周角定义,所以是圆周角。
师:非常好。那第六个图呢?
生:第六个图A点在圆上,角的两条边与圆相交,符合圆周角定义,也是圆周角。
师:所以,∠BAC为圆周角的是第一个、第五个和第六个图。接下来,分别量出图中弧AB所对的圆周角和圆心角的度数,大家有什么发现?
生:用量角器度量后,∠AOB等于74度,∠C等于37度。
师:这两个角有什么大小关系呢?∠AOB和∠ACB都是弧AB所对的圆心角和圆周角,所对的弧相同。通过观察,大家能发现什么?
生:∠AOB是∠ACB的2倍,或者说∠ACB是∠AOB的1/2。
师:那我们能不能猜想出一个结论呢?
生:一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角一半。
师:这只是我们的猜想,不一定正确,还需要进行严格的证明。那如何证明呢?弧AB所对的圆心角只有∠AOB一个,因为整个圆只有一个圆心。但弧AB所对的圆周角可以画几个呢?
生:可以画无数个。比如在圆上再找不同的点C′、C″,连接相关线段后,∠C′、∠C″也是弧AB所对的圆周角。
师:观察这些圆周角顶点C、C′、C″与点O的位置关系是怎样的?
生:对于∠C,O点在∠C内部;对于∠C′,O点刚好在∠C′的一条边上;对于∠C″,O点在∠C″的外面。
师:现在我们分三种情况来证明。先看最简单的一种,当圆心O在圆周角∠ACB的边BC上时,能不能证明∠C等于1/2的∠AOB ?大家先分析一下思路。
生:在圆中半径相等,所以△OAC是等腰三角形,可得∠A = ∠C。又因为∠AOB是△OAC的外角,等于不相邻的两个内角和,所以可以证明出来。
师:看解题过程,因为OA = OC,所以∠A = ∠C。又因为∠AOB = ∠A + ∠C,所以∠AOB = 2∠C,即∠C = 1/2∠AOB 。第一种情况证明了弧AB所对的圆周角等于圆心角的1/2。再看第二种情况,当圆心O在圆周角∠ACB的内部时,怎么证明∠C等于1/2的∠AOB ?能不能把这个图转化成刚才证明的第一个图形?
生:要做辅助线,连接CO并延长交圆O于点D。
师:很好。根据刚才的结论,对于弧AD,圆周角是∠ACD,圆心角是∠AOD,且O点在圆周角∠ACD的一条边CD上,可得∠ACD = 1/2∠AOD 。同样,对于弧BD,圆周角是∠BCD,圆心角是∠BOD,且圆心O在圆周角∠BCD的一条边CD上,可得∠BCD = 1/2∠BOD 。现在要研究∠ACB和∠AOB的关系,该怎么做?
生:把这两个等式左边与左边相加,右边与右边相加。因为∠ACD + ∠BCD = 1/2∠AOD + 1/2∠BOD,所以∠ACB = 1/2∠AOB 。
师:因此,同样可得出弧AB所对的圆周角∠ACB等于它的圆心角∠AOB的1/2。再看第三种情况,当圆心角在圆周角∠ACB的外部时,能不能说明∠C是∠AOB的1/2 ?能不能把这个图形也转化成第一个图形?
生:仿照刚才的方法,连接CO并延长交于点D。
师:对。现在需要研究哪些弧呢?
生:弧AD所对的圆周角∠ACD等于它所对的圆心角∠AOD的1/2,因为圆心在圆周角∠ACD的一条边CD上。还需要研究弧BD所对的圆周角∠BCD等于1/2的∠BOD 。
师:这两个式子进行减法运算,能得到什么?
生:因为∠BCD - ∠ACD = 1/2∠BOD - 1/2∠AOD,所以∠ACB = 1/2∠AOB 。
