8年级下册人教版数学 第十八章 第二节 特殊的平行四边形 18.2.1 矩形(第1课时) 逐字稿-4,547字

  师:同学们,大家好!从今天这节课开始,我们将共同学习人教版八年级下册第18章第二节特殊的平行四边形。上节课,我们认识了平行四边形,知道两组对边分别平行的四边形是平行四边形,还探究了平行四边形的性质:两组对边分别平行且相等,对角相等,邻角互补,对角线互相平分。我们也学习了平行四边形的几种判定方法。

  对于一类几何图形的研究,我们常常按照从一般到特殊的思路进行。比如三角形,我们先研究一般三角形,又研究了边比较特殊的等腰三角形,以及角比较特殊的直角三角形。平行四边形同样可以按此思路研究。

  请同学们看一组图片,这组图片呈现了5个平行四边形。细心的同学会发现,其中图4和图5方方正正,正是我们小学学过的长方形,也就是今天要介绍的矩形。那么,什么是矩形?矩形和平行四边形之间有怎样的关系?请看视频。

  我们在三角形这一章学过,三角形具有稳定性,而四边形具有不稳定性。用同样四条边组成的平行四边形,形状不尽相同。要将斜斜的平行四边形变成方方正正的,关键是利用平行四边形的不稳定性。下面我们一起来试试,轻轻推动平行四边形的一个点,此时平行四边形的整个形状都会改变,但无论怎么变,它都是平行四边形。同学们知道为什么吗?这是因为四条边的长度始终不变,也就是说,两组对边依旧分别相等,符合平行四边形的判定。特别要注意的是,当我们把一个角变为直角,这个斜斜的平行四边形就变成了常见的长方形,即矩形。

  通过视频不难发现,当平行四边形有一个角是直角时,这个平行四边形就变成了矩形。所以,我们可以这样定义矩形:有一个角是直角的平行四边形是矩形。由此可知,矩形是角比较特殊的平行四边形,它与平行四边形的关系如图所示。从图中可发现,平行四边形集合包含矩形集合,也就是说所有的矩形都是平行四边形,但平行四边形不一定是矩形。

  矩形在日常生活中处处可见,之所以应用广泛,是因为它有很好的性质。下面我们就来看看矩形到底有哪些性质。

  显而易见,矩形是平行四边形,所以矩形一定具有平行四边形的所有性质,即两组对边平行且相等,对角相等,邻角互补,对角线互相平分。但矩形特殊,我们更要关注它有哪些一般平行四边形没有的特殊性质。

  请同学们跟着老师一起动手探究。请准备量角器、直尺和一个矩形物体,利用量角器和直尺分别测量这个矩形物体四条边的长度、四个角的度数以及两条对角线的长度,并记录测量结果。

  老师在课前也进行了测量,测量对象是数学课本、一张A4纸以及一张6寸照片,测量数据记录在表格中。请同学们认真观察老师给出的数据,并对照自己的测量结果,看看有什么发现。

  生:经过观察和对比,我发现矩形的四个角都是直角,还发现矩形的对角线似乎也相等。

  师:通过这位同学的回答,我们得到两个结论,一是矩形的四个角都等于直角,二是矩形的两条对角线相等。同学们,你们的结论和他相同吗?又该如何证明这些结论呢?我们一起来试试。

  首先看第一个猜想,矩形的四个角都是直角。已知四边形ABCD是矩形,∠B = 90°,求证∠A、∠C、∠D都等于∠B = 90°。

  这个命题的证明并不困难,要想求得∠A、∠C、∠D的度数,只要知道它们与∠B的位置关系。从图中可知,∠A、∠C是∠B的邻角,∠D是∠B的对角。根据矩形对角相等、邻角互补,可得∠B + ∠A = ∠B + ∠C = 180°,∠B = ∠D。因为∠B = 90°,所以容易求得∠A、∠C、∠D都等于∠B = 90°。同学们,你们算对了吗?通过这个证明,我们得到矩形的第一条性质,这是它的数学符号语言。

  我们趁热打铁,再来看第二个猜想,矩形的对角线相等。

  要证明两条线段相等,只要找到一对以这两条线段为对应边的三角形,证明这对三角形全等,就能得出这两条线段相等。同学们,你们找到这样的三角形了吗?从图中发现,△ABC和△DCB符合要求。因为四边形ABCD是矩形,所以∠ABC = ∠DCB = 90°。又因为AB和DC是矩形的一组对边,所以AB = DC。而BC是这两个三角形的公共边,因此对于△ABC和△DCB,我们有三组量对应相等。根据边角边判定定理,可得△ABC≌△DCB,从而得到AC = BD。当然,也可以运用勾股定理来解决这个问题。在矩形ABCD中,△ABC和△DCB都是直角三角形,AC和BD是这两个直角三角形的斜边。根据勾股定理,可得AC2 = AB2 + BC2,BD2 = DC2 + BC2。又因为AB = DC,BC = BC,所以很容易求得AC = BD。

  不论用哪种方法,我们都证明了猜想二是正确的,所以又得到一条矩形的特有性质:矩形的对角线相等。它的数学符号语言表示为:因为四边形ABCD是矩形,所以AC = BD。

  事实上,矩形的对角线还有互相平分的特征。结合图形,我们发现OA = OB = OC = OD。这说明矩形ABCD被两条对角线分割而成的四个小三角形都是等腰三角形。

  下面我们再来看看矩形还有没有其他特殊性。大家都知道一般的平行四边形不是轴对称图形,那么矩形呢?矩形会是轴对称图形吗?将矩形ABCD沿着如图所示的几条虚线进行折叠,同学们看看哪些虚线能使矩形折叠后的两个部分完全重合。

  生:当矩形沿着直线EF折叠,它的上下部分会重合;如果沿着直线MN折叠,它的左右部分会重合。而直线AC、BD是对角线所在的直线,虽然线两边的部分全等,但经过折叠发现它们不能重合。

  师:从视频我们不难发现,矩形确实是一个轴对称图形,它有两条对称轴,分别为连接两组对边中点的直线,也就是图形中的直线MN和直线EF。

  通过前面的探究,我们体会到了矩形的特殊性。矩形不仅有一般平行四边形的所有性质,还有它特有的两条性质:矩形的四个角都是直角,矩形的对角线相等。并且我们还发现矩形是一个轴对称图形。我们可以换个角度归纳矩形的性质:从边上看,矩形的两组对边平行且相等,这和平行四边形一样;从角上看,矩形的对角相等,邻角互补,且四个角都是直角;从对角线上看,矩形的对角线互相平分且相等;从对称性上看,矩形不同于一般平行四边形,它具有轴对称的性质。

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