师:同学们好,本节课我们学习初中数学北师大版八年级上册第七章第五节《三角形内角和定理》第一课时。首先,请同学们想一想,之前我们学习过哪些三角形呢?
生:我们学习过锐角三角形、直角三角形和钝角三角形。
师:非常好。这三类三角形根据自身特点,阐述了对三角形内角和的理解。请同学们当小判官评判一下。直角三角形说:“我的形状最大,所以我的内角和最大。”钝角三角形说:“不对,我有一个钝角,所以我的内角和才是最大的。”锐角三角形说:“我的形状最小,所以我的内角和最小。”同学们想一想,这三类三角形的说法正确吗?
生:不正确。小学时我们学过三角形内角和是180度。
师:没错。那同学们还记得小学时我们是怎样探索三角形内角和的吗?谁能说一说或者展示一下?
生:小学时我们可以用度量法,用量角器测量任意一个三角形三个内角的度数,把三个内角度数相加,得到度数之和为180度。
师:很好。除了度量法,还有什么方法可以验证三角形内角和为180度呢?
生:可以用折叠法,裁出一张三角形纸片,通过折叠将三角形的三个顶点重合,此时三个内角恰好与三角形的一条边构成一个平角,所以三角形三个内角之和是180度。
师:非常棒。类似的,我们还可以用撕拼法,剪下角A、角B,将角A、角B与角C拼接在一起,会发现三个角形成一个平角,也能得到三个内角之和为180度。不过对于数学,不能仅靠实验得出结论,更多时候需要逻辑推理。那么对于三角形内角和是180度这个结论,我们能否证明出来呢?同学们先看这个问题,在图中,当角A移到角E的位置时,此时边CE和边AB有何位置关系?为什么?大家思考一下。
生:当角A移到角E的位置时,角A和角E相等,它们是内错角关系,内错角相等两直线平行,所以CE和AB平行。
师:很好。利用这个结论,能不能尝试证明三角形ABC的三个内角之和为180度呢?请同学们试试。
(学生思考、尝试证明)
师:通过刚刚的撕拼法和这个问题,我们发现如果能把角A和角B与角C放到一起组成平角,就能得到要证明的结论。怎么才能把角A和角B放到角C的位置呢?之前学过平行线,我们可以利用平行线构造出与角A和角B相等的角。先延长BC,过点C作CE平行AB。此时有一组平行线AB平行CE,那么角A等于角ACE,这是两直线平行内错角相等;角B等于角DCE,这是两直线平行同位角相等。角ACE + 角DCE + 角ACB等于180度,通过等量代换,就可以得到角A + 角B + 角ACB也等于180度。这样通过构造平行线,把与角A、角B相等的角放到角C处,证明出了结论。在刚刚的问题中,为了证明需要,在原来图形上添画的线叫做辅助线。在平面几何里,辅助线通常画成虚线。由上面的证明过程,我们得到了三角形内角和定理:三角形的内角和等于180度。用符号语言表示就是,在三角形ABC中,角A + 角B + 角C = 180度。同学们想一想,还有其他方法证明三角形内角和定理吗?已知如图,在三角形ABC中,求证角A + 角B + 角C = 180度。大家思考一下,刚刚的证明过程中,还有其他方法吗?
生:我们可以直接过点C作CE平行AB,此时角A等于角1,因为CE和AB平行,角B + 角ACB + 角1互为同旁内角,应该互补,所以角B + 角ACB + 角1 = 180度,等量代换可得角A + 角B + 角ACB = 180度。这种方法比刚刚少做一条辅助线,利用平行线性质构造同旁内角互补得到结论。
师:非常好。在以上两种方法中,我们都是通过点C作AB的平行线构造出与角A或者角B相等的角,从而证明三个内角之和为180度。类似的,我们也可以过点A作BC的平行线。例如过点A作PQ平行BC,此时角1等于角B,角2等于角C,这是两直线平行内错角相等。再利用平角定义,角1 + 角BAC + 角2 = 180度,通过等量代换得到角B + 角BAC + 角C = 180度。同样,过点B作AC的平行线,也能通过构造角证明三个内角之和为180度。除了经过三角形三个顶点作平行线证明三角形内角和定理,还能做其他平行线得到结论吗?我们还可以在三角形任意一边上取一点作平行线,例如在BC上取一点P,作PQ平行AC,PR平行AB,交AB于Q,交AC于R,此时做了两条平行线。通过平行线性质,两直线平行同位角相等,我们得到角1等于角B,角2等于角C,把角B和角C转化到角1和角2的位置。对于三角形的三个内角,还差角A没有转化。角A能否转化为角QPR呢?通过两直线平行同位角相等,我们得到角A等于角BQP,再利用两直线平行内错角相等,得到角BQP等于角QPR,从而角A转化成了角QPR。此时三角形的三个内角ABC分别转化成角QPR、角1和角2,由此也证明出三角形内角之和为180度。以上我们通过多种方法得到三角形内角和定理,同学们课下还可以尝试其他方法。得到三角形内角和定理对我们解决问题有什么帮助呢?接下来看例一。
