近年來(lái),以幾何圖形的運(yùn)動(dòng)為載體,求幾何圖形在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,圖形上某一動(dòng)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的路徑的長(zhǎng)度的題目在中考試卷常有出現(xiàn).
解決這類問(wèn)題時(shí),首先要弄清點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,其路徑的形狀是什么圖形,計(jì)算出動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn),再根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式計(jì)算出路徑的長(zhǎng).
例1 一根長(zhǎng)為2米的木棒AB斜靠在墻角處,此時(shí)BC為1米,當(dāng)A點(diǎn)下滑至A′處并且A′C=1米時(shí),木棒AB的中點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路徑長(zhǎng)為_(kāi)_____米.
【切入點(diǎn)】先判斷點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)路徑是什么圖形,然后求出路徑長(zhǎng).
【思路分析】在木棒下滑過(guò)程中,△ABC始終是直角三角形,點(diǎn)P也始終是斜邊AB的中點(diǎn),根據(jù)“直角三角形斜邊上的中線等于斜邊的一半”可知CP的長(zhǎng)始終保持不變,因此點(diǎn)P應(yīng)該是繞著點(diǎn)C在做圓周運(yùn)動(dòng),我們只要找到圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn),就可以計(jì)算出P運(yùn)動(dòng)的路徑長(zhǎng).
【解答過(guò)程】木棒沒(méi)有下滑時(shí),cos∠ABC==,所以∠ABC=60°,可得此時(shí)∠PCB=60°.
木棒下滑后,由于A′C=1米,sin∠A′B′C==,所以∠A′B′C=30°,可得此時(shí)∠P′CB′=30°.
所以點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路徑是一個(gè)以點(diǎn)C為圓心,半徑為1,圓心角為30°的圓弧,所以木棒AB的中點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路徑長(zhǎng)為.
【技巧說(shuō)明】在點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)中,點(diǎn)的位置在不斷變化,由此引發(fā)的是許多線段的長(zhǎng)度和位置也隨之改變,而解決數(shù)學(xué)問(wèn)題則需要在這個(gè)變化過(guò)程中,尋找其變化規(guī)律以及不隨點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)而改變的性質(zhì).
例2 (2012·福州)如圖2,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,動(dòng)點(diǎn)P從點(diǎn)A開(kāi)始沿邊AC向點(diǎn)C以每秒1個(gè)單位長(zhǎng)度的速度運(yùn)動(dòng),動(dòng)點(diǎn)Q從點(diǎn)C開(kāi)始沿邊CB向點(diǎn)B以每秒2個(gè)單位長(zhǎng)度的速度運(yùn)動(dòng),過(guò)點(diǎn)P作PD∥BC,交AB于點(diǎn)D,連接PQ. 點(diǎn)P、Q分別從點(diǎn)A、C同時(shí)出發(fā),當(dāng)其中一點(diǎn)到達(dá)端點(diǎn)時(shí),另一點(diǎn)也隨之停止運(yùn)動(dòng),設(shè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t秒(t≥0).
(1) 直接用含t的代數(shù)式分別表示:QB=______,PD=______;
(2) 是否存在t的值,使四邊形PDBQ為菱形?若存在,求出t的值;若不存在,說(shuō)明理由,并探究如何改變點(diǎn)Q的速度(勻速運(yùn)動(dòng)),使四邊形PDBQ在某一時(shí)刻為菱形,求點(diǎn)Q的速度;
【思路點(diǎn)撥】
1. 易得△APD∽△ACB,即可求得AD與BD的長(zhǎng),由BQ∥DP,可得當(dāng)BQ=DP時(shí),四邊形PDBQ是平行四邊形,即可求得此時(shí)DP與BD的長(zhǎng),由DP≠BD,可判定?PDBQ不能為菱形;然后設(shè)點(diǎn)Q的速度為每秒v個(gè)單位長(zhǎng)度,由要使四邊形PDBQ為菱形,則PD=BD=BQ,列方程即可求得答案.
2. 設(shè)E是AC的中點(diǎn),當(dāng)t=0時(shí)M與E重合.當(dāng)t=4時(shí),點(diǎn)Q與點(diǎn)B重合,運(yùn)動(dòng)停止,設(shè)此時(shí)PQ的中點(diǎn)為F.連接EF,證明M的運(yùn)動(dòng)路程就是線段EF,即可求得答案.
【方法總結(jié)】中考中關(guān)于點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡形狀,通常有兩種可能,一是軌跡為線段,此時(shí)只要求出兩端點(diǎn)的坐標(biāo)就可求得路徑長(zhǎng);二是軌跡為圓弧,此時(shí)先確定圓弧所在圓的圓心、半徑,再確定圓心角就可求得路徑長(zhǎng).
(作者單位:江蘇省海安縣大公中學(xué))