羅志
【摘要】初中數(shù)學動點問題是各地中考數(shù)學的熱點考題,其中幾何問題與二次函數(shù)相結(jié)合的動點問題更是中考的壓軸大題.這類題目的綜合性強,解題要求高,學生存在的解題困難多.要提高學生對此類問題的解題能力,教師需要在教學中全面了解學生在解決動點問題時存在的困難,掌握常見動點問題的類型和教學要求,采用多種教學策略,傳授多種解題方法,加強解題指導,才能有效突破學生解決該類題目的困難,從而提升學生對動點問題的解題能力.
【關(guān)鍵詞】初中數(shù)學;動點問題;二次函數(shù)
初中數(shù)學中的動點問題是比較典型的綜合性題目,經(jīng)常是中考數(shù)學的壓軸大題.該類題目涉及的知識點較多,運用的解決方法特殊,要求解題者思維比較靈活,故學生存在的困難較多.為了提高學生對初中數(shù)學動點問題的解決能力,筆者結(jié)合二次函數(shù)教學實踐,對解決數(shù)學動點問題的有效教學策略進行了研究探索.
一、解決數(shù)學動點問題的困難分析
(一)解決動點問題的困難
由于數(shù)學動點問題綜合性強,解題要求高,因此造成許多學生在解題中存在較多的困難.這些困難主要體現(xiàn)在如下方面:
一是存在理解性困難.許多學生對此類題目給出的條件、所求結(jié)果或是隱含條件等內(nèi)容在理解上存在困難,不能全面準確地理解題意,不能把題目中的動點問題與已學知識相聯(lián)系,因而造成解題困難.
二是存在選擇性困難.動點問題的解題方法具有較強的靈活性,一些學生在解題中常常是不善于選擇正確的公式、定理與方法,因而找不到解題的路徑,易造成解題思路混亂,只能將動點問題與二次函數(shù)相聯(lián)系,但不知道具體選擇哪個知識點解題.
三是找不出變量關(guān)系.由于二次函數(shù)動點問題的題目文字敘述較長,不少學生抓不住題目中的關(guān)鍵詞語和句子,難以發(fā)現(xiàn)題目中的變量、不變量以及它們之間的聯(lián)系,列不出函數(shù)關(guān)系式,因此就無法有效解題.
四是解題方法不靈活.在解決二次函數(shù)動點問題時,不少學生的解題思維不夠靈活,掌握的解題方法比較少,不善于把復雜問題進行轉(zhuǎn)化,或是借助數(shù)形結(jié)合思想解題,解題的條理性差,造成解題中的錯誤較多.
例1 如圖1所示,二次函數(shù)y=12x2-3x+4與y軸相交于M點,N是拋物線上任一點,連接MN,以MO,MN為鄰邊構(gòu)建平行四邊形MNPO,設(shè)N點的橫坐標是a.求
(1)P點落在x軸上時,a值是多少?
(2)如果P點落在x軸下方,則a是多少時線段QP有最大值?
解題分析 解答此題的關(guān)鍵之處在于利用平行四邊形對邊相等的性質(zhì)求得對邊長度,進而可得出a值.但許多學生在解題中無法形成正確的解題思路,沒有真正理解題意,不能正確選擇公式與定理,只是盲目地運用配方法求最值, 不能將動點問題與平行四邊形的性質(zhì)有機結(jié)合,因而導致解題出現(xiàn)困難.
(二)出現(xiàn)困難的原因分析
學生在二次函數(shù)動點問題解題中出現(xiàn)困難,主要是由以下兩方面原因所致.
1.教師方面的原因
一是教師教學態(tài)度的影響.動點問題的求解比較困難,一些教師在此類問題教學中存在急于求成的態(tài)度,對動點問題的講解不能做到耐心、反復、舉一反三,對學生出現(xiàn)的問題不能耐心指導,故加深了學生對此類問題的畏難心理.
二是教師教學方法的影響.許多教師在二次函數(shù)動點問題教學中,不能采取針對性的教學方法,不善于運用幾何畫板等信息化教學軟件,讓學生直觀感受動點的運動狀態(tài),而是以機械式解題訓練為主,使學生不能靈活運用多種解題方法.三是教師沒有掌握學生解題困難的原因.不少教師沒有掌握學生在二次函數(shù)動點問題解題中出現(xiàn)困難的深層原因,對不同層次學生不能因材施教,不注重對學生解題思維的訓練和數(shù)學思想方法的運用,導致學生解題思路不靈活,從而對動點問題解題困難.
2.學生方面的原因
一是認知能力不佳.由于初中生的抽象思維能力正處于發(fā)展階段,容易受到情感、意志、態(tài)度等非智力因素的影響,以及已有數(shù)學基礎(chǔ)知識的限制,造成學生二次函數(shù)動點問題解題能力不足.二是解題思維不靈活.許多學生的數(shù)學思維不夠靈活、發(fā)散,解題的思路比較窄,不善于對復雜的動點問題進行轉(zhuǎn)化與分解,不能靈活運用數(shù)形結(jié)合思想解題,造成解題中困難重重,影響了對動點問題的解題興趣.
三是缺乏解題經(jīng)驗.許多學生對動點問題存在畏難心理,不愿意觸碰此類題目,或是被動學習此類問題,掌握的解題方法較少,解題的思路不清晰,欠缺動點問題解題經(jīng)驗.
二、動點問題解題類型與教學要求
(一)動點問題解題類型
二次函數(shù)動點問題的類型主要有以下幾種,掌握這些問題類型,有利于教師采取有針對性的措施開展教學,從而取得良好的教學效果.
1.從所求問題分類
從所求問題進行分類,二次函數(shù)動點問題主要分為三類:求函數(shù)解析式的問題,求最值問題,求存在性問題.
2.從動點個數(shù)分類
從動點個數(shù)分類看,有單動點問題和雙動點問題.
3.從函數(shù)與圖形結(jié)合分類
主要分為:二次函數(shù)與直線結(jié)合問題,與三角形結(jié)合問題,與四邊形結(jié)合問題,與圓結(jié)合問題等.
(二)動點問題教學要求
在教學二次函數(shù)與動點結(jié)合問題時,教師要提升學生的解題能力,除了加強對學生審題能力的培養(yǎng),讓學生全面真正理解題意,掌握動點的運動過程或軌跡,注重把二次函數(shù)與平面幾何圖形相聯(lián)系外,還要重點加強以下三個方面的教學.
1.加強各知識點的聯(lián)系教學
由于二次函數(shù)動點問題涉及二次函數(shù)知識、初中平面幾何知識、代數(shù)知識等,學生既需要熟練掌握這些知識,又需要掌握各知識點之間的相互聯(lián)系,這樣才能更容易發(fā)現(xiàn)隱含條件,掌握題目中的變量與等式關(guān)系,為動點問題解題奠定良好的基礎(chǔ).
2.加強輔助線添加方法教學
由于動點問題綜合性強、難度大,學生在解題中經(jīng)常需要添加輔助線,借助輔助線使動點問題的解決變得更加容易.因此,教師在二次函數(shù)動點問題教學中要注重加強添加輔助線方法的教學,讓學生總結(jié)輔助線的添加方法與規(guī)律,為解題找到突破口.
3.加強各問題之間的聯(lián)系教學
數(shù)學動點問題的題目一般是由三四個問題組成的,各個問題之間都有密切聯(lián)系,二次函數(shù)關(guān)系式、最值、存在性問題等都是相互聯(lián)系的,而且二次函數(shù)本身也有最大值或最小值,如果學生能掌握這些問題之間的相互聯(lián)系,并巧妙利用,就能提高動點問題的解題效率.
三、解決數(shù)學動點問題的教學策略
(一)加強解題方法指導,積累動點問題解題經(jīng)驗
雖然二次函數(shù)動點問題的綜合性強,解題難度大,但其也有規(guī)律可循,同樣也有多種有效的解題思路與方法,加強對學生解題方法的指導,幫助學生積累解題經(jīng)驗,就能使動點問題的解決變得容易.
一是讓學生學會正確審題.在初中數(shù)學動點問題中,條件比較多,經(jīng)常會在題目中隱含著一些條件,學生如果能正確審題,有效挖掘隱含條件,正確找出題目中的變量、常量、等式關(guān)系,學會選擇恰當?shù)臄?shù)學模型,就能為解題提供方便或使解題找到突破口.因此,教師在此類題目的教學中,首先要重視教會學生正確審題.
二是傳授與積累多種解題方法.在二次函數(shù)的動點問題解題中,經(jīng)常要使用待定系數(shù)法、解析法、覆蓋法、切割法、 構(gòu)造特殊三角形(四邊形)法等多種方法,所以,教師在教學中要注重傳授解題方法,讓學生積累解題經(jīng)驗,提高學生的動點問題解題能力.
例2 如圖2所示,點M(x,y)是拋物線y=ax2+bx+c上的一個動點,它在x軸下方,且-2 解題分析 本題可用多種方法進行求解. 方法一 (覆蓋法) :可把三角形面積通過“割補”的方法,轉(zhuǎn)化成求矩形的面積,即用矩形的面積覆蓋三角形,通過構(gòu)建最小面積的矩形,然后減去多余的三角形,就可求得△PQM面積的最大值和M點的坐標.該方法思路比較簡單,但解題過程稍微煩瑣.(如圖2中的虛線矩形所示) 方法二(切割法):求解二次函數(shù)動點問題中的面積最值時,一般應構(gòu)建一個至少一邊是“橫平豎直”的三角形,這樣就能把求面積問題轉(zhuǎn)化為求線段問題,再利用函數(shù)的解析式,將線段轉(zhuǎn)化為坐標,使問題變得簡單.具體方法如下:可通過M點作x軸的垂線(圖中的虛線),這樣就把△PQM分成兩個三角形,容易求出該線段的長度,然后分別求P,Q兩點到垂線的距離,求出兩個小三角形的面積和的表達式(是二次函數(shù)),通過代數(shù)式變換就可求出其最大值,這樣問題就解決了. 方法三(解析法):從題意可知,兩線段MP,MQ的長度總是變化的,但PQ的位置不變,可過M點作平行于PQ的直線l,要使△PQM的面積最大,則M點到線段PQ的距離最大時可使三角形面積最大,又直線l與PQ平行,則M點的位置可確定,求出M點坐標后就容易求面積問題了. (二)滲透數(shù)學思想方法,培養(yǎng)靈活解題思維能力 要提高學生對二次函數(shù)動點問題的解題能力,培養(yǎng)學生靈活、發(fā)散、創(chuàng)新的思維能力是關(guān)鍵,而在教學中滲透數(shù)學思想方法是培養(yǎng)學生數(shù)學思維能力的重要途徑,如數(shù)形結(jié)合思想方法、轉(zhuǎn)化思想方法、分類討論思想方法等,既能培養(yǎng)學生靈活的數(shù)學解題思維,又能使復雜的動點問題的解決變得簡單、快捷,從而提高解題效率. 例3 有一條直線y=-23x+c交x軸于點M(3,0),交y軸于點N,二次函數(shù)y=-43x2+bx+c也經(jīng)過點M、點N,如圖3所示. (1)求N點坐標及函數(shù)解析式; (2)點D(k,0)是x軸上的動點,過D點且垂直x軸的直線與直線MN交于點E,與二次函數(shù)圖像交于點C.點D在OM之間移動,如果△CNE與△EDM相似,求D點坐標. 解題分析 本題的綜合性比較強,要用到多方面的數(shù)學知識,在第(1)小題中可用待定系數(shù)法解決,在第(2)小題中可利用相似三角形的知識,把問題轉(zhuǎn)化為求k的方程,這樣就找到了解題的關(guān)鍵之處,還要注意分情況討論.運用轉(zhuǎn)化數(shù)學思想方法、數(shù)形結(jié)合思想方法、分類討論思想方法,能使解題更靈活,變得簡單,降低解題難度,從而快速正確地解題. 在具體解題時,可利用D點坐標和直線的方程表示E,C兩點坐標,Ek,-23k+2,Ck,-43k2+103k+2,再根據(jù)∠NCE=∠MDE=90°或∠CNE=∠MDE=90°這兩種情況進行分類討論,利用包含k的代數(shù)式表示對應邊成比例,可得出一元二次方程,最后可得到所求結(jié)果. 四、結(jié)束語 總之,初中數(shù)學動點問題是教學的難點問題,也是中考的熱點題型,學生在解決此類題目時存在較多的困難.要提高學生的動點問題解題能力,教師需要以學生在解題中存在的困難為依據(jù),全面改進數(shù)學動點問題教學方法與策略,注重動點問題解題思想與方法的訓練,加強對學生的解題指導,讓學生掌握多種解題方法與技巧,從而提升學生對數(shù)學動點問題的解題能力. 【參考文獻】 [1]沈啟芳.初中數(shù)學中動點問題的教學研究[J].新教育時代電子雜志,2019(36):1. [2]周航.初中數(shù)學動點問題的解題策略探討[J].新課程(中學),2015(7):102-103. [3]劉青.初中數(shù)學中一些動點問題的歸類[J].數(shù)理化解題研究:初中版,2016(12):2-3. [4]李志芳.初中數(shù)學中動點問題的教學探究[J].讀寫算,2018(35):80-81.