王學(xué)先 黃邦杰
摘? 要:數(shù)學(xué)文化是對數(shù)學(xué)知識、技能、能力和素養(yǎng)等概念的高度概括. 中考數(shù)學(xué)文化試題體現(xiàn)了新時代數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求,彰顯了數(shù)學(xué)文化內(nèi)涵的整體育人功能,充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的教育價值. 文章從中外優(yōu)秀傳統(tǒng)數(shù)學(xué)文化、中外數(shù)學(xué)家優(yōu)秀成果、古代生產(chǎn)生活、數(shù)學(xué)名題、當(dāng)代科技文化和數(shù)學(xué)圖形六個方面,分析2020年中考數(shù)學(xué)文化試題的命題特色,挖掘數(shù)學(xué)文化試題的命題思想及教育價值,為如何命制新穎的中考數(shù)學(xué)文化試題提供有益借鑒.
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)文化試題;考查目標(biāo);命題特色;育人價值
數(shù)學(xué)教育承載著落實(shí)立德樹人根本任務(wù),發(fā)展素質(zhì)教育的功能. 文化是一個國家、一個民族的靈魂. 文化興國運(yùn)興,文化強(qiáng)民族強(qiáng). 數(shù)學(xué)文化是指數(shù)學(xué)的思想、精神、方法、觀點(diǎn),以及它們的形成和發(fā)展,影響著學(xué)生健全品格和健康心理的養(yǎng)成. 在近年來的中考中,以數(shù)學(xué)文化為背景的試題日益增多,積極引導(dǎo)師生感悟數(shù)學(xué)學(xué)科的科學(xué)價值、應(yīng)用價值、文化價值和審美價值. 以數(shù)學(xué)文化為背景命題是滲透數(shù)學(xué)文化的重要途徑,筆者就2020年中考數(shù)學(xué)文化試題的命題背景及特色進(jìn)行分析,僅供大家參考.
一、以中外優(yōu)秀傳統(tǒng)數(shù)學(xué)文化為背景
例1 (江西卷)公元前2000年左右,古巴比倫人使用的楔形文字中有兩個符號(如圖1),一個釘頭形代表1,一個尖頭形代表10. 在古巴比倫的記數(shù)系統(tǒng)中,人們使用的標(biāo)記方法和我們當(dāng)今使用的方法相同,最右邊的數(shù)字代表個位,然后是十位,百位. 根據(jù)符號記數(shù)的方法,如圖2所示的符號表示一個兩位數(shù),則這個兩位數(shù)是?????????? .
分析:此題以古巴比倫記數(shù)系統(tǒng)中的符號為載體,考查學(xué)生對符號與數(shù)對應(yīng)關(guān)系的觀察及理解能力.用數(shù)形結(jié)合的方法探尋規(guī)律即可求解.
解:由題意,可得兩個尖頭形表示[2×10,] 5個釘頭形表示[5×1.] 所以如圖2所示的符號表示的兩位數(shù)為25. 故此題答案為25.
【評析】此題考查了學(xué)生的數(shù)符轉(zhuǎn)換能力和直觀能力.試題取材于古巴比倫人用楔形文字表示的記數(shù)系統(tǒng),讓學(xué)生感受不一樣的數(shù)學(xué)文化. 古巴比倫人的記數(shù)法采用十進(jìn)位法和六十進(jìn)位法,并用六十進(jìn)位法計(jì)算時間,這種進(jìn)位法沿用至今.
例2 (湖南·湘潭卷)算籌是在珠算發(fā)明以前我國獨(dú)創(chuàng)并且有效的計(jì)算工具,為我國古代數(shù)學(xué)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn). 在算籌記數(shù)法中,以“縱式”和“橫式”兩種方式來表示數(shù)字,如下表所示.
表示多位數(shù)時,個位用縱式,十位用橫式,百位用縱式,千位用橫式,依此類推,遇零則置空. 示例如下: [6 728][6 708],則 表示的數(shù)是 ??? .
分析:此題以我國古代算籌記數(shù)法中縱式與橫式的綜合使用表示多位數(shù)的方法為載體,考查學(xué)生的閱讀理解能力及數(shù)字和符號的轉(zhuǎn)換能力. 在用算籌表示多位數(shù)時,表示的各位數(shù)字橫縱相間,高位到低位從左至右橫列,與如今的數(shù)字書寫習(xí)慣相同. 個位在最右,用縱式,十位用橫式,百位用縱式,千位用橫式,依此類推,遇“0”則置空,根據(jù)算籌記數(shù)法即可求解.
解:根據(jù)算籌記數(shù)法, 表示的數(shù)是8 167. 故此題答案為8 167.
【評析】此題考查了學(xué)生對數(shù)字和符號的轉(zhuǎn)換能力和記數(shù)法. 中國古代的算籌記數(shù)法是世界數(shù)學(xué)史上的一個偉大創(chuàng)造,這種算法當(dāng)時在世界上是比較先進(jìn)的,是我國古代的重要科學(xué)技術(shù)成就. 直到算盤發(fā)明及推廣之前,算籌都是重要的計(jì)算工具. 中國古人偉大的科技成就源于古老的數(shù)學(xué)智慧,在精巧的算籌上依然熠熠生輝.
例3 (四川·達(dá)州卷)中國奇書《易經(jīng)》中記載,遠(yuǎn)古時期,人們通過在繩子上打結(jié)來記數(shù),即“結(jié)繩記數(shù)”. 如圖3,一位母親在從右到左依次排列的繩子上打結(jié),滿5進(jìn)1,用來記錄孩子自出生后的天數(shù).由圖3可知,孩子自出生后的天數(shù)是(??? ).
(A)10?????????????????????? (B)89
(C)165???????????????????? (D)294
分析:此題通過創(chuàng)設(shè)“結(jié)繩記數(shù)”進(jìn)位制問題情境,考查學(xué)生的類比遷移能力. 中國古代文獻(xiàn)《周易·系辭》有“上古結(jié)繩而治,后世圣人易之以書契”的記載.“結(jié)繩而治”即結(jié)繩記事或結(jié)繩記數(shù),“書契”就是刻劃符號.“結(jié)繩記數(shù)”法在世界很多地方都曾被使用過.
解:由“在從右到左依次排列的繩子上打結(jié),滿5進(jìn)1”可知,從右至左,第一列繩子上的1個結(jié)代表1,第二列繩子上的1個結(jié)代表5,第三列繩子上的1個結(jié)代表25,第四列繩子上的1個結(jié)代表125,所以孩子自出生后的天數(shù)等于[4+3×5+1×25+2×125=294](天). 故此題選擇選項(xiàng)D.
【評析】此題以中國古代的“結(jié)繩記數(shù)”為背景,考查進(jìn)位制和算法. 在十進(jìn)制記數(shù)法的基礎(chǔ)上,利用類比思想,得“結(jié)繩記數(shù)”滿5進(jìn)1,從而推算天數(shù).
例4 (江蘇·鹽城卷)把1 ~ 9這9個數(shù)填入[3 × 3]方格中,使其任意一行,任意一列及兩條對角線上的數(shù)之和都相等,這樣便構(gòu)成了一個“九宮格”. 它源于我國古代的“洛書”(圖4),是世界上最早的“幻方”.圖5是僅可以看到部分?jǐn)?shù)值的“九宮格”,則其中[x]的值為(??? ).
(A)[1]????????????????????? (B)[3]
(C)[4]????????????????????? (D)[6]
分析:此題給出圖示及數(shù)量抽象表格,定義“九宮格”的數(shù)量特點(diǎn):其任意一行,任意一列及兩條對角線上的數(shù)之和都相等. 通過觀察圖示,讀懂“九宮格”含義,列方程即可求解.
解:由圖5對角線上的數(shù)之和為15,可以求出“九宮格”右下角的數(shù)為6. 再列出方程[8+x+6=15.] 解得[x=1.] 故此題選擇選項(xiàng)A.
【評析】“洛書”是世界上最早的“幻方”文化,此題以我國古代的“洛書”為背景,考查方程思想,滲透數(shù)學(xué)的對稱美.
例5 (湖北·黃岡卷)我國古代數(shù)學(xué)著作《九章算術(shù)》中有這樣一個問題:“今有池方一丈,葭(jiā)生其中央,出水一尺,引葭赴岸,適與岸齊,問水深幾何?”(注:丈、尺是長度單位,1丈 = 10尺)這段話翻譯成現(xiàn)代漢語,即為:如圖6,有一個水池,水面是一個邊長為1丈的正方形,在水池正中央有一根蘆葦,它高出水面1尺,如果把這根蘆葦拉向水池一邊的中點(diǎn),它的頂端恰好到達(dá)池邊的水面.則水池里水的深度是??????? .
分析:此題考查學(xué)生的閱讀理解能力和觀察能力,以及將池深問題抽象為直角三角形問題進(jìn)行求解的抽象能力. 通過解決實(shí)際問題,讓學(xué)生體會我國古代悠久的數(shù)學(xué)發(fā)展歷史,欣賞其輝煌的成就,激發(fā)學(xué)生的民族自豪感.
解:設(shè)水池里水的深度為x尺.
由題意,得[x2+52=x+12.]
解得[x=12,] 即水池里水深12尺.
故此題答案為12尺.
【評析】此題考查了勾股定理及列一元二次方程解應(yīng)用題.《九章算術(shù)》是中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的重要著作,奠定了中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的基本框架. 此命題重視數(shù)學(xué)文化,弘揚(yáng)了我國優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化.
例6 (浙江·寧波卷)我國古代數(shù)學(xué)名著《孫子算經(jīng)》中記載:“今有木,不知長短,引繩度之,余繩四尺五寸;屈繩量之,不足一尺,木長幾何?”意思是:用一根繩子去量一根木條,繩子還剩余[4.5]尺;將繩子對折再量木條,木條剩余1尺,問木條長多少尺?如果設(shè)木條長x尺,繩子長y尺,那么可列方程組為(??? ).
(A)[y=x+4.5,0.5y=x-1]????????? (B)[y=x+4.5,y=2x-1]
(C)[y=x-4.5,0.5y=x+1]????????? (D)[y=x-4.5,y=2x-1]
分析:此題以中國古代數(shù)學(xué)名著《孫子算經(jīng)》中的問題為命題素材,考查了學(xué)生列方程組解決問題的能力.
解:由用一根繩子去量一根木條,繩子還剩余[4.5]尺,得[y=x+4.5]. 由繩子對折再量木條,木條剩余1尺,得[0.5y=][x-1]. 所以所列方程組為[y=x+4.5,0.5y=x-1.] 故此題選擇選項(xiàng)A.
【評析】此題以《孫子算經(jīng)》中的“木條”問題為載體,考查學(xué)生列方程組解應(yīng)用題的能力. 讓學(xué)生體會我國古代數(shù)學(xué)問題的解決方法,傳遞我國深厚的文化底蘊(yùn).
例7 (內(nèi)蒙古·呼和浩特卷)中國古代數(shù)學(xué)著作《算法統(tǒng)宗》中有這樣一段記載:“三百七十八里關(guān),初日健步不為難,次日腳痛減一半,六朝才得到其關(guān).”其大意是:有人要去某關(guān)口,路程為378里,第一天健步行走,從第二天起,由于腳痛,每天走的路程都為前一天的一半,一共走了六天才到關(guān)口,則此人第一和第六這兩天共走了(??? ).
(A)102里??????????? (B)126里
(C)192里??????????? (D)198里
分析:此題將古代算術(shù)題譯為等差數(shù)列求和問題,考查學(xué)生的閱讀理解及利用方程求解問題的能力.
解:設(shè)第六天走的路程為x里,則第五天走的路程為2x里,依此類推,可得第一天走的路程為32x里.
由題意,得[x+2x+4x+8x+16x+32x=378.]
解得[x=6.] 則[32x=192,6+192=198](里).
所以此人第一和第六這兩天共走了198里.
故此題選擇選項(xiàng)D.
【評析】此題以我國古代數(shù)學(xué)名著《算法統(tǒng)宗》中的數(shù)學(xué)問題為載體,考查學(xué)生列方程解應(yīng)用題的能力,既彰顯了數(shù)學(xué)的人文情懷,又激發(fā)了學(xué)生對中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的熱愛.
二、以中外數(shù)學(xué)家的優(yōu)秀成果為背景
例8 (湖南·長沙卷)2020年3月14日,是人類第一個“國際數(shù)學(xué)日”. 這個節(jié)日的昵稱是“π(Day)”. 國際數(shù)學(xué)日之所以定在3月14日,是因?yàn)椤?.14”是與圓周率數(shù)值最接近的數(shù)字. 在古代,一個國家所算得的圓周率的精確程度,可以作為衡量這個國家當(dāng)時數(shù)學(xué)與科技發(fā)展的水平的一個主要標(biāo)志. 我國南北朝時的祖沖之是世界上最早把圓周率的精確值計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后第7位的科學(xué)巨匠,該成果領(lǐng)先世界一千多年. 以下對圓周率的四個表述:① 圓周率是一個有理數(shù);② 圓周率是一個無理數(shù);③ 圓周率是一個與圓的大小無關(guān)的常數(shù),它等于該圓的周長與直徑的比;④ 圓周率是一個與圓的大小有關(guān)的常數(shù),它等于該圓的周長與半徑的比. 其中表述正確的序號是( ? ).
(A)②③????????????? (B)①③
(C)①④????????????? (D)②④
分析:此題利用圓周率的意義和價值進(jìn)行命題. 圓的周長與直徑的比值,叫做圓周率,用字母π表示,π是一個無限不循環(huán)小數(shù). 解題的關(guān)鍵是明確π的意義,并知道圓周率是一個無限不循環(huán)小數(shù)(無理數(shù)),3.14只是取它的近似值.
解:圓周率是一個無限不循環(huán)小數(shù),因此圓周率是一個無理數(shù),所以①錯誤, ②正確;圓周率是一個與圓的大小無關(guān)的常數(shù),它等于該圓的周長與直徑的比值,所以③正確,④錯誤. 故此題選擇選項(xiàng)A.
【評析】此題考查圓周率及實(shí)數(shù)概念. 利用數(shù)學(xué)史[π]的故事,凸顯數(shù)學(xué)的價值. 同時,回顧了我國古代數(shù)學(xué)家祖沖之研究圓周率領(lǐng)先世界一千多年的輝煌成就,激發(fā)了學(xué)生的民族自豪感和愛國熱情,發(fā)揮了數(shù)學(xué)文化的育人價值.
例9 (山西卷)泰勒斯(圖7(1))是古希臘時期的思想家、科學(xué)家、哲學(xué)家,他最早提出了命題的證明. 泰勒斯曾通過測量同一時刻標(biāo)桿的影長,標(biāo)桿的高度,金字塔的影長,推算出金字塔的高度(圖7(2)),這種測量原理,就是我們所學(xué)的(??? ).
(A)圖形的平移??????????????? (B)圖形的旋轉(zhuǎn)
(C)圖形的軸對稱?? ??????? (D)圖形的相似
分析:此題通過提供歷史背景與問題情境,考查學(xué)生對問題情境(實(shí)物圖)進(jìn)行抽象的能力.
解:由相似模型進(jìn)行分析,得出泰勒斯的測量原理是利用圖形的相似. 故此題選擇選項(xiàng)D.
【評析】此題以古希臘哲學(xué)家泰勒斯利用圖形的相似求出金字塔高度的故事考查相似圖形變換. 將數(shù)學(xué)故事融入中考試題,讓學(xué)生經(jīng)歷類似于數(shù)學(xué)家的研究過程,體會數(shù)學(xué)的魅力.
例10 (浙江·嘉興卷)數(shù)學(xué)家斐波那契編寫的《算經(jīng)》中有如下問題:一組人平分10元錢,每人分得若干;若再加上6人,平分40元錢,則第二次每人所得與第一次相同,求第一次分錢的人數(shù).設(shè)第一次分錢的人數(shù)為x人,則可列方程?????? .
分析:此題選取《算經(jīng)》中與日常生活密切聯(lián)系的背景問題,考查學(xué)生列分式方程解決問題的能力.
解:根據(jù)題意,得第一次每人分得的錢為[10x]元,第二次每人分得的錢為[40x+6]元. 根據(jù)第二次每人所得與第一次相同,則可列方程為[10x=40x+6.] 故此題的答案為[10x=40x+6.]
【評析】此題以數(shù)學(xué)家斐波那契編寫的《算經(jīng)》中的一個實(shí)際問題為背景,考查閱讀理解及分式方程的應(yīng)用,讓學(xué)生體會古今數(shù)學(xué)與日常生活的聯(lián)系.
三、以古代生產(chǎn)、生活內(nèi)容為背景
例11 (江蘇·連云港卷)筒車(如圖8(1))是我國古代利用水力驅(qū)動的灌溉工具,唐代陳廷章在《水輪賦》中寫道:“水能利物,輪乃曲成”. 如圖8(2),半徑為[3 m]的筒車[⊙O]按逆時針方向每分鐘轉(zhuǎn)[56]圈,筒車與水面分別交于點(diǎn)[A,B,] 筒車的軸心[O]距離水面的高度[OC]長為[2.2 m],筒車上均勻分布著若干個盛水筒. 若以某個盛水筒[P]剛浮出水面時開始計(jì)算時間.
(1)經(jīng)過多長時間,盛水筒[P]首次到達(dá)最高點(diǎn)?
(2)浮出水面[3.4]秒后,盛水筒[P]距離水面多高?
(3)若接水槽MN所在直線是[⊙O]的切線,且與直線[AB]交于點(diǎn)M,[MO=8 m.] 求盛水筒[P]從最高點(diǎn)開始,至少經(jīng)過多長時間恰好在直線MN上.(參考數(shù)據(jù):[cos43°=sin47°≈≈1115,sin16°=cos74°≈1140,sin22°=] [cos68°≈38.])
分析:此題以我國古代筒車灌水為背景,考查學(xué)生讀題、觀圖、抽象和求解模型的能力.
解:(1)如圖9,連接OA.
[M][B][A][O][N][P][水面][圖9] [C]
由題意,得筒車每秒旋轉(zhuǎn)[360°×56÷60=5°.]
在[Rt△ACO]中,易求得[∠AOC≈43°.]
因?yàn)閇180-435=27.4].
所以經(jīng)過27.4秒,盛水筒[P]首次到達(dá)最高點(diǎn).
(2)如圖10,連接OA,OP,過點(diǎn)P作[PD⊥OC]于點(diǎn)D.
由題意,易得[∠AOP=3.4×5°=17°.]
所以[∠POC=∠AOC+∠AOP=60°.]
在[Rt△POD]中,易求得[OD=1.5.]
則[2.2-1.5=0.7].
所以盛水筒P浮出水面[3.4]秒后,距離水面0.7 m.
(3)如圖11,當(dāng)點(diǎn)P在直線MN上時,點(diǎn)P是[⊙O]與直線MN的切點(diǎn),連接OP,延長CO交[⊙O]于點(diǎn)H.
因?yàn)辄c(diǎn)P在[⊙O]上,且MN與[⊙O]相切,
所以[OP⊥MN.]
在[Rt△OPM]中, 易求得[∠POM≈68°.]
在[Rt△OCM]中, 易求得[∠COM≈74°.]
所以[∠POH=180°-∠POM-∠COM=38°.]
則[385=7.6].
所以盛水筒[P]從最高點(diǎn)開始,至少經(jīng)過7.6秒恰好在直線MN上.
【評析】此題以我國古代水力驅(qū)動的灌溉工具為背景,考查學(xué)生的數(shù)學(xué)模型抽象及求解能力. 通過傳播中國悠久的文明和智慧,增強(qiáng)學(xué)生“數(shù)學(xué)來源于生活,又服務(wù)于生活”的意識,讓學(xué)生感受我國古人的聰明智慧,傳承民族精神,樹立民族自信心.
四、以數(shù)學(xué)名題為背景
例12 (河南卷)我們學(xué)習(xí)過利用尺規(guī)作圖平分一個任意角,而“利用尺規(guī)作圖三等分一個任意角”曾是數(shù)學(xué)史上一大難題,之后被數(shù)學(xué)家證明是不可能完成的. 人們根據(jù)實(shí)際需要,發(fā)明了一種簡易操作工具——三分角器.圖12是它的示意圖,其中AB與半圓O的直徑BC在同一直線上,且AB的長度與半圓的半徑相等;DB與AC垂直于點(diǎn)B,DB足夠長.
使用方法如圖13所示,若要把[∠MEN]三等分,只需適當(dāng)放置三分角器,使DB經(jīng)過[∠MEN]的頂點(diǎn)E,點(diǎn)A落在邊EM上,半圓O與另一邊EN恰好相切,切點(diǎn)為F,則EB,EO就把∠MEN三等分了.
為了說明這一方法的正確性,需要對其進(jìn)行證明. 如下給出了不完整的“已知”和“求證”,試補(bǔ)充完整,并寫出“證明”過程.
已知:如圖13,點(diǎn)A,B,O,C在同一直線上,[EB⊥AC,] 垂足為點(diǎn)B,????? .
求證:????? .
分析:此題以數(shù)學(xué)名題為背景來設(shè)計(jì),是中考數(shù)學(xué)文化試題命題的一大特色. 數(shù)學(xué)名題一般與著名的數(shù)學(xué)家聯(lián)系緊密,或者與著名的數(shù)學(xué)定理、公式、圖形等相關(guān),或者蘊(yùn)涵經(jīng)典的思想與解法. 通過觀察圖13理解操作過程,抽象出數(shù)學(xué)模型(全等直角三角形)即可求解.
解:已知:如圖13,點(diǎn)A,B,O,C在同一直線上,[EB⊥AC,] 垂足為點(diǎn)B,[AB=OB,] EN切半圓O于點(diǎn)F.
求證: ∠1 = ∠2 = ∠3.
證明過程如下.
如圖14,連接OF.
由已知條件,可得[∠ABE=∠OBE=90°.]
易證得[△ABE≌△OBE.]
所以[∠1=∠2.]
由切線的性質(zhì),得[∠2=∠3.]
所以[∠1=∠2=∠3.]
【評析】此題利用古希臘人提出的三等分角,即用圓規(guī)與直尺把一個任意角三等分的問題為素材,考查學(xué)生構(gòu)建幾何模型解決問題的能力. 此題是在利用尺規(guī)作圖不能解決三等分任意角的背景下,構(gòu)建幾何模型解決問題,讓學(xué)生認(rèn)識到數(shù)學(xué)模型的作用,通過推理及證明過程,提高學(xué)生的邏輯推理能力,培養(yǎng)創(chuàng)新精神.
例13 (湖北·武漢卷)在探索數(shù)學(xué)名題“尺規(guī)三等分角”的過程中,有下面的問題:如圖15,[AC]是[?ABCD]的對角線,點(diǎn)[E]在[AC]上,[AD=AE=BE,∠D=][102°,] 則[∠BAC]的大小是????? .
分析:此題通過“三角”模型([∠BCD=3∠BAC]),讓學(xué)生聯(lián)想數(shù)學(xué)名題“尺規(guī)三等分角”問題,使數(shù)學(xué)名題成為解題的思考起點(diǎn),從而巧妙地將數(shù)學(xué)文化滲透于解題過程中.
解:設(shè)[∠BAC=x.]
易證得[∠ACD=x.]
由[AD=AE=BE,] 易證得[∠BCA=2x.]
因?yàn)樗倪呅蝃ABCD]為平行四邊形,
所以[∠D+∠DCB=]180°,
即[102°+3x=180°.]
解得[x=26°.]
故此題答案為26°.
【評析】此題源于在探索“尺規(guī)三等分角”的過程中所產(chǎn)生的新問題,考查了平行四邊形的性質(zhì)、等腰三角形的判定和性質(zhì),以及學(xué)生的邏輯推理能力、運(yùn)算能力和轉(zhuǎn)化思想.
五、以當(dāng)代科技文化為背景
例14 (四川·成都卷)2020年6月23日,北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射并順利進(jìn)入預(yù)定軌道,它的穩(wěn)定運(yùn)行標(biāo)志著全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一的中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全面建成. 該衛(wèi)星距離地面約36 000千米,將數(shù)據(jù)36 000用科學(xué)記數(shù)法表示為(??? ).
(A)[3.6×103]????????????????? (B)[3.6×104]
(C)[3.6×105]????????????????? (D)[36×104]
分析:此題以我國科技成就為背景來創(chuàng)設(shè)問題情境,體現(xiàn)出數(shù)學(xué)學(xué)科的育人價值. 根據(jù)科學(xué)記數(shù)法的概念即可求解.
解:依據(jù)科學(xué)記數(shù)法,得[36 000=3.6×104.] 故此題選擇選項(xiàng)B.
【評析】此題考查用科學(xué)記數(shù)法表示較大的數(shù). 以我國在衛(wèi)星導(dǎo)航科技方面取得的成就凸顯科技實(shí)力的提高,激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和民族自豪感.
例15 (福建卷)2020年6月9日,我國全海深自主遙控潛水器“海斗一號”在馬里亞納海溝刷新了我國潛水器下潛深度的紀(jì)錄,最大下潛深度達(dá)10 907米. 假設(shè)以馬里亞納海溝所在海域的海平面為基準(zhǔn),記為0米,高于馬里亞納海溝所在海域的海平面100米的某地的高度記為[+100]米,根據(jù)題意,“海斗一號”下潛至最大深度10 907米處,該處的高度可記為????? .
分析:此題以我國科技成就為背景,創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)應(yīng)用問題,在體現(xiàn)數(shù)學(xué)應(yīng)用價值的同時,展示科技文化自信,有助于引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的科技文化,提高學(xué)生對數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科重要性的認(rèn)識.
解:因?yàn)楦哂隈R里亞納海溝所在海域的海平面100米的某地的高度記為[+100]米,所以“海斗一號”下潛至最大深度10 907米處,可記為[-10 907]米. 故此題答案為[-10 907]米.
【評析】此題考查正數(shù)、負(fù)數(shù)的意義及其應(yīng)用. 基于我國科技成就,結(jié)合數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用,讓學(xué)生體會科技發(fā)展與數(shù)學(xué)的聯(lián)系,感受數(shù)學(xué)應(yīng)用的廣泛性.
六、以數(shù)學(xué)圖形美為背景
例16 (湖南·衡陽卷)下面的圖形是用數(shù)學(xué)家名字命名的,其中既是軸對稱圖形又是中心對稱圖形的是( ? ).
分析:此題以用數(shù)學(xué)家名字命名的幾何圖形為載體,從軸對稱和中心對稱的角度分類,四個不同圖形各代表了一類,考查學(xué)生對軸對稱圖形和中心對稱圖形的理解. 軸對稱圖形的關(guān)鍵是尋找對稱軸,圖形沿對稱軸折疊后,對稱軸兩側(cè)的部分能夠相互重合;中心對稱圖形是要尋找對稱中心,繞對稱中心旋轉(zhuǎn)180°后的圖形能夠與原來的圖形重合.
解:趙爽弦圖不是軸對稱圖形,是中心對稱圖形;科克曲線既是軸對稱圖形,也是中心對稱圖形;笛卡兒心形線是軸對稱圖形,不是中心對稱圖形;斐波那契螺旋線既不是軸對稱圖形,也不是中心對稱圖形. 故此題選擇選項(xiàng)B.
【評析】此題考查了軸對稱圖形和中心對稱圖形的性質(zhì),將數(shù)學(xué)文化融于幾何圖形中,引導(dǎo)教學(xué)關(guān)注幾何圖形中所蘊(yùn)涵的文化現(xiàn)象和思想.
例17 (甘肅·武威卷)生活中到處可見黃金分割的美,如圖16,在設(shè)計(jì)人體雕像時,使雕像的腰部以下a與全身b的高度比值接近0.618,可以增加視覺美感,若圖16中[b]為2米,則[a]約為(??? ).
(A)1.24米??????????? (B)1.38米
(C)1.42米??????????? (D)1.62米
分析:此題以實(shí)際生活為素材,將數(shù)學(xué)知識融入學(xué)生熟知的問題中,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,體現(xiàn)數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值與美育價值.
解:由題意,得[a∶b≈0.618.] 代入[b=2],解得[a≈][1.24.] 故此題選擇選項(xiàng)A.
【評析】此題以設(shè)計(jì)人體雕像為背景,探討人體黃金分割之美和黃金分割比的定義,不僅體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的審美價值,還表達(dá)了數(shù)學(xué)上對稱、協(xié)調(diào)、和諧的美育思想.
例18 (四川·成都卷)如圖17,六邊形[ABCDEF]是正六邊形,曲線[FA1B1C1D1E1F1]…叫做“正六邊形的漸開線”,[FA1, A1B1, B1C1, C1D1, D1E1,][ E1F1,]…的圓心依次按A,B,C,D,E,F(xiàn)循環(huán),且每段弧所對的圓心角均為正六邊形的一個外角. 當(dāng)[AB=1]時,曲線
分析:正多邊形的漸開線是平滑流暢的,展示了連貫纖細(xì)的曲線美. 此題將數(shù)學(xué)的神奇美蘊(yùn)含在試題中,讓學(xué)生品味數(shù)學(xué)變化的魅力,欣賞數(shù)學(xué)圖形美,激發(fā)學(xué)生對后續(xù)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和熱情. 解題的關(guān)鍵是熟練運(yùn)用弧長公式進(jìn)行計(jì)算.
解:根據(jù)題意,可得[FA1=60×π×1180=π3,] [A1B1=][60×π×2180=2π3,] [B1C1 ][=60×π×3180=π],[C1D1= ][60×π×4180=][4π3],[?D1E1]=[60×π×5180=5π3],[?E1F1=][60×π×6180=2π.]
則[π3+2π3+π+4π3+5π3+2π=7π.]
所以曲線[FA1B1C1D1E1F1]的長度是[7π.]
故此題答案為[7π.]
【評析】此題以正六邊形的漸開線為載體,考查弧長的計(jì)算. 學(xué)生在欣賞優(yōu)美的曲線的同時,要根據(jù)曲線組成部分、各部分位置關(guān)系、各部分?jǐn)?shù)量關(guān)系來綜合計(jì)算每一段曲線的長度,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)文化具有比數(shù)學(xué)知識體系更為豐富和深邃的文化內(nèi)涵.
七、結(jié)束語
在中考數(shù)學(xué)命題中精心創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)文化試題,既能弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化,增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和自信心,又能積極引導(dǎo)廣大師生在教學(xué)中重視數(shù)學(xué)文化,認(rèn)識數(shù)學(xué)文化的博大精深,感受數(shù)學(xué)文化的熏陶,提高數(shù)學(xué)欣賞水平.數(shù)學(xué)文化試題的命制要堅(jiān)持立德樹人的根本任務(wù),突出時代性、文化性和創(chuàng)新性;選擇合理、真實(shí)、自然的素材,用新穎的呈現(xiàn)方式,從而有效考查學(xué)生的數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)水平. 數(shù)學(xué)文化廣泛滲入命題、到達(dá)課堂、融入教學(xué),則更有利于激發(fā)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的熱情,使學(xué)生熱愛數(shù)學(xué),進(jìn)而達(dá)到數(shù)學(xué)文化育人的目的.
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國教育部制定. 普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)[M]. 北京:人民教育出版社,2018.
[2]李文林. 數(shù)學(xué)史教程[M]. 北京:高等教育出版社,2000.
[3]梁宗巨. 數(shù)學(xué)歷史典故[M]. 沈陽:遼寧教育出版社,1995.