师:亲爱的同学们,大家好!今天我们继续学习第19.3节。前几节课我们已经学习了矩形、平行四边形的相关内容,首先,我们一起来回顾一下这些知识。同学们,你们还记得平行四边形的边角以及对角线的相关性质吗?
生:平行四边形对边平行且相等,对角线互相平分。
师:那么矩形呢?
生:矩形的对边平行且相等,四个角都是直角,对角线互相平分且相等。
师:非常好!矩形除了具备平行四边形所有的性质之外,还具有四个角都是直角、对角线相等这两个特殊的性质,所以矩形又叫做特殊的平行四边形。在这里,我们将平行四边形的角特殊化之后,它变成了矩形。同学们,请你开动脑筋想一想,在平行四边形中,如果内角大小保持不变,仅改变边的长度,使得一组邻边相等,能不能得到一个特殊的平行四边形呢?
生:可以。
师:像这种有一组邻边相等的平行四边形,就是我们今天学习的新内容——菱形。菱形的概念表示方法为菱形ABCD或平行四边形ABCD,且AB = BC。同学们,你们在生活中都看到过哪些菱形呢?
生:家里小区的伸缩门、中国结、三菱牌汽车的车标、毛衣上的菱形图案……
师:生活中的菱形实在是太多了。接下来,请每位同学拿出一张白纸、一把剪刀,你能利用折纸剪切的办法,既快又准确地剪出一个菱形的纸片吗?
(同学们动手操作)
师:大家都非常棒!我看到有同学剪得很漂亮,他是这样做的:将一张长方形的纸对折,再对折,然后沿图中的虚线剪下,展开之后就是一个完美的菱形。请大家在你的菱形纸片上画出它的对角线,然后观察一下菱形的边、角以及对角线,想一想它们都有哪些特殊的性质呢?
生:菱形具有平行四边形具备的所有性质,对边平行且相等,对角线互相平分。
师:这些都不够特殊,还有哪些特殊的性质呢?请大家大胆地猜想。
生:菱形四条边都相等,对角线互相垂直。
师:任何的猜想都需要严谨的证明,成立之后才能直接运用到我们今后的学习生活中。那还等什么呢?就让我们一起来验证它们吧。首先我们来看第一个猜想:菱形的四条边都相等。我们先将文字命题转化成数学语言,已知四边形ABCD是菱形,求证AB = BC = CD = AD。首先我们一起来分析一下这一题,要证的是边的性质,我们可以根据菱形的概念,有一组邻边相等,比如说AD = CD。接着我们还想到,现在我们能用的只能是平行四边形边的性质,平行四边形两组对边相等,所以有AD = BC,CD = AB,然后我们等量代换一下,AB、BC、CD、AD不就联等了吗?接下来我们来整理一下证明过程。
(板书证明过程)
因为四边形ABCD是菱形,所以DA = CD。
因为AD = BC,CD = AB,所以AB = BC = CD = DA。
这就是我们今天学习的菱形的性质一:菱形的四条边都相等。
接下来我们来看一看第二个猜想:菱形的对角线互相垂直。同样的,先将文字命题转化成数学语言,已知四边形ABCD是菱形,求证AC⊥BD。我们一起来分析一下,根据菱形的定义,有一组邻边相等,比如说AB = AD。现在我们能用的平行四边形对角线的性质是对角线互相平分,所以有OB = OD,OA = OC。想到这,有细心的同学很快就注意到,三角形ABD是等腰三角形,而OA不就是BD边上的中线吗?然后我们根据等腰三角形三线合一,OA⊥BD,也就是AC⊥BD。
(板书证明过程)
因为四边形ABCD是菱形,所以AB = AD(菱形的定义)。
所以OB = OD(平行四边形对角线互相平分)。
所以AC⊥BD(等腰三角形三线合一)。
这就是我们今天学习的菱形的性质二:菱形的对角线互相垂直。同学们,你学会了吗?学以致用,现在就让我们一起用所学的知识来帮我们解决实际的问题吧。我们来看一下例题,已知菱形的两条对角线长分别为a、b,求菱形的面积。首先我们画出菱形ABCD,设菱形ABCD的两条对角线AC与BD相交于点O,AC = a,BD = b。看到求菱形的面积,有反应快的同学马上就说,用平行四边形底乘以高不就直接解决了吗?但一审题又发现题目中没有直接给出边长和高,动笔一求又发现求起来比较繁琐。这时候细心的同学就悟出,既然只给了两条对角线的长,根据刚刚证明的性质2,菱形对角线互相垂直,也就是AC⊥BD,我们可以求出三角形ABC与三角形ACD的面积,那么加起来之后不就是我们要求的菱形的面积吗?我们来整理一下。
因为四边形ABCD是菱形,所以AC⊥BD。
所以菱形ABCD的面积 = 三角形ABC的面积 + 三角形ACD的面积
= 1/2AC×BO + 1/2AC×OD
= 1/2AC×(BO + OD)
= 1/2AC×BD
= 1/2ab。
我们总结一下,发现菱形的面积除了常规方法底乘以高之外,还可以用对角线乘积的一半来计算。同学们,是不是所有的四边形都能够用对角线乘积的一半来求它的面积呢?
生:不是。
师:那么图上的这个四边形,请大家思考一下。
生:可以,这个图形当中AC和BD垂直。用刚才例题当中的思路,三角形ABD的面积加上三角形BCD的面积,就是四边形ABCD的面积。它等于1/2BD×AO + 1/2BD×OC = 1/2BD×(AO + OC) = 1/2BD×AC。
师:同学们是不是很惊喜呀?也就是说任意四边形只要对角线互相垂直,那么面积就等于两条对角线乘积的一半。希望大家能够将这个结论积极地运用到我们今后的学习生活中。
我们再来看一个辩试题,已知菱形的一条对角线长为10厘米,边长为13厘米,求菱形的面积。首先画出菱形ABCD。设菱形ABCD两条对角线AC与BD相交于点O,AC = 10厘米,AB = 13厘米。
我们一起来分析一下,同学们先别急着做题,我们再仔细地研究一下菱形。我们知道菱形的四条边都相等,对角线互相平分且垂直。我们观察一下三角形AOB有什么特点呢?
生:它是直角三角形。
师:那么三角形AOD也是,三角形BOC、三角形COD都是。那这四个直角三角形之间又有什么样的关系呢?
生:它们全等。
师:这些结论肯定能对我们今后学习有很大的帮助。
我们再来看一看题目,如果此题我们用对角线乘积的一半,也就是1/2AC×BD来求面积的话,由于AC已知等于10厘米,我们必须求出BD的长。我们看一下直角三角形AOB,在这个直角三角形当中,AB已知等于13厘米,OA等于1/2AC = 5厘米。有同学马上就反应过来,OB也能求。根据勾股定理,它就等于根号下AB2 - OA2 ,OB求出来了,BD = 2OB,那么问题就解决了。接下来我们一起来整理一下。
