师:同学们好,今天老师带领大家一起学习第十九章第三节矩形、菱形、正方形的第一课时——矩形及其性质。同学们,我们都说数学来源于生活、服务于生活,所以要学会用数学的眼光发现身边的数学问题。请看图,这是2021年9月25日在宝安国际机场迎接孟晚舟女士回家的场景。从这幅图片中不难发现,机舱上的五星红旗是我们上一节课学习的平行四边形。再看这个图形,也就是我们小学时常说的长方形。长方形在生活中无处不在,像教室的黑板、房屋的平面图、相框、门窗、电视机等等。那么长方形与我们学过的平行四边形有什么关系呢?我们都知道平行四边形具有不稳定性。
当我们改变平行四边形的内角时,图形也会随之改变。请看动态图,在这一变化过程中,随着角度的改变,平行四边形的形状也在变化。当这个角变为90度的时候,平行四边形就变成了长方形。这里问,这个平行四边形有何特殊之处呢?我们知道它的内角是直角。下面我们一起来看这个动态操作图,操作一个平行四边形的框架,改变∠ABC的大小,观察平行四边形的形状随着内角的变化情况。
你们发现了什么?请同学们拿出上一节课准备好的学具和学习任务单,以小组为单位进行讨论。
(同学们讨论后)
师:好,通过刚才的讨论,老师手上有一个平行四边形学具,不断改变这个角的大小,平行四边形的形状也随之改变。当这个角度变为直角时,平行四边形就变成了长方形。那么在这里,平行四边形ABCD,当它有一个角是直角的时候,就变成了长方形,而这个长方形就是我们今天要学习的矩形。由此我们得到矩形的定义:有一个角是直角的平行四边形叫做矩形。它是在平行四边形的基础上增加了一个限制条件——有一个角是90度,所以矩形是平行四边形的特殊形式,是特殊的平行四边形。
同学们,矩形作为特殊的平行四边形,它具备哪些性质呢?首先,平行四边形的一切性质矩形都具有,因为它本身就是平行四边形。上一节课我们从边、角、对角线三个方面探究了平行四边形的性质,那么矩形作为特殊的平行四边形,具备平行四边形的一切性质,即在边上对边平行且相等,对角相等,邻角互补,对角线互相平分。
除了这些性质之外,矩形有没有自己独特的性质呢?请看操作,一个平行四边形的活动框架,对角线用两根橡皮筋连接,扭动这个框架,使∠ABC为直角。请同学们带着这样两个问题,在小组内展开讨论:一、平行四边形的其他三个内角的度数是多少?二、对角线AC、BD的大小有什么关系?通过测一测、量一量、猜一猜、证一证,看看能否得到矩形的特殊性质。
(同学们讨论后)
师:好,下面请小组回答。这一小组,你说。
生:矩形作为特殊的平行四边形,除了平行四边形的性质之外,猜想一:矩形的四个角都是直角;猜想二:矩形的对角线相等。
师:很好,请坐。同学们,刚才这个小组汇报了他们讨论的结果,得到猜想一矩形的四个角是直角,猜想二矩形的对角线相等。对于我们猜想的命题,要给出严格的证明,判断它是否为真命题。如果是真命题,那么它可以作为矩形的性质;如果是假命题,也要给出相应理由。
下面我们首先验证猜想一:矩形的四个角是直角。
已知,如图所示,四边形ABCD是矩形,∠ABC = 90°,求证∠A = ∠B = ∠C = ∠D = 90°。
如何证明呢?同学们,四边形ABCD是矩形,那它也是平行四边形,平行四边形邻角互补,那么∠A + ∠B = 180°,已知∠B = 90°,所以∠A = 90°。又因为平行四边形的对角相等,所以∠A = ∠C,∠B = ∠D。所以我们立马得到∠A = ∠B = ∠C = ∠D = 90°。也就是说刚才的这个命题是真命题,我们给出了严格证明,那么它就是矩形的性质一:矩形的四个角是直角。
紧接着我们来看猜想二:矩形的对角线相等。
已知如图所示,四边形ABCD是矩形,求证AC = BD。
怎么证明呢?同学们想一想,要证明线段相等,而AC和BD这两条线段又不在同一个三角形中,前面我们是怎么证明的呢?这位同学提得非常好,我们把它放到两个三角形中,看成是两个三角形的对应边,只要证明三角形全等,对应边就相等。在这里我们要证明△ABC ≌ △DCB,这两个三角形全等吗?来找三角形全等的条件,因为四边形ABCD是矩形,对边相等,所以AB = DC。刚才已经证明了性质一矩形的四个角是直角,那么∠ABC = ∠DCB,又有BC = CB。由此我们得到了三角形全等的三个条件,所以△ABC ≌ △DCB,那么AC = BD。所以我们的猜想二也是真命题,把它作为矩形的基本性质。
