师:同学们好,今天我们学习初中数学,北京师范大学出版社七年级下册第四章三角形第五节——利用三角形全等测距离。前面我们已经学习了全等三角形的性质及判定方法,现在我们共同回忆一下:两个全等三角形有哪些性质?
生:一、全等三角形的对应边相等;二、全等三角形的对应角相等。
师:我们已经学过了哪几种判定两个三角形全等的方法?
生:1. SSS(三边分别相等的两个三角形全等);2. ASA(两角及其夹边分别相等的两个三角形全等);3. AAS(两角分别相等且其中一组等角的对边相等的两个三角形全等);4. SAS(两边及其夹角分别相等的两个三角形全等)。
师:学习三角形全等有什么作用呢?今天我们就来研究利用三角形全等来解决生活中的问题。请同学们先听一个故事。
在抗日战争期间,为了炸毁与我军阵地隔河相望的日本碉堡,需要测出我军阵地到碉堡的距离。由于没有任何测量工具,八路军战士为此绞尽脑汁。这时,一位聪明的八路军战士想出了一个办法,为成功炸毁碉堡立了一功。
同学们,你想知道这位聪明的战士用的什么办法解决这个问题吗?请继续听故事。这位聪明的八路军战士的方法如下:战士面向碉堡的方向站好,然后调整帽子,使视线通过帽檐正好落在碉堡的底部。然后他转过一个角度,保持刚才的姿势,这时视线落在了自己所在岸的某一点上,接着他用步测的办法量出自己与那个点的距离,这个距离就是他与碉堡的距离。
你能解释其中的道理吗?现在我们就共同来分析一下战士所讲述的方法中已知条件是什么。战士的身高 AD 是不变的,战士与地面是垂直的,即 AD 垂直于 BD,AD 垂直于 CD 。并且通过帽檐形成的视角∠DAB 等于∠DAC 。战士要测的是敌碉堡 B 与我军阵地 D 的距离,战士的结论是,只要按要求测得 DC 的长度即可,即 BD 等于 DC 。同学们,你知道为什么 BD 等于 DC 吗?这就要利用我们的全等三角形的知识。
解:在△ADB 与△ADC 中,∠1 = ∠2,AD = AD,∠ADB = ∠ADC = 90°,所以△ADB ≌△ADC(ASA),所以 DB = DC(全等三角形的对应边相等)。聪明的战士利用全等三角形的知识,把不方便测量的距离转化为可以测量的距离,解决了这个问题。这也说明我们平时遇到困难时不要畏惧,动动脑筋总能想出解决问题的办法。下面我们再看一个故事。
1805 年,拿破仑率领大军与德俄联军在莱因河畔激战。德俄联军在北岸设防,而法军在南岸。拿破仑通过帽檐测出河的宽度,然后下令根据量得的距离确定射击目标。炮弹像长了眼睛,每发都击中目标,士兵很佩服拿破仑运用数学知识的能力。如图是他的测量示意图,你知道他是怎么做的吗?
聪明的拿破仑站在南岸的点 O 处,调整好自己的帽子,使视线恰好擦着帽舌边缘看到对面德国军营壕沟处,然后他一步一步后退,一直退到自己的视线恰好落在他刚刚站立的点 O 处,让士兵丈量他所站的位置 B 与 O 点间的距离,并下令按这个距离炮轰敌营。你能说明其中的道理吗?
我们可以看出,拿破仑的视角没有发生改变,也就是说∠BIO = ∠POQ 。拿破仑与地面是垂直站立的,所以∠IBO = ∠POQ = 90°,拿破仑的身高也没有发生改变,即 IB = PO 。所以△IBO ≌△POQ(ASA),所以 BO = OQ 。拿破仑也是利用三角形全等的知识,把不可测量的河的宽度测量出来了。
现在我们通过一个例题,看看大家能不能利用三角形全等的知识解决这个问题。
例:小明在上周末游览风景区时,看到了一个很美的池塘,他想知道最远两点 A、B 之间的距离。但是他没有船,不能直接去测,手里只有一根绳子和一把尺子,他怎样才能测出 AB 之间的距离呢?你能帮助他吗?请同学们思考一下,说出你的设计方案,并且用所学知识说明你设计方案的理由是什么。
师:好,请同学们看一下老师的设计方案。
方案一:先在地上取一个可以直接到达点 A 和 B 的点 C ,连接 AC 并延长到 D ,使 AC = CD ,连接 BC 并延长到 E ,使 CE = CB 。连接 DE ,并测量出它的长度,测得的 DE 的长度就是 AB 间的距离。你能说出它的道理吗?
解:在△CED 与△CBA 中,CE = CB,∠ECD = ∠BCA(对顶角相等),CD = CA,所以△CDE ≌△CAB(SAS),所以 DE = AB(全等三角形的对应边相等)。这个方案我们主要通过延长法,延长 AC 到 D ,使 AC = CD ,延长 BC 到 E ,使 BC = CE ,构造全等三角形。
方案二:在 AB 的垂线 BF 上取两点 C、D ,使 CD = BC ,再过 D 点作 BF 的垂线 DG ,并在 DG 上找一点 E ,使 A、C、E 在一条直线上,这时测得的 DE 长就是 AB 间的距离。这个道理又是什么呢?
解:在△ACB 和△ECD 中,∠ACB = ∠ECD(对顶角相等),BC = DC,∠ABC = ∠EDC = 90°,所以△ABC ≌△EDC(ASA),所以 AB = ED 。这一题,我们主要是利用作垂直的方法构造全等三角形,解决了这个问题。
方案三:如图,先做△ABD ,再找一点 C ,使 BC 平行于 AD ,并使 AD = BC ,连接 CD ,量 CD 的长,即得 AB 的长。
解:因为 AD 平行于 BC ,所以∠1 = ∠2(两直线平行,内错角相等)。在△ABD 与△CDB 中,AD = CB,∠1 = ∠2,BD = DB(公共边),所以△ABD ≌△CDB(SAS),所以 AB = CD 。这个方案我们主要是通过平行来构造三角形全等。
方案四:如图找一点 D ,使 AD 垂直于 BD ,延长 AD 到 C ,使 CD = AD ,连接 BC ,量 BC 的长即得 AB 的长。
解:在 Rt△ADB 与 Rt△CDB 中,BD = BD(公共边),∠ADB = ∠CDB = 90°,AD = CD(已知),所以△ADB ≌△CDB(SAS),所以 AB = BC 。这题也是通过作垂直构造全等三角形解决的问题。
