八上数学 · 自主课堂 北师大版 2022 课标修订
第一章 勾股定理 3 勾股定理的应用
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教材分析 · 本节定位

1.3 勾股定理的应用

进行中

前两节分别解决了“知道直角求边长”和“知道三边判直角”。本节把这两个方向放进真实情境: 测量装修砖、折纸、古算题、木棒拼图、云梯和隧道,核心仍然是先找出直角三角形。

本节页次:教材印刷第 13–15 页。

4个情境
2条定理方向
4道课后题
本节要练成的通用步骤
  1. 读题并画图,把真实物体抽象成三角形或组合图形。
  2. 找出直角,确定哪条边是斜边、哪些边是直角边。
  3. 判断该用勾股定理求边,还是用逆定理判断直角。
  4. 代数量、写单位,最后回到题目情境检查答案是否合理。
从装修砖的检测问题开始 先找三角形,再选定理方向。
02

课本引入

只带卷尺,怎样检验直角

实际测量

装修工人李叔叔想检测一块砖的边 AD、BC 是否分别垂直于边 AB。如果只带卷尺, 你能替他想出办法吗?

关键不是直接量角,而是测量三角形 ABD 的三条边。若三边满足平方关系, 就能由逆定理判断 ∠A 是直角。同理再检验另一侧。

只带卷尺时,哪种方案最可靠?

2500 与 BD²=50² 相等,说明:

第 (3) 问:只带 20 cm 刻度尺怎么办

先想清楚:要判断 AD 是否垂直于 AB,至少需要得到哪几条长度?如果尺子一次量不到 30、40、50 cm,能否通过分段标记累加来测量?把你的方案写下来,再对照课本交流。

AB = 40 cm AD = 30 cm BD = 50 cm B A D
把砖边抽象成三角形 ABD,再用三边判断直角
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尝试 · 思考

正方形纸片翻折:求 DF 的长

折叠建模

正方形纸片 ABCD 的边长为 8 cm,点 E 是边 AD 的中点。把点 C 翻折到点 E, 折痕交 AB 于点 G、交 CD 于点 F,求 DF 的长。

折痕上的点到对应点 C 和 E 的距离相等,因此 F 在折痕上时,FC=FE。

完成后再核对:折纸题的方程
  1. 设 DF=x,则 FC=CD−DF=8−x。
  2. E 是 AD 中点,ED=4,所以 Rt△EDF 中 FE²=x²+4²。
  3. 点 F 在折痕上,FC=FE,因此 (8−x)²=x²+16。
  4. 展开得 64−16x+x²=x²+16,所以 x=3,即 DF=3 cm。
A B C D E F G 8 cm
折痕 GF 是 C、E 对应线段的垂直平分线
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古算题 · 建模

《九章算术》里的水池芦苇

历史情境

今有池方一丈,葭生其中央,出水一尺。引葭赴岸,适与岸齐。问:水深、葭长各几何?

题意为:正方形水池边长 1 丈(10 尺),芦苇长在水池正中央,高出水面 1 尺。 把芦苇垂直拉向岸边时,顶端恰好到达岸边水面。

完成后再核对:芦苇题的方程
  1. 设水深 OA=x 尺,则芦苇长 OB=x+1 尺。
  2. 水池边长 10 尺,正中央到岸边 AC=5 尺,且 AC⊥OA。
  3. Rt△OAC 中:5²+x²=(x+1)²。
  4. 25+x²=x²+2x+1,解得 x=12;芦苇长为 13 尺。
高出 1 尺 AC = 5 尺 OA = x 尺 芦苇:x+1 尺
把芦苇拉向岸边后,水深、半池宽和芦苇长组成直角三角形
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随堂练习

五根小木棒怎样摆成两个直角三角形

动手判断

五根小木棒的长度分别是 7 cm、15 cm、20 cm、24 cm、25 cm,要把它们摆成两个直角三角形。 先不要看选项,想一想:这些数可以分成哪两组勾股数?

最合理的分组是:

两组都能满足平方和关系,且共用 25 cm 这根木棒。对照课本三幅图, 应选同时正确使用这两组关系的图形,即课本图(2)的结构。

如果图形把 7 和 15 放在同一条斜边两侧,问题出在哪里?

7 24 25 15 20 25 7²+24²=25² 15²+20²=25²
重绘结构:两根25 cm木棒可以看作同一条公共边

我已独立完成随堂练习,并对照课本图订正。

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习题 1.3

阴影图形、云梯和隧道

综合应用
1求阴影长方形的面积图形题

课本图(单位:cm)中阴影部分是一个长方形,它的面积是多少?图中只给出了直角三角形的两条直角边 15 和 8。

这道题的完整图形标注需要对照课本原图阅读。先在课本图上标出:哪条边是直角三角形的斜边, 长方形的长和宽分别对应图中的哪条线段;再用勾股定理求出缺少的长度。

读图提示

先求直角三角形的斜边:15²+8²=225+64=289=17²,所以斜边长17 cm。接着观察长方形与这条斜边的关系,按课本图读出另一条边的长度后再求面积。

2云梯能否到达城墙顶端应用

城墙高 11.7 m,云梯底端离城墙根 9 m,梯长 15 m。先求云梯能达到的最大高度。

12 m 与城墙 11.7 m 比较,结论是:

3卡车能否通过隧道综合

隧道横截面由半圆和长方形组成,长方形长 4 m、宽 2.6 m,半圆半径 2 m。卡车高 3.6 m、宽 2.4 m。

只看半圆部分:卡车中心到一侧的距离是 2.4÷2=1.2 m,计算半圆在该处的竖直高度。

卡车超出长方形顶部的高度是 3.6−2.6=1.0 m;半圆提供 1.6 m,结论是:

4利用升旗绳测旗杆高度设计

借助勾股定理,利用升旗的绳子、卷尺设计一个方案,测算旗杆的高度。

设计时要想清楚的三件事
  • 怎样得到一个直角三角形?竖直的旗杆和水平地面给出直角。
  • 哪条边是斜边?拉开后的绳子通常就是斜边。
  • 哪些量可以直接量,哪些量需要通过计算得到?

我已独立完成习题 1.3,并检查了单位与结论。

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建模与检查

应用题最容易错的三个环节

查漏补缺
A先确定哪条边是斜边建模

云梯题中,15 m 的云梯、9 m 的水平距离和城墙高度 h 组成直角三角形。哪条边是斜边?

B先统一单位再计算单位

《九章算术》中水池边长 1 丈,芦苇高出水面 1 尺。已知 1 丈=10 尺,那么水池中心到岸边的距离是多少尺?

C结果要回到情境检查反思

算得云梯能达到 12 m,但城墙只有 11.7 m。写结论时应该怎样表达?

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每节结束输出

核心知识、薄弱点与掌握程度

学习记录

本节核心知识

  • 实际问题的第一步是画图并找出直角三角形。
  • 求边时用勾股定理,判断直角时用逆定理。
  • 折叠问题抓住对应点到折痕距离相等。
  • 古代测量问题的关键是设未知数并列方程。

必须掌握的公式与定理

直角三角形中 a²+b²=c²;反过来,满足 a²+b²=c² 的三角形是直角三角形。

常见错误

  • 没有画图,直接把题目中的长度当成直角边。
  • 单位不统一就代入,例如“丈”和“尺”混用。
  • 折叠题不知道折痕是对应点连线的垂直平分线。
  • 算出数值后不回到情境回答问题。

完成本节后,你给自己选择哪个掌握程度?

当前掌握程度

尚未记录

本次薄弱点记录

完成记录后显示在这里。