衡水名师工作室
直线与圆位置关系的教学对话

直线与圆位置关系的教学对话

马文静发表于2023-12-01

今天的作业中有这样一道题目:

抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的顶点为M,与x轴的交点为A,B(点B在点A右侧),△ABM的三个内角∠M,∠A,∠B所对的边分别为m,a,b。若关于x的一元二次方程(m-a)x2+2bx+(m+a)=0有两个相等的实数根。(1)判断△ABM的形状,并说明理由。(2)当定点M的坐标为(―2,―1)时,求抛物线的解析式,并画出该抛物线的大致图形。(3)若平行于x轴的直线与抛物线交于C,D两点,以CD为直径的圆恰好与x轴相切,求该圆的圆心坐标。

因为没有学圆与直线相切的知识,所以孩子问:什么叫直线与圆相切?

T:这是关于直线和圆的位置关系的问题。两个途径,一是你自己想想,一条直线和一个圆可能有哪些位置关系,可以类比一下直线与直线的位置关系的讨论方法,画一个圆,然后让一条直线动起来,看看在动的过程中出现哪些情况;第二条途径,看书上是怎样定义的。

(实际过程:先独立思考,再看书,知道有三类位置关系,区分的标准是“直线与圆的交点的个数”。)

提醒:在想象的过程中,直线平移,或绕一个点转动,出现的特殊情况就是有两次与圆只有一个交点。这种特殊情况就为我们提供了分类的标准。

S:没有交点,只有一个交点,有两个交点。

T:对,没有交点叫相离,只有一个公共点叫相切,有两个交点叫相交。一般我们把交点说成“公共点”。数学上常常要分类,这样可以简化讨论的对象,为认识数学对象提供方便。学过的其他类似情况有吗?

S:有。Δ>0,=0,<0;两条直线平行没有交点、相交有一个交点;三角形的三个内角中,有一个内角大于90度、等于90度……

T:那你怎样画出一个圆的切线呢?

S:比划着画了一个。

T:你能保证画的一定是相切的位置吗?如何让人家相信?

提醒:这就需要研究一下如何判定。几何中,主要讨论图形的特点、位置关系、大小度量。对于某种位置关系——如这里的“相切”,需要研究两个问题:性质和判定。

刚才在观察位置关系时,直线在运动过程中出现相交的情况,这时有圆的弦。在研究弦的时候我们曾经得到什么?

S:垂径定理。

T:这个定理讲了什么?

S:圆中的弦与直径的位置关系。

T:很好。在圆中研究问题,就是要确定圆的要素,就是圆心、半径联系起来。

那么从垂径定理得到启发,能不能想想切线与半径的位置关系?

S:垂直。

T:与哪条半径垂直?

S:哦,与过切点的半径垂直。

T:很好。你自己总结一下上面的思考过程。

S:通过让一条直线动起来,得到三类位置关系,是通过公共点的个数来分类的。从弦与直径的位置关系,想到切线与过切点的半径垂直。

T:很好。自己看看书,咱们的想法与书上的一样吗?有没有我们没有想到的?

S:看完书,答:书上还用了圆心到直线的距离d与半径r的大小关系作为判断标准:d>r相离,d=r相切,d<r相交。

T:很好。那么我们得到了定义直线与圆的位置关系的方法有几种?各是从什么角度定义的?

S:两种。公共点的个数,大小关系。

T:对。大小关系的定义中,用了圆心、半径。一般的讨论与圆相关的问题时,与圆心、半径或直径联系起来是基本的思路。

现在会画切线了吧?

S:会了。画一条半径,过半径的另一端画半径的垂线。

T:什么叫“半径的另一端”?看看书。

S:哦,叫做“半径的外端”。

T:那有“外端”必有“内端”喽。

S:“内端”就是圆心。

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