利用相似三角形测高-【经典教育教学资料】

第四章图形的相似
6.利用相似三角形测高
一、学生知识状况分析
学生起点分析：
学生的知识技能基础：学生在本章前面几节课中，学习了相似三角形的判定和性质，初步理解了相似三角形的特征，掌握了两个三角形相似的条件，具备了利用三角形相似来解决现实世界中的具体问题的基本知识；
学生活动经验基础：在相关知识的学习过程和学生的实际生活中，学生已经经历了一些测量活动，解决过一些简单的现实问题，获得了一些数学活动经验；同时在以前的数学学习中学生已经经历了很多合作学习的过程，具有了一定的合作学习的经验，具备了一定的合作与交流的能力．
二、教学任务分析
本节课的内容是继《探索三角形相似的条件》之后的复习与应用．它将生活中一些无法直接测量物体高度的实际问题转化成数学问题，利用学生已有的相似三角形的知识采用不同的方法给予解决．通过对此问题的解决方案的探究，渗透数学识模和建模的思想，从而提高学生解决实际问题的能力，增强应用意识．为此，本节课的教学目标为：
1、知识与技能：使学生掌握和综合运用三角形相似的判定条件和性质．
2、过程与方法：通过测量旗杆的高度，使学生运用所学知识解决问题，以课后分组合作活动的方法进行实践以及进行全班交流，进一步积累数学活动经验．
3、情感与态度：通过问题情境的设置，培养学生积极的进取精神，增强学生数学学习的自信心．实现学生之间的交流合作，体现数学知识解决实际问题的价值．本节课的重点、难点和关键是：
重点：综合运用相似三角形判定、性质解决实际问题
难点：解决学生在操作过程中如何与课本中有关知识相联系．
关键：抓住测量方法，结合所学，进行问题的解决．
三、教学过程分析
本课以活动课的方式学习，先集中讨论、确定测量方案，后分散实际操作，最后再集中总结交流．活动的展开主要以“引导发现—学习探究—归纳拓展—分组实践—交流总结” 的模式进行．学生通过猜想、推理验证、实践和归纳等方法，自主探究、合作交流，运用已有知识解决测量高度的实际问题．
第一环节 拓展思维、探究方法
活动内容：学生课前预习、教师课堂引导、学生课上讨论，归纳总结出测量一些不能直接测量的物体的高度的方法：
1．利用阳光下的影子来测量旗杆的高度，如图1：
图1
操作方法：一名学生在直立于旗杆影子的顶端处测出该同学的影长和此时旗杆的影长．
点拨：把太阳的光线看成是平行的．
图2
∵太阳的光线是平行的，∴AE ∥CB ，∴∠AEB ＝∠CBD ，
∵人与旗杆是垂直于地面的，∴∠ABE ＝∠CDB ，∴△ABE ∽△CBD ∴
BD
BE CD AB = 即CD=BE BD AB ⋅ 因此，只要测量出人的影长BE ，旗杆的影长DB ，再知道人的身高AB ，就可以求出旗杆CD 的高度了．
2．利用标杆测量旗杆的高度
操作方法：选一名学生为观测者，在他和旗杆之间的地面上直立一根高度已知的标
杆，观测者前后调整自己的位置，使旗杆顶部、标杆顶部与眼睛恰好在同一直线上时，分别测出他的脚与旗杆底部，以及标杆底部的距离即可求出旗杆的高度．
如图，过点A 作AN ⊥DC 于N ，交EF 于M ．
图3
点拨：∵人、标杆和旗杆都垂直于地面，∴∠ABF ＝∠EFD ＝∠CDH ＝90°
∴人、标杆和旗杆是互相平行的．
∵EF ∥CN ，∴∠1＝∠2，∵∠3＝∠3，△AME ∽△ANC ，∴CN EM AN AM = ∵人与标杆的距离、人与旗杆的距离，标杆与人的身高的差EM 都已测量出，
∴能求出CN ，∵∠ABF ＝∠CDF ＝∠AND ＝90°，∴四边形ABND 为矩形．
∴DN ＝AB ，∴能求出旗杆CD 的长度．
3．利用镜子的反射
操作方法：选一名学生作为观测者．在他与旗杆之间的地面上平放一面镜子，固定镜子的位置，观测者看着镜子来回调整自己的位置，使自己能够通过镜子看到旗杆项端．测出此时他的脚与镜子的距离、旗杆底部与镜子的距离就能求出旗杆的高度．
点拨：入射角＝反射角
图4
∵入射角＝反射角 ∴∠AEB ＝∠CED ∵人、旗杆都垂直于地面
∴∠B ＝∠D ＝90°∴DE
BE CD AB = 因此，测量出人与镜子的距离BE ，旗杆与镜子的距离DE ，再知道人的身高AB ，就可以求出旗杆CD 的高度．
活动目的：本节课的主要任务是通过测量某些不能直接测量的物体的高度，培养学生学数学的兴趣和用数学的意识．因此首先要明确测量方法．
活动的注意事项：
1、对学生在讨论中的可能的想法要及时予以点评、指导．
2、在总结测量方法时要注意以下几点：
运用方法1时可以把太阳光近似地看成平行光线，计算时还要用到观测者的身高．运用方法2时观测者的眼睛必须与标杆的顶端和旗杆的顶端“三点共线”，标杆与地面要垂直，在计算时还要用到观测者的眼睛离地面的高度．
运用方法3时应注意向学生解释光线的入射角等于反射角的现象．
第二环节实践活动
活动内容：将全班学生分成五人小组，选出组长，分头进行户外自行寻找测量对象进行实际测量，被测物不一定是旗杆，也可以选择楼房、树等进行测量．活动目的：通过实践，使学生运用所学知识解决问题．
活动的注意事项：
1、教师要提前将学生分组，活动工具必须课前准备好，各小组都必须准备小镜子、标杆、皮尺等测量工具．
2、教师在活动中要加强巡视观察、引导，对学生测量中的不当之处要立即纠正．
3、学生实际测量后回教室进行计算，小组间交流测量结果．
4、在实际测量时，充分调动学生原有的生活经验和知识基础，去解决生活中的实际问题，体验成功的喜悦，轻松愉快地学习数学．
5、进入小组汇报总结阶段时，应引导学生比较各种方法的优点和缺点，寻求最优化意识．
第三环节丰富联想
活动内容：通过以下问题的解决，充分发挥学生的聪明才智．
[想一想]同学们经历了上述三种方法，你还能想出哪些测量旗杆高度的方法？你认为最优化的方法是哪种？
思路点拔：1、如果旗杆周围有足够地空地使旗杆在太阳光照射下影子都在平地上，
并能测出影子的长度，那么，可以在平地垂直树一根小棒，等到小棒的影子恰好等于棒高时，再量旗杆的影子，此时旗杆的影子长度就是这个旗杆的高度．2、可以采用立一个已知长度的参照物在旗杆旁照相后量出照片中旗杆与参照物的长度根据线段成比例来进行计算．3、拿一根知道长度的直棒，手臂伸直，不断调整自己的位置，使直棒刚好完全挡住旗杆，量出此时人到旗杆的距离、人手臂的长度和棒长，就可以利用三角形相似来进行计算．等等．
第四环节活动评价，评价自己与他人
活动内容：
问题：
1、本节课你学到了哪些知识？
2、在运用科学知识进行实践过程中，你是否想到最优的方法？
3、在与同伴合作交流中，你对自己的表现满意吗？
4、你的同伴中你认为最值得你学习的是哪几个人？
活动目的：通过活动，使学生对利用相似三角形的知识进行测量有一定认识，在以后的学习生活中注意加以应用并逐步树立数学建模意识，同时在评价自己与他人时学会关注他人．
第五环节布置作业，反思提炼
课本第1、2、4题
四、教学反思
1、本节课的设计理念遵循了三条原则：以学生为主体，以活动为手段，以能力提高为目的．在教学前和教学过程中充分设想学生在探究测量原理和实际测量时可能出现和遇到的问题及需要注意的事项，并给予详细的解答．
2、在探究测量方法过程中，尊重学生的自我发现，通过合作探究，感悟知识，得出结论；分层次设置问题，为学生展现才华提供机会．下图就是学生将第2种方法加以改进后的测量方法．
3、在实际测量时，充分调动学生原有的生活经验和知识基础，去解决生活中的实
际问题，体验成功的喜悦，轻松愉快地学习数学．
反思这堂课，成功之处应当在于课题目标具体，准备时间充分，可操作性强，学生们都可以动起来，课本知识点掌握牢固．通过对教学内容的拓展，让学生深切的体会到数学在现实生活中的重要作用，从置身于大自然很自然的过渡到置身于数学与解决实际问题的乐趣中，并能自觉地参与到解决问题行列之中，提高了他们的应用意识．并且，主动参与实践操作的学习方式，有利于提高对数学学习的兴趣，培养多数同学之间互相交流、相互提问、相互帮助的学习氛围，培养遇到困难团结友爱、共同克服的团队精神及敢于探索和实践的优良学风；也有利于培养学生的理论联系实际能力，拓展学生的思维，培养学生的创新能力．
个人教学设计模板：
三、学习者特征分析（学生对预备知识的掌握了解情况，学生在新课的学习方法的掌握情况，如何设计预习）
四、教学过程（设计本课的学习环节，明确各环节的子目标，画出流程图）
一、联系生活，引入新课。

1，星期天，爸爸妈妈到单位加班，他们给下刚布置了任务，让小刚在家做饭。

择菜、洗菜3分钟；淘米2分钟；电饭煲煮饭15分钟；炒菜10分钟。

你能帮小刚设计一种最省时的方案吗？
学生交流讨论、讨论出方案。

师：能同时进行的事，可以同时进行，这样能节省时间。

提问:现在最流行的通知人的方式有哪些？
学生;微信、qq、打电话等
师：同学们，我们的生活离不开电话，你们知道吗？打电话也有很多学问。

今天这节课我们就从数学的角度一起来研究打电话的奥秘。

二、新课讲授
1.提出问题，学生小议。

师：为了庆祝“六一”节，学校组织了一个15人的合唱组，星期五放学后施老师收到紧急通知，要求合唱组第二天早上彩排，施老师决定打电话通知他们。

如果打一个电话需要1分钟，用什么方法可以使所有的人在最短的时间收到通知呢？
（设计意图：充分利用学生的生活经验，提出各种各样解决方法，从中选择最好的方法。

）2.小组活动，探讨方法。

师：请同学们以小组为单位设计一个打电话的方案。

充分利用叙述、图式、颜色等方式表达出来，并算一算用几分钟。

（小组活动，教师参加研究，活动后汇报，交流辨析）
生1：我们是这样想的，老师先给3个组长打电话用了3分钟，然后由组长分别给4个同学打电话用了4分钟，一共用了7分钟。

生2：我们是这样标上时间的：
图1
生3：第5分钟第1小组的组长给所有的组员打完电话了，但第3小组还有两个同学没接到电话。

生4：有办法，把第3小组的最后1个同学调到第1小组，可以使每个小组同时打完电话。

我们组是这样画图的：
图2
3.讲求策略，优化方案。

师：到底分几组，每组多少人才能最省时间呢？请同学们分组讨论，画一画，算一算。

（小组活动后汇报）
生1：我们把15个同学平均分成5个小组，每组3人，用了7分钟。

生2：我们组也把15个同学分5个组打电话，每个小组的人数分别是5人、4人、3人、2人、1人，又节省了2分钟。

生3：我们组分成4组来打电话，分别3人、4人、4人、4人，用了7分钟。

生4：我们也是分4组，但比上一组少用了1分钟即6分钟，我们是这样安排：5人、4人、3人、3人。

生5：不用考虑分7组了，因为这样最少要7分钟。

生6：分组太少也不行，这样组长给组员打电话的时间越多。

生7：最省时间的是分成5组，依此是5人、4人、3人、2人、1人。

生8：我发现需要的时间是分组数和最后一组组员数加起来。

图3
4.大胆设想，有所创新，优化方案。

师：同学们分析得很好，想了很多办法。

我们回顾一下，为什么一次次地节省了时间呢？生1：因为想办法使更多人同时打电话。

生2：以上的方法组员在接到电话后是闲着的，其实他们也可以帮忙打电话呀。

生3：对，我们小组原来就是这样设计的。

（见图4）第1分钟由老师打给1个同学，有1个同学收到通知；第2分钟由老师和这个同学同时打电话，有2个同学新收到通知；第3分钟由老师和这3个同学同时打电话，有4个同学新收到通知；第4分钟由老师和这7个
同学同时打电话，有8个同学新收到通知，这时收到通知的一共15个同学，所以4分钟就通知完15个同学。

图4
（5.发表见解，评选方案。

师：你会选择哪种方案呢？请说说理由。

生1：当然是最后一种，因为这样打电话最省时间了。

生2：安排打电话的先后顺序用去的时间也不少，当你安排好了，可能用分组的方法已经打完电话，还是分组打电话比较快。

生3：我认为选择哪种方法还要看需要通知的人数，人数多就应该分组，人数少就用最后一种方案。

生4：可以这样，分组有老师安排，小组内打电话的先后顺序由我们安排。

（设计意图：把主动权交给学生，让学生先独立思考，再展示、交流、汇报作品，教师适当引导，使学生经历最优化方案的生成过程，培养学生的逻辑思维能力和语言表达能力。

）师：你们的见解都有道理。

在安排好先后顺序的情况下，后一种方案的速度是很快的，当中还隐含着数学规律，你们找找看。

（小组讨论后汇报）生1：我发现每一分钟新接到通知的人数分别是1、2、4、8，每一个数都是前一个数的2倍。

师：按照这样的规律，下一分钟新收到通知的人数有多少？
生2:16人。

师：还有别的方法算出这个总和吗？大家讨论一下。

生6：我发现可以用每一分钟新得到通知的人数乘2减1就是到这分钟的时候收到通知的学生总数了。

例如第4分钟接到通知的学生的总数是8×2-1=15人。

师：同学们真用心思考。

按照上面的规律计算，如果时间是5分钟，最多可以通知多少人？生7:31人，刚才第4分钟有15人收到通知，第5分钟有16人新收到通知，15加16等于31人。