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2026北师大版初中数学八年级上册学生AI智能体深度理解16法:第32篇|第七章 平行线的证明·3 平行线的证明
2026北师大版初中数学八年级上册学生AI智能体深度理解16法:第32篇|第七章 平行线的证明·3 平行线的证明——深度理解16法之「对话结构」
北师大版义务教育教科书 · 数学 八年级上册 · 第七章 平行线的证明·3 平行线的证明
🏫 学校:dxyc2360 👨🏫 指导教师:张元方
📖 一、开篇引言
翻到北师大版八年级上册第 190 页,这一节的开头只有一句话:前面我们探索过直线平行的哪些条件?利用「同位角相等,两直线平行」这个基本事实,你能证明它们吗?试一试。这句话看上去很轻,其实是一次换挡。七年级学平行线,靠的是画图、量角、观察,看到同位角相等,两条线看上去就不相交,于是认定它们平行。八年级这一节不再让你看了,让你说。凭什么相等就能平行?凭哪一条?这条凭据又是从哪儿来的?
教材在这一节里做了三件事。先把七年级「探索过」的两条判定补上证明:内错角相等,两直线平行;同旁内角互补,两直线平行。再把平行线的三条性质一条条证出来:两直线平行,同位角相等;两直线平行,内错角相等;两直线平行,同旁内角互补。结尾补一条常被忽略的定理:平行于同一条直线的两条直线平行。三件事用的工具只有一样——「同位角相等,两直线平行」这条基本事实,加上已经证过的定理。
家长要看清这一节的真实难点在哪里。不是背不下那六条定理。六条定理一句话一条,孩子读两遍就能复述。麻烦在另一处:他心里没有「依据」这个概念。你问他为什么 a∥b,他说「因为图上看着平行」;你问他为什么 ∠1=∠2,他说「因为是同位角」。这两句话都空着。前者拿眼睛当理由,后者拿结论当理由。教材在第 191 页中间插了一句很短的话,正是冲着这个毛病来的:已给的基本事实、定义和已经证明的定理以后都可以作为依据,用来证明新的结论。这句话是本节的门槛,跨过去,孩子才算是进了证明的门。
还有一个更难的地方,藏在第 192 页。教材证「两直线平行,同位角相等」时,用的不是顺推,是反证:先假设 ∠1≠∠2,过点 M 作一条 GH 使 ∠EMH=∠2,于是 GH∥CD;已知又有 AB∥CD,这样过点 M 就有两条直线都平行于 CD,与基本事实「过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行」顶上了。顶上了,说明假设站不住,所以 ∠1=∠2。孩子第一次见这种走法会觉得别扭:怎么可以先承认一件错事,再把它推倒?这一页的脚注写得很清楚,这一定理的证明是选学内容,不作考试要求。不作要求,不等于不值得读。读懂了这一段,孩子才知道「证明」不只是往前推,还可以反过来逼。
这一篇用第十六法「对话结构」来读。伽达默尔说,真正的谈话不是我们想怎么谈就怎么谈,我们是被卷进一场谈话里去的;谈话有自己的方向,说着说着就走到你没预料的地方。这一节的证明过程,恰好长成一场对话的样子:条件开口,图形回应,定理库在旁边补话,结论是谈出来的,不是喊出来的。孩子写证明写不下去,多半不是不会,是不肯听——只顾自己想说什么结论,没听条件已经说了什么。
给家长一句实在话:这一节学完,孩子能背出六条定理不算过关;你随手画两条平行线加一条截线,指着其中一个角问他「这条结论凭哪一条定理」,他能立刻报出定理的完整名字,才算过关。名字报得出,说明他知道自己在跟谁说话。下面这十一段,就围着这一件事展开。
📊 二、思维导图
本节知识一张图:一条基本事实撑起六条定理,三个栏目各管一段
这张导图按「地基—判定—性质—第三线—书写—对话」六支铺开。第一支是地基:同位角相等两直线平行是基本事实,不证,只认;定义、已证定理二级可用。第二支是两条判定:内错角相等、同旁内角互补,都由地基证出。第三支是三条性质:同位角相等用的是反证法,内错角相等与同旁内角互补由它顺推。第四支是平行于同一条直线的两条直线平行,第 193 页的例题正是它的证明。第五支是书写规范:已知、求证、分析、证明四段,∵ 与 ∴ 交替。第六支是对话结构的三句问话,配本节易错清单。看这张图,孩子应该一眼认出:整节的定理不是六个并列的点,是一条从地基往上长的链。

🔑 三、深度理解16法之「对话结构」
「对话结构」出自伽达默尔的《真理与方法》第三部分。他讲过一句不太好懂的话:真正的谈话,决不可能是那种我们意想进行的谈话。意思是,你开口之前心里有个计划,想说服对方、想套出某句话、想赶紧谈完;真正谈起来,话题自己会长出方向,你被带着走,走到哪儿事先不知道。他把这种情形叫「我们被卷入了一场谈话」。谈话有自己的精神,参与者不是主人,是被领着走的人。
这个说法有三层,一层比一层难做到。第一层是让对方的话真的起作用。不是听见,是让对方的观点进来,改变你原本的想法。第二层是在问答往复中让事情显出来。你问一句,对方答一句,答完你发现问错了,再重问,翻来覆去,直到那个说不清的答案自己站住。第三层是接受结果超出预期。真谈完,你得到的常常不是你要的,而是这件事本来该有的样子。伽达默尔特意划了两条界:对话不是达到目的的手段,也不是两个人互相表达心里的想法。它是一件自己发生的事。
拿这套说法照孩子的数学作业,毛病一下就露出来。他写证明,写的是一场独白。心里先有结论,然后倒着编理由:「要证 a∥b,就得有同位角相等,那就写 ∠1=∠2」。这句话不是从条件里读出来的,是他按需要填进去的。填得对算运气,填错了整道题作废。第 194 页知识技能第 1 题的四小问,正是拿这种独白开刀:四句推理长得一模一样,都是「∵某角相等或互补,∴某线平行」,可其中两句站不住。为什么站不住?因为那对角的身份不是推理里说的那个身份。孩子只听见自己想说「平行」,没听见条件报出的是「同旁内角」还是「内错角」。不听对方说话,话就接不下去。
把对话结构落到这一节,具体是三句问话,问给自己听。第一句:条件说了什么。第 190 页证内错角那一段,条件是「∠1=∠2,且它们是被 c 截出的内错角」。孩子要听出两层:一层是数值相等,一层是位置身份。第二句:手里有什么可以回答。第 191 页那句说明给了清单:基本事实、定义、已证定理。孩子要能报出名字——「同位角相等,两直线平行」是基本事实,不是定理,不能要求证明它。第三句:回答能不能接着说下去。∠1=∠3 是对顶角相等,这是定义层面的回答;∠3=∠2 是等量代换,这是推理规则的回答。一句一句接上,话才成串。
教材自己在两处提示了对话怎么走。第 191 页页边有个云朵,问「还有其他证法吗?」——这是在邀请第二种谈法。同一个结论,从 ∠2 的邻补角入手,或者从平角入手,路不同,都通。第 193 页页边还有一朵云:「平行线的性质定理与判定定理在条件和结论方面有什么关系?」这句话是本节最值钱的一句。判定是「角相等推线平行」,性质是「线平行推角相等」,条件和结论正好对调。孩子把这张对调表摆在脑子里,六条定理就从六条变成三对。对着问一句「谁在前谁在后」,答得出来,说明他真的在对话,不是在背。
家长陪读时做什么?做那个不停回话的人。孩子说「因为平行所以相等」,你回一句「哪条定理说的」;孩子说「这两条平行」,你回一句「图上哪个角告诉你的」;孩子说「书上就是这么写的」,你回一句「书上第几页、哪一段」。这三句不教新知识,只逼他把话接完整。孩子被问上三五次,写证明时自己就会先停一下,先在图上把角的位置认清再落笔。这个停一下,就是对话开始的地方。
📝 四、核心概念与公式
知识点一 · 基本事实与定理,是两种身份。教材把「同位角相等,两直线平行」叫基本事实,不叫定理。这个区别不是称呼上的讲究。基本事实是我们长期实践中认可、当作出发点的那几条,不需要也不能用别的话去证它;定理是从基本事实出发,一步步推出来的。第 191 页那句话把可用依据列成了三样:已给的基本事实、定义、已经证明的定理。孩子写证明时给结论注依据,注的必须是这三样里的一个,还得注准名字。把基本事实注成「定理」,或者注成「公理」,都不算对。判断判定定理与性质定理谁先谁后,也靠这个身份:两条判定是由基本事实推出来的,三条性质里第一条用的是反证法,后面两条由它推出来。
知识点二 · 两条判定定理,说的是「角的关系能定线的位置」。第一条:两条直线被第三条直线所截,如果内错角相等,那么这两条直线平行,简述为内错角相等,两直线平行。第二条:两条直线被第三条直线所截,如果同旁内角互补,那么这两条直线平行,简述为同旁内角互补,两直线平行。两条定理的证明路子不同。内错角那条走的是「变成同位角」:∠1 与 ∠3 是对顶角,∠1=∠2,所以 ∠3=∠2,∠3 与 ∠2 是同位角,用基本事实收尾。同旁内角那条走的是「算出 180° 再换」:∠1 与 ∠2 互补得 ∠1=180°-∠2;∠3 与 ∠2 成平角得 ∠3=180°-∠2;两式一比,∠1=∠3,又回到同位角。两条路都是同一个念头——把不认识的角换成认识的同位角。
知识点三 · 三条性质定理,说的是「线的位置能定角的关系」。三条依次是:两直线平行,同位角相等;两直线平行,内错角相等;两直线平行,同旁内角互补。第一条的证明是本节唯一一处反证法。假设 ∠1≠∠2,过点 M 作 GH 使 ∠EMH=∠2,由基本事实得 GH∥CD;已知 AB∥CD,于是过点 M 有两条直线都与 CD 平行,与「过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行」矛盾。假设不成立,所以 ∠1=∠2。教材给它加了脚注,说这段是选学内容,不作考试要求。第二条由第一条顺推:由 l1∥l2 得 ∠1=∠3(同位角),又 ∠2=∠3(对顶角),所以 ∠1=∠2。第三条同样顺推,用平角与等式的性质把互补变成同位角相等。三条性质合起来,就是一句话:平行能换出三种角的关系。
知识点四 · 平行于同一条直线的两条直线平行。这条定理在第 193 页以一个例题的面目出现:已知 b∥a,c∥a,求证 b∥c。证明只用两步乘法:由 b∥a 得 ∠2=∠1,由 c∥a 得 ∠3=∠1,两步都注「两直线平行,同位角相等」;∠2=∠3 是等量代换;再用「同位角相等,两直线平行」收尾。证完教材补一句「一般地,我们有如下定理」,把这条结论正式立起来。这条定理的分量在于它讲的是「平行」这个关系本身可以传下去,孩子到高中证线面平行、面面平行,用的还是这一条的想法。它也解释了第 195 页第 4 题:木工师傅用一把直角尺画两条平行线,画出的两条线都垂直于尺子的同一条边,等于都与同一条直线成直角,所以互相平行。
知识点五 · 证明的书写格式。教材每一处证明都长成同一个样子,四段:已知、求证、分析、证明。已知写条件,条件要写全,包括「∠1 和 ∠2 是直线 a,b 被直线 c 截出的内错角」这种位置身份;求证写目标;分析写思路,常常是一句问话,比如「现在有哪些结论可以用来证明两条直线平行」;证明写过程,用 ∵ 开头写理由,用 ∴ 开头写结论,每一行末尾用括号注依据。第 194 页回顾·反思第(1)问问的正是这件事:完成一个命题的证明需要哪些主要环节。孩子能报出「读已知、认图形、找依据、写过程、注理由」这五步,格式就立住了。
本节公式与常用算式。两条判定:内错角相等 ⇒ a∥b;同旁内角互补 ⇒ a∥b。三条性质:a∥b ⇒ 同位角相等;a∥b ⇒ 内错角相等;a∥b ⇒ 同旁内角互补。传递性:b∥a,c∥a ⇒ b∥c。角度算式:随堂练习第 1 题 109°28′+70°32′=180°;第 195 页第 2 题 ∠ACB=2×∠DCB=2×40°=80°,与 ∠AED=80° 相等;第 196 页第 8 题 ∠ABO=∠BOP=45°,∠DCO=180°-∠QOC=180°-88°=92°。对角关系的整理:∠1=∠2 与 ∠2=∠3 得 ∠1=∠3,这是等量代换;∠1+∠2=180° 与 ∠1=180°-∠2 是同一个式子的两种写法,用等式的性质互相变。
📜 五、教材原文
教材原文
略
教材原文的著作权归北京师范大学出版社所有,本系列只做教学解读,不复制整页原文。上面这一节的教材文字,来自北师大版义务教育教科书·数学 八年级上册印刷第 190 页至第 196 页:第七章 平行线的证明·3 平行线的证明。原文的每条定理、每朵页边云、每个栏目、每道题、每幅图的标号,在第八节里逐条对照着讲,需要看原文的孩子请翻书对着页码读。
🧩 六、重点难点分析
难点一 · 括号里的依据注不准,等于没证
难在哪儿:孩子写证明,过程常常是对的,括号里一片空白,或者随手写「已知」「由题意」。他把括号当成格式,不当成内容。第 190 页教材的每一行都在括号里报名字:已知、对顶角相等、等量代换、同位角相等两直线平行。四个名字,两种性质——两个是定义与规则,一个是基本事实。错法很典型:把「同位角相等,两直线平行」缩写成「平行线的判定」,或者把结论本身写进括号,写「∴a∥b(a∥b)」。破法:给一张四条依据的小卡片,让孩子每写一行就指一次卡片。指不到卡片上的某一条,说明这一行不能写。
难点二 · 判定与性质,条件结论分不清
难在哪儿:六条定理的句子长得太像,都是「什么什么,两直线平行」或「两直线平行,什么什么」,中间只差一个逗号的位置。孩子读得快,把「两直线平行,内错角相等」当成「内错角相等,两直线平行」用,方向反了。第 193 页页边那朵云专门问这件事:性质定理与判定定理在条件和结论方面有什么关系?答案是对调。错法:证明里想从角推平行,注的却是性质定理的名字。破法:让孩子把六条定理抄成两列,左边一列全以「两条直线被第三条直线所截」开头,右边一列全以「两条平行直线」开头;再用箭头画出来,一根向右,一根向左。箭头画出来,方向就错不了。
难点三 · 图上的三线八角认不出身份
难在哪儿:第 194 页知识技能第 1 题一幅图里有四条线、六个角、四个交点,孩子的眼睛一进去就乱。他分不清哪个角跟哪个角是一对,更说不出这一对是同位角、内错角还是同旁内角。错法的后果很直接:四小问里他判错两问,理由还写得头头是道。破法:教一套固定动作。第一步,圈出截线;第二步,圈出被截的两条线;第三步,只看这两个交点,把其余的线用手遮住;第四步,问两个问题——两个角在截线的同侧还是两侧,在被截两线之间还是之外。同侧、之间,是同旁内角;两侧、之间,是内错角;同侧、之外同位的那一对,是同位角。四步走完再下判断,眼睛就不会骗人。
难点四 · 反证法:凭什么可以先假设一件错事
难在哪儿:第 192 页的证明和前面所有证明都不一样。前面的证明是往前推,这一处是先站到对面去。孩子的第一反应是「假设 ∠1≠∠2,那不就已经错了吗,还证什么」。他没看懂这种证法的想法:要证明一件事必须这样,就先假定它不这样,看看会不会撞墙;撞墙了,说明这条路不通,只剩下必须这样这一条路。错法:把假设当结论用,写到一半忘了自己是在假设里。破法:让孩子在草稿纸最上面画一条横线,线上写「假设 ∠1≠∠2」,线下写推理,推到「过点 M 有两条直线都与 CD 平行」时,用红笔把基本事实那句「有且只有一条」抄在旁边。两句话摆在一起,矛盾是看得见的,不用讲道理。这一段虽是选学,读一遍值。
难点五 · 把「看着平行」当条件,把「要证的」当已知
难在哪儿:第 196 页第 7 题最典型。题里给的只有 ∠1=∠2 和 ∠B=∠C,孩子一眼看上去觉得好几组线都平行,于是把「AB∥CD」也当条件写进已知。这就是把要证的结论偷渡成了已知。第 5 题也有同样的坑:图上 AD 与 BC 看着平行,其实题里给了 AD∥BC,可以当条件;而 DC 根本没画,孩子却在证明里用上了 ∠ADC。破法:拿两种颜色的笔,把题里写明的条件全部用蓝笔在图上标出来,没标的一律不许用。标完再问一句:我要的结论,蓝笔里有没有?没有,才需要证。
难点六 · 一道题里要用两次平行,中间那步接不上
难在哪儿:本节后面的题几乎都要连用两次。第 195 页第 2 题先用角平分线算出 ∠ACB=80°,再用 ∠AED=∠ACB 证 DE∥BC,中间那步「∠AED 与 ∠ACB 是同位角」孩子常跳过不写。第 196 页第 7 题更绕:先由 ∠1=∠2 得 CE∥BF,再由 CE∥BF 与 ∠B=∠C 得 BE∥CF,再用 BE∥CF 得 ∠A=∠D,三次转身。错法:第一次转完就以为做完了,或者第二次转身时依据还注第一条。破法:要求孩子每转一次身就在旁边写一句「现在我知道什么」,把这句写下来再往下走。写下来的那句话,就是下一段的起点。
❓ 七、常考易考题与易错题
题型一 · 判断推理是否正确并说明理由
例题:习题 7.3 知识技能第 1 题的四个小问,给出「∵某两角相等或互补,∴某两线平行」四句话,判断对错。答:(1)正确;(2)不正确;(3)正确;(4)不正确。易错:四问全判正确,或者只说「不对」不说理由。错因:只看结论像不像对的,不看那对角是不是定理要求的那一对。纠法:每一问先报那对角的身份,再对照定理条件;身份对不上,推理就不成立。理由必须落到「∠4 与 ∠5 是同旁内角,只能推 l1∥l2」这种具体的话上。
题型二 · 补全一条性质定理的证明
例题:随堂练习(印刷第 194 页)第 1 题,完成定理「两直线平行,同旁内角互补」的证明。答:由 a∥b 得 ∠1=∠3(两直线平行,同位角相等);∠2 与 ∠3 成平角,所以 ∠2+∠3=180°;代换得 ∠1+∠2=180°,即互补。易错:用「同旁内角互补」去证「同旁内角互补」,自己证自己。错因:手上只有同位角相等这一条性质可用,却把要证的结论拿来当依据。纠法:写之前先数一数,本题允许用的性质只有哪一条;用别的都是循环。
题型三 · 由角的关系证两线平行,方法不止一种
例题:数学理解第 3 题,直线 a,b 被 c 所截,∠1+∠2=180°,求证 a∥b,并问有几种方法。答:法一,∠1+∠3=180°(邻补角),与 ∠1+∠2=180° 比较得 ∠2=∠3,∠2 与 ∠3 是同位角,所以 a∥b。法二,∠2=∠4(对顶角),∠1+∠4=180°,∠1 与 ∠4 是内错角……此处换成 ∠3=∠4 的内错角关系。易错:只写一种就交,或者把 ∠1 与 ∠2 的「同旁外角」身份说出来却不知怎么用。错因:不熟悉「先把角换成另一对」的手法。纠法:记住本节所有证明的共同动作——把手上不认识的角,换成定理认识的那一对。
题型四 · 平行线加角平分线,证角平分线
例题:习题 7.3 数学理解第 5 题,AD∥BC,∠ABD=∠D,求证 BD 平分 ∠ABC。答:由 AD∥BC 得 ∠D=∠DBC(两直线平行,内错角相等);又 ∠ABD=∠D,所以 ∠ABD=∠DBC,BD 平分 ∠ABC。易错:把 ∠D 当成 ∠ADC,去用 DC 那条根本没画的边。错因:不看清图上画了哪几条线段。纠法:题干写 ∠D 时,只在图上把以 D 为顶点、用已画线段夹成的那个角圈出来;圈不出两个角,说明读错了。
题型五 · 两组对边分别平行,证对角相等
例题:习题 7.3 数学理解第 6 题,AB∥DC,AD∥BC,求证 ∠A=∠C,∠B=∠D。答:由 AB∥DC 得 ∠A+∠D=180°(两直线平行,同旁内角互补),又由 AD∥BC 得 ∠C+∠D=180°,两式比较得 ∠A=∠C;同法得 ∠B=∠D。易错:只证一组就停;或者用「平行四边形对角相等」当依据。错因:把后面才学的结论提前用了,这就成了循环论证。纠法:这两问在本节只能靠「同旁内角互补」转两次,写的时候两组各写一遍,别省。
题型六 · 一句话里转三次身
例题:习题 7.3 问题解决第 7 题,∠1=∠2,∠B=∠C,(1)找出图中互相平行的线;(2)证明 ∠A=∠D。答:(1)CE∥BF,BE∥CF。(2)由 BE∥CF 得 ∠A=∠D(两直线平行,内错角相等)。易错:第(1)问只找出一组;第(2)问直接说「由图看出 AB∥CD」。错因:看不出 ∠B 与 ∠C 这一对也能当条件用。纠法:把「CE∥BF」先写在纸上,再问一句「有了它,∠B 能换成哪个角」;换出来的角与 ∠C 一比,第二组平行就出来了。
题型七 · 生活情境里的平行线
例题:随堂练习(印刷第 191 页)第 1 题蜂房顶部的四边形,∠α=109°28′,∠β=70°32′,判断对边关系;第 195 页第 4 题木工用直角尺画平行线,说说道理;第 196 页第 8 题太阳灶的抛物面反射光。答:蜂房那题,109°28′+70°32′=180°,同旁内角互补,对边平行;直角尺那题,两条线都与尺子的同一条边成直角,等于都与同一条直线垂直,所以平行;太阳灶那题,∠ABO=45°,∠DCO=92°。易错:把 109°28′ 与 70°32′ 直接相加写成 179°60′,不知道怎么进位。错法成因:分与度的六十进制没练熟。纠法:先按分相加,60′=1°,179°60′=180°,进一位就对了。
📄 八、教材内容逐点拆解
这一节的内容从印刷第 190 页铺到第 196 页,一共七页。下面按教材的先后顺序,一个栏目一小节,一道题一小节,把每条定理的已知、分析、证明,每朵页边云,每个练习与习题,逐条对下来。题目一道不漏,题号与教材一致。
栏目一 · 节首那两句问话(印刷第 190 页)
节首写的是:前面我们探索过直线平行的哪些条件?利用「同位角相等,两直线平行」这个基本事实,你能证明它们吗?试一试。这两句话给出了本节的全部任务。前半句是清点家底:七年级探索过三条判定——同位角相等、内错角相等、同旁内角互补。后半句是分工:第一条是基本事实,不用证;另外两条要证。所以本节第一件事就是把这两条补上证明。
带这一栏目,让孩子先合上书,把三条判定默写出来,再问一句「这三条里,哪一条是别人给的,哪两条要我们自己造」。默写出来的顺序不重要,分清身份才重要。这一栏的「试一试」三个字也别跳过:教材是在请孩子先动手,他想出来的路子哪怕绕远,也比直接读现成证明强。
栏目二 · 定理:内错角相等,两直线平行(印刷第 190 页,图 7-6)
教材用蓝色定理框写:两条直线被第三条直线所截,如果内错角相等,那么这两条直线平行。简述为:内错角相等,两直线平行。已知:如图 7-6,∠1 和 ∠2 是直线 a,b 被直线 c 截出的内错角,且 ∠1=∠2。求证:a∥b。分析:现在有哪些结论可以用来证明两条直线平行?能利用「同位角相等,两直线平行」这一基本事实吗?证明:∵∠1=∠2(已知),∠1=∠3(对顶角相等),∴∠3=∠2(等量代换)。∴a∥b(同位角相等,两直线平行)。
图 7-6 的样子要看清楚:a、b 是两条横线,c 斜着穿过它们,两个交点处标了 ∠1、∠2、∠3。∠1 与 ∠2 是内错角,一个在 c 的左边、一个在右边,都夹在 a、b 之间。∠3 与 ∠1 是对顶角,位置在 ∠1 的斜对角。证到收尾那一步,∠3 与 ∠2 是一对同位角,都夹在 a、b 之间靠 c 的同一侧。整段证明只做了一件事:把手上只有相等关系的内错角,换成了基本事实认得的那对同位角。
带这一栏目,重点不在背过程,在那句分析。分析是一句问话,问的是「手里还有哪张牌能打」。孩子答不出这句,就让他把基本事实抄在纸角上,然后指着图 7-6 问:图上哪一对角是同位角?他指出来,路子就有了。这一步做完,孩子会明白一个道理:证明不是凭空想,是先看看有什么能用。
栏目三 · 页边云:还有其他证法吗(印刷第 191 页)
教材在第 191 页的左边页边画了一朵云,里面写:还有其他证法吗?这句话不是装饰,是教材在提醒,同一个结论可以有好几条路。图 7-6 上还有别的角:∠2 的邻补角、∠1 的对顶角旁边的角。换一对同位角,或者绕到同旁内角上去,都能通。第二种证法可以这样写:设 ∠4 是 ∠2 的对顶角,则 ∠4=∠2;∠4 与 ∠1 是同位角,∠1=∠2 推出 ∠1=∠4,于是 a∥b。思路与第一种一样,只是换了一对角的身份。
带这一栏目,可以跟孩子玩一个游戏:给三分钟,看谁能再写出一种证法。孩子写出来,就表扬具体的那一步——「你换的是哪一对角,这一步换得好」。写不出来也不催,把图转个方向再看,横线变竖线,角的位置关系不变,眼睛会松一些。
栏目四 · 定理:同旁内角互补,两直线平行(印刷第 190 页至第 191 页,图 7-7)
第二个蓝色定理框写:两条直线被第三条直线所截,如果同旁内角互补,那么这两条直线平行。简述为:同旁内角互补,两直线平行。已知:如图 7-7,∠1 和 ∠2 是直线 a,b 被直线 c 截出的同旁内角,且 ∠1 与 ∠2 互补。求证:a∥b。证明跨页,前半在第 190 页:∵∠1 与 ∠2 互补(已知),∴∠1+∠2=180°(互补的定义)。后半在第 191 页:∴∠1=180°-∠2(等式的性质)。∵∠3+∠2=180°(平角的定义),∴∠3=180°-∠2(等式的性质)。∴∠1=∠3(等量代换)。∴a∥b(同位角相等,两直线平行)。
图 7-7 里 ∠1 与 ∠2 都在 c 的同一侧、都夹在 a、b 之间,是同旁内角;∠3 与 ∠2 合起来是一个平角,所以 ∠3 与 ∠2 加起来 180°,而 ∠3 与 ∠1 恰好是同位的两个角。整段证明的手法很值得学:两个式子都写成「某角=180°-∠2」,一眼就能看出两个角相等。这个「凑同一个减式」的技巧,比死记过程有用得多。
带这一栏目,让孩子把两行关键式子并排写在一张纸上,中间画一条竖线,左边写 ∠1=180°-∠2,右边写 ∠3=180°-∠2。写完他自己就笑了:两个都等于一样的东西,当然相等。这一笑就是懂了。
栏目五 · 那句话:可以作为依据的三样东西(印刷第 191 页)
教材在这里插了一句很短的话:已给的基本事实、定义和已经证明的定理以后都可以作为依据,用来证明新的结论。这句话是整章的宪法。它划了一个封闭的圈:写证明时能引用的东西,只有三样,圈外的东西一律不许用。看着平行不行,量出来 45° 也不行,老师说的一定对也不行。圈里有基本事实、有定义、有已证定理,够用了。
带这一栏目,做一张三栏表,栏目名就叫「我能引用的东西」。第一栏抄基本事实,第二栏抄定义(对顶角相等、平角的定义、互补的定义、角平分线的定义),第三栏抄已证定理。每学一节往表上添一行。孩子遇到难题卡住时,先看这张表,比问他「再想想」有用。
栏目六 · 思考·交流两小问(印刷第 191 页,图 7-8)
第(1)问:我们可以用图 7-8 的方法画出平行线,你能说说其中的道理吗?图 7-8 是一把直尺加一把三角尺,三角尺的一边贴着直尺,沿着直尺边推动三角尺,每推一次画一条线。道理是这样的:直尺边不动,三角尺上用来画线的那条边与直尺边的夹角始终不变,两次画出的线被直尺那条边所截,截出的同位角相等,所以两条线平行。这个作图法的要害在「始终不变」四个字上,手一歪,角就变了。
第(2)问:任意撕一张纸片,用它折出两条平行线,并予以证明。与同伴交流各自的折纸方法与证明过程。折法很多,最省事的一种是折一次得一条折痕,把纸翻过来沿同一条折痕的另一个方向再折,两次折痕都垂直于同一条边,于是平行。证明只用一句:垂直于同一条直线的两条直线互相平行。这一问的意思不在折纸,在让孩子体验到:生活里的动作背后有定理撑着,说得出是哪一条,动作才叫作图,说不出就只是折着玩。
带这两小问,最好两问都动手。第(1)问给一把直尺一把三角尺,让孩子推三次画三条线,再用第三条线当截线量同位角,量出来相等,图就说服了他。第(2)问让他折,折完把折痕描粗,再用铅笔画出那条被垂直的边,用三角尺量两个 90°。量完他会自己说:原来平行是这么来的。
栏目七 · 随堂练习(印刷第 191 页)第 1 题 · 蜂房顶部的四边形
题目原文要点:蜂房的顶部由三个全等的四边形围成,每个四边形的形状如图所示,其中 ∠α=109°28′,∠β=70°32′。试确定这个四边形对边的位置关系,并证明你的结论。图上只标了希腊字母 α、β,没有点字母;α 与 β 是同一个四边形里的一组相邻内角,位置关系是同旁内角。考查什么:先把两个角的度数相加,判断是否互补,再用「同旁内角互补,两直线平行」下结论;顺带考度分秒的六十进制。思路:度数一加,看和是不是 180°;是,则被这组角所夹的两条边平行;再把另一组对边用同样的办法处理。
分步过程:109°28′+70°32′,先加分:28′+32′=60′=1°;再加度:109°+70°+1°=180°。所以 ∠α 与 ∠β 互补。∠α 与 ∠β 是四边形一组对边被另一条边所截出的同旁内角,由「同旁内角互补,两直线平行」得这组对边平行。另一个角也按同样办法处理,可得另一组对边也平行。两组对边分别平行的四边形,就是平行四边形。易错:把 28′+32′ 直接写成 60′ 却不进位成 1°;或者把 ∠α 与 ∠β 当成同位角,用错定理。验算:180°-109°28′=70°32′,减一遍得回原数,说明互补没算错。
带这一题:这道题的好,在它长在蜂房上。蜜蜂把蜂巢做成六棱柱,底面三个全等四边形拼在一起,不用一点胶,靠的就是这些角凑得刚好。让孩子拿六支铅笔摆一个正六边形,再在中间放一个点连三条线,三个四边形就出来了。摆完再算,算的是真东西。度分秒那一步也要练,孩子嫌麻烦,就让他用 180° 去减,减出来与题目给的数一致,账就平了。
栏目八 · 定理:两直线平行,同位角相等(印刷第 192 页,图 7-9、图 7-10)
第 192 页开头一句:我们已经探索过平行线的性质,下面证明它们。接着是定理框:两条平行直线被第三条直线所截,同位角相等。简述为:两直线平行,同位角相等。已知:如图 7-9,直线 AB∥CD,∠1 和 ∠2 是直线 AB,CD 被直线 EF 截出的同位角。求证:∠1=∠2。图 7-9 上标了 A、B、C、D、E、F 六个点,还有 M、N 两个交点;M 在 AB 上,N 在 CD 上。页边气泡先问了一句:如果 ∠1≠∠2,AB 与 CD 的位置关系会怎样呢?这句问话是在铺路,让人先想一想「不等」会带来什么。
证明是这样写的:假设 ∠1≠∠2,那么我们可以过点 M 作直线 GH,使 ∠EMH=∠2,如图 7-10 所示。根据「同位角相等,两直线平行」,可知 GH∥CD。又因为 AB∥CD,这样经过点 M 存在两条直线 AB 和 GH 都与直线 CD 平行。这与基本事实「过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行」相矛盾。这说明 ∠1≠∠2 的假设不成立,所以 ∠1=∠2。图 7-10 就是在图 7-9 上加了一条过 M 的 GH,并标出 ∠EMH 与 ∠2 相等。
这一段要读懂三处。第一处,为什么要造一条 GH?因为手上唯一能用的平行判定是「同位角相等,两直线平行」,想让它上场,就得先有一对相等的同位角,于是照 ∠2 的样子在 M 处画一个。第二处,矛盾在哪里?矛盾不在角上,在「过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行」这条基本事实被顶掉了——一条(AB)变两条(AB 与 GH)。第三处,为什么假设不成立就能得 ∠1=∠2?因为两个角的关系只有相等与不相等两种,不相等被推翻,剩下就是相等。
教材给这段加了一个脚注 ❶:这一定理的证明是选学内容,不作考试要求。这句话要跟孩子讲清楚:考试不考这段写法,但这段想法要懂。懂了它,往后遇到「正面推不动」的题,会想到反过来逼。读法是把它当故事读一遍,读完问三句:假设了什么?矛盾出在哪儿?矛盾说明什么?三句答得出,这段就过关。
带这一栏目,可以拿两根筷子和一张纸做实验。纸上画一条 CD,纸外放一根筷子当 M 点位置,让孩子试着过 M 摆一条与 CD 平行的筷子;摆好一根,再问:还能摆第二根吗?两根一起摆,他的手会告诉你摆不出来。这个「摆不出来」就是「有且只有一条」。孩子对基本事实的信,多半来自这类手里的经验,而不是背句子。
栏目九 · 定理:两直线平行,内错角相等(印刷第 193 页,图 7-11)
第 193 页上方的定理框:两条平行直线被第三条直线所截,内错角相等。简述为:两直线平行,内错角相等。已知:如图 7-11,直线 l1∥l2,∠1 和 ∠2 是直线 l1,l2 被直线 l 截出的内错角。求证:∠1=∠2。分析:由条件 l1∥l2 可以得到哪些角的等量关系,这些等量关系中的角与 ∠1,∠2 有什么联系?证明:∵l1∥l2(已知),∴∠1=∠3(两直线平行,同位角相等)。又∵∠2=∠3(对顶角相等),∴∠1=∠2(等量代换)。
图 7-11 的标法和上一页不同:两条横线叫 l1、l2,截线只叫 l,没有点字母,三个角都是数字。∠1 与 ∠3 是同位角,∠2 与 ∠3 是对顶角,∠1 与 ∠2 是内错角。这段证明的技巧叫「找中间人」:∠1 与 ∠2 不能直接看上关系,就借 ∠3 搭个桥。先与 ∠3 相等,再由 ∠3 与 ∠2 相等,两头一对,结论就出来了。
这里有个容易混的地方要跟孩子挑明:栏目二证判定时,∠3 是被当成同位角用的;这一处证性质时,∠3 是被当成对顶角用的。同一个字母,两张身份。孩子若图省事,把上一页的过程默过来,就会在括号里注错依据。带的方法是让他把两段证明并排写,把每个括号里的名字念一遍,念到不一样的地方停一停,问他「这里为什么换了」。
栏目十 · 定理:两直线平行,同旁内角互补(印刷第 193 页)与页边云
教材紧接着写:类似地,还可以证明:定理 两条平行直线被第三条直线所截,同旁内角互补。简述为:两直线平行,同旁内角互补。教材把这段留给学生自己写,第 194 页的随堂练习第 1 题就是这道作业的正式版。完整的证明是:由 a∥b 得 ∠1=∠3(两直线平行,同位角相等);∠2 与 ∠3 成平角,所以 ∠2+∠3=180°(平角的定义);把 ∠3 换成 ∠1,得 ∠1+∠2=180°,即 ∠1 与 ∠2 互补(等量代换)。思路与上一个一样,还是找中间人,只是这次中间人不是对顶角,是平角。
同页页边的云朵问:平行线的性质定理与判定定理在条件和结论方面有什么关系?这是本节最该记牢的一问。判定是「角相等或互补 ⇒ 线平行」,性质是「线平行 ⇒ 角相等或互补」,条件和结论正好调了个头。三条判定对三条性质,一一配上对:同位角那一对、内错角那一对、同旁内角那一对。这个对调关系说明一件事:它们不能互相证明,只能一前一后,前者当地基,后者当楼房。
带这一栏目,画一张两列的对照表,左边三行判定,右边三行性质,中间画六根弯箭头,箭头从左边指向右边、从右边指向左边各三根。画完让孩子自己念一遍:由角到线,由线到角。念顺了,做题时选定理就不会选反。
栏目十一 · 例题(印刷第 193 页至第 194 页,图 7-12)与定理:平行于同一条直线的两条直线平行
教材在这里摆了一个例题,蓝底方框里只有一个「例」字。已知:如图 7-12,b∥a,c∥a,∠1,∠2,∠3 是直线 a,b,c 被直线 d 截出的同位角。求证:b∥c。分析:由条件 b∥a,c∥a 可以得到哪些等量关系?为了证明 b∥c 需要怎样的等量关系?证明(印在第 194 页):∵b∥a(已知),∴∠2=∠1(两直线平行,同位角相等)。∵c∥a(已知),∴∠3=∠1(两直线平行,同位角相等)。∴∠2=∠3(等量代换)。∴b∥c(同位角相等,两直线平行)。
图 7-12 里 d 是那条截线,a、b、c 三条线都与 d 相交,∠1 在 a 与 d 的交点处,∠2 在 b 与 d 的交点处,∠3 在 c 与 d 的交点处,三个角都是同位角。这段证明换了脸:头两步用的是性质(平行得角等),第三步用等量代换,第四步用的又是判定(角等得平行)。一段四行,性质与判定各出场一次,中间靠 ∠1 搭桥。孩子把这一段读透,本节所有题的路子就都通了。
证完教材补一句:一般地,我们有如下定理:定理 平行于同一条直线的两条直线平行。这条定理从此可以写在依据栏里,往后做题直接用,不必每次重证一遍。它还有个常用的变形:垂直于同一条直线的两条直线平行。第 195 页第 4 题考的正是这个变形。
带这一栏目,让孩子数一数这段证明里「性质」出场几次、「判定」出场几次。数清了,再让他把 ∠1 圈出来,说一句「这个角是桥」。桥的说法不高深,好用:证明里那些两边都等得上的角,都是桥。
栏目十二 · 回顾·反思两小问(印刷第 194 页)
第(1)问:回顾前面的证明过程,你认为完成一个命题的证明,需要哪些主要环节?可以答成五步:分清条件与结论;按题意画图并把条件标在图上;找依据,看手里有哪些定义、基本事实、已证定理;把思路串成一步一步的推理;每一步后面注明理由。这五步与本节每段证明的四段式(已知、求证、分析、证明)正好对应。
第(2)问:对于证明思路的分析,你积累了什么经验?本节给出的经验有三条。一条是「找中间人」:想证的两个角挨不上,就借第三个角搭桥,本节所有证明都在做这件事。一条是「换身份」:把手上不认识的角,换成定理认得的那一对,内错角换成同位角、同旁内角换成同位角,都是这个动作。一条是「两头看」:从已知往前推一步,从结论往回退一步,两头对上了,中间那段就接得住。
带这两问,别让孩子空口说。让他把本节六段证明摊在桌上,一段一段找出「中间人」是哪个角,用铅笔在旁边写出它的名字。六段找完,他会发现中间人不是 ∠3 就是 ∠1,翻来覆去就这两个。这个发现比任何总结都好用。
栏目十三 · 随堂练习(印刷第 194 页)第 1 题 · 补证「两直线平行,同旁内角互补」
题目原文要点:请你完成定理「两直线平行,同旁内角互补」的证明。题面只有一句话,没有图,没有给已知求证,要自己设字母、自己画图、自己写全部过程。考查什么:独立完成一段证明的完整格式;考「只能用已证的性质」这条纪律,本题可用的只有同位角相等与内错角相等两条。思路:画出两条平行线加一条截线,设一对同旁内角为 ∠1、∠2,再在其中一个交点处借一个与 ∠1 相等的角 ∠3,把 ∠2 与 ∠3 凑成平角。
分步过程:已知:如图,a∥b,∠1 与 ∠2 是直线 a,b 被直线 c 截出的同旁内角。求证:∠1+∠2=180°。证明:∵a∥b(已知),∴∠1=∠3(两直线平行,同位角相等)。∵∠3 与 ∠2 成平角,∴∠3+∠2=180°(平角的定义)。∴∠1+∠2=180°(等量代换),即 ∠1 与 ∠2 互补。易错:第一行就写「∵a∥b,∴∠1+∠2=180°(两直线平行,同旁内角互补)」,用要证的结论证自己;或者把 ∠3 设成 ∠1 的对顶角,凑不成平角。验算:反过来取一组数检验,两平行线被截,取 ∠2=70°,则 ∠1 应为 110°;图上量一量,量出来的数与算出来的一致。
带这一题:这道题看着最简单,其实最难,因为它把脚手架全撤了。孩子写不出,多半是卡在「图要自己画」。教他一招:先照教材图 7-12 的样子画三条线,把 a、b 画成横的,c 斜着穿过去,角标在交点的同一侧。图画对了,路就出来了。写完让他自查一句:我在括号里注的定理,有没有一条是本题要证的?有,就是循环,划掉重写。
栏目十四 · 习题 7.3 知识技能(印刷第 194 页至第 195 页)第 1 题 · 四句推理对不对
题目原文要点:下列推理是否正确?为什么?四个小问共用一幅图。图里有四条线:l1 是上面的横线,l2 是下面的横线,l3 是左边的斜线,l4 是右边的斜线,四条线交出四个点。图上标了六个角:∠5 在 l1 与 l3 的交点处,夹在 l1 下方、l3 右侧;∠4 在 l2 与 l3 的交点处,夹在 l2 上方、l3 右侧;∠1 与 ∠6 同在 l1 与 l4 的交点处,∠1 在 l4 左侧、∠6 在 l4 右侧,两角都在 l1 下方;∠2 与 ∠3 同在 l2 与 l4 的交点处,都在 l4 左侧,∠3 在上、∠2 在下。四小问:(1)∵∠1=∠2,∴l1∥l2;(2)∵∠4+∠5=180°,∴l3∥l4;(3)∵∠2=∠4,∴l3∥l4;(4)∵∠3+∠6=180°,∴l1∥l2。考查什么:先认角的身份,再对定理的条件;考「同一个角在不同截线下换了身份」这件事。思路:每一问只做两件事——圈出截线,圈出被截的两条线,看那对角是不是定理要求的那一对。
分步过程:第(1)问,∠1 与 ∠2 是 l1、l2 被 l4 所截、在 l4 同侧且都在两横线之间的那一对同位角,同位角相等,l1∥l2,推理正确。第(2)问,∠4 与 ∠5 是 l1、l2 被 l3 所截出的一对同旁内角,都在 l3 右侧、都夹在两横线之间;同旁内角互补能推出的是 l1∥l2,与结论 l3∥l4 不合,推理不正确。第(3)问,∠2 与 ∠4 是 l3、l4 被 l2 所截出的一对内错角,∠2 在 l2 下方、∠4 在 l2 上方,两角都在两斜线之间;内错角相等,l3∥l4,推理正确。第(4)问,∠3 与 ∠6 是 l1、l2 被 l4 所截出的一对内错角,∠3 在 l2 上方、∠6 在 l1 下方,两角都在两横线之间、分居 l4 两侧;内错角要相等才能定平行,题目给的是互补,推不出 l1∥l2,推理不正确。易错:四问全判正确;或者第(2)问判对而理由是「同旁内角互补,两直线平行」,把结论与被截的那两条线弄混。验算:把图画在纸上,把 l3 与 l4 都当截线各看一遍,同一对角换截线后身份会变,这是本题的陷阱所在;把四问的身份写在图旁,一对一对核对一遍。
带这一题:这道题是本节最好的体检题,四个小问里藏着两种错。第一种错叫「口号式推理」,句子念得顺,角没认。第二种错叫「换截线就晕」,同一对 ∠4 与 ∠5,若把 l1 当截线来读,身份全变。带法是拿四张纸片盖住图,每次只露出一个小问需要的那两条线和一个交点,孩子看得清,就判得准。四问判完,让他把「同旁内角只能推被截的那两条线平行」这句话说一遍,说得出,这一题就真会了。
栏目十五 · 习题 7.3 数学理解(印刷第 195 页)第 2 题 · 由角平分线证平行
题目原文要点:已知:如图,点 D,E 分别在 AB 和 AC 上,CD 平分 ∠ACB,∠DCB=40°,∠AED=80°。求证:DE∥BC。图上是三角形 ABC,A 在顶点,B 在左下,C 在右下;D 在 AB 上,E 在 AC 上;画了 DE 与 CD 两条线;图上只标字母,没有数字角标。考查什么:先由角平分线把已知角翻倍,再用「同位角相等,两直线平行」;考两次转换里依据要注准。思路:题里给的是 ∠DCB,要证的是 DE∥BC,截线是 AC,需要的一对角是 ∠AED 与 ∠ACB。先把 ∠ACB 算出来。
分步过程:∵CD 平分 ∠ACB(已知),∴∠ACB=2∠DCB(角平分线的定义)。∵∠DCB=40°(已知),∴∠ACB=2×40°=80°。∵∠AED=80°(已知),∴∠AED=∠ACB(等量代换)。∠AED 与 ∠ACB 是直线 DE、BC 被直线 AC 所截出的同位角(都以 AC 为一边,都在 AC 的同一侧,都朝 A 的方向),同位角相等,∴DE∥BC(同位角相等,两直线平行)。易错:把 ∠DCB 直接当成 ∠ACB 用,得出 ∠AED=∠DCB 的错等式;或者写出 ∠AED=∠ACB 却不注「同位角」这层身份,直接跳到 DE∥BC。验算:∠ACB=80°,∠AED=80°,两角相等;若 DE∥BC,则这两个角必须是同位角,把图转九十度看,DE 与 BC 上下平行,AC 斜着穿过,A 处是共同方向,位置对得上。
带这一题:让孩子先在图上把 ∠DCB 用红笔涂满,再把 ∠ACD 用蓝笔涂满,两个一样大,一眼就看出 ∠ACB 是两倍。这一步做完,题就成了一道减法题。第二处热点是「谁截的谁」,让他用手指顺着 AC 从 A 划到 C,途中穿过 DE 与 BC,两个交点处的角就是被他指出来的那一对。手指走过一遍,图上就没有看不懂的角。
栏目十六 · 习题 7.3 数学理解(印刷第 195 页)第 3 题 · 你有几种证明方法
题目原文要点:已知:如图,直线 a,b 被直线 c 所截,且 ∠1+∠2=180°。求证:a∥b。你有几种证明方法?图上 a 在上、b 在下,c 从左下斜向右上穿过;∠1 在 a 与 c 交点的靠上位置,∠2 在 b 与 c 交点的位置,两角都在截线 c 的一侧,且都在两条被截线的外侧。考查什么:把「互补」翻译成「相等」的能力;考一题多解,也考依据不能循环。思路:∠1 与 ∠2 不是定理里现成的那一对,先借一个角当桥。桥有两座:∠1 的邻补角,∠2 的邻补角。
分步过程:法一,在 a 与 c 的交点处取 ∠1 的邻补角 ∠3(∠3 与 ∠1 合起来是一个平角,取的是与 ∠2 成同位位置的那一侧)。∵∠1+∠3=180°(邻补角的定义),∠1+∠2=180°(已知),∴∠2=∠3(同角的补角相等)。∠3 与 ∠2 是直线 a,b 被 c 所截出的同位角,∴a∥b(同位角相等,两直线平行)。法二,在 b 与 c 的交点处取 ∠2 的邻补角 ∠4(取与 ∠1 成同位位置的那一侧)。∵∠2+∠4=180°,∠1+∠2=180°,∴∠1=∠4(同角的补角相等)。∠1 与 ∠4 是同位角,∴a∥b。法三用反证:假设 a 与 b 不平行,则它们被 c 所截出的同位角不相等,与已证的性质定理相矛盾,所以 a∥b。易错:只写一种就交卷;或者把 ∠1 与 ∠2 之间的那对「外角」关系当成同旁内角,套错定理;或者用「同旁内角互补」时,把 ∠1、∠2 说成同旁内角——它们不在两线之间,身份不对。验算:取 ∠1=120°,则 ∠2=60°,此时 ∠3=60°=∠2,同位角相等,a∥b;再改 ∠1=95°、∠2=85°,∠3=85°,照样相等,结论不随数值变。
带这一题:这道题的价值在那半句「你有几种证明方法」。孩子只会一种,就以为会了;逼他找第二种,他才发现自己其实在背路。带法是给两个交点各画一条虚线,把「补角」两个字写在虚线旁,让他自己选在哪一头补。选完再问一句:为什么补出来的角一定与另一个角同位?位置这东西说不清,就在图上把两个角涂上同一种颜色,颜色一对上,身份就明明白白。
栏目十七 · 习题 7.3 数学理解(印刷第 195 页)第 4 题 · 木工的直角尺
题目原文要点:如图,木工师傅经常用一把直角尺画出两条平行的直线 a 和 b。你知道这样做的道理吗?图上只有两条直线 a、b 与一把直角尺,a 在右侧、b 在左侧,没有点字母,没有角度数。考查什么:把生活中的直角翻译成几何里的 90°;考「垂直于同一条直线的两条直线平行」这条推论的依据。思路:直角尺的用处在于它有一条直角边与另一条垂直。画线时,尺子的同一条边始终贴着木板上的同一条基准线,两条画出的线都与这条基准线成 90°。
分步过程:设木板上的基准线为 l。第一次画线,直角尺的一条直角边贴着 l,另一条边画出直线 a,则 a 与 l 的夹角是 90°。第二次画线,尺子沿 l 滑动到另一处,同一条直角边仍贴着 l,画出的直线 b 与 l 的夹角也是 90°。两条线 a、b 被 l 所截,截出的同位角都是 90°,相等。∴a∥b(同位角相等,两直线平行)。也可以换一句话说:a、b 都垂直于 l,垂直于同一条直线的两条直线平行。易错:只说「因为直角尺有直角」,不说直角在哪里、两条线为什么就平行;或者把「垂直」与「平行」混着说。验算:拿一把三角尺在桌沿上试:三角尺的一条直角边贴桌沿,竖边画一条线;尺子沿桌沿推十厘米,再画一条。两条线看去平行;用直尺量两条线之间的距离,上中下三处一样宽,说明平行没跑。
带这一题:这道题要动手。家里找一把三角尺、一张纸、一支笔,照题里的样子画两条,再用尺子量宽度。量完让孩子说一句:为什么两块三角尺叠在一起画出来的线就一定平行?他会说「因为尺子没歪」。这句大白话就是同位角相等的另一种说法,把这句接上定理名字,题目就过关了。
栏目十八 · 习题 7.3 数学理解(印刷第 196 页)第 5 题 · BD 平分 ∠ABC
题目原文要点:已知:如图,AD∥BC,∠ABD=∠D。求证:BD 平分 ∠ABC。图上是 A 左上、D 右上、B 左下、C 右下,上边 AD、下边 BC 平行,画了一条 BD;图中没有画 AC,也没有画 DC。考查什么:平行线的性质里「内错角相等」的用法;考角平分线的判定要凑出两个相等的角。思路:题里给的 ∠D 是顶点 D 处的角,用已画的 DA 与 DB 夹成,就是 ∠ADB。由 AD∥BC 可以把 ∠ADB 搬到 B 处,变成 ∠DBC。
分步过程:∵AD∥BC(已知),∴∠ADB=∠DBC(两直线平行,内错角相等)。∵∠ABD=∠D,即 ∠ABD=∠ADB(已知),∴∠ABD=∠DBC(等量代换)。BD 在 ∠ABC 的内部,把它分成 ∠ABD 与 ∠DBC 两个相等的角,∴BD 平分 ∠ABC(角平分线的定义)。易错:把 ∠D 当成 ∠ADC,去找根本没画的 DC;或者证明完了不写「BD 在 ∠ABC 内部」这一句,结论差半步。验算:设 AD∥BC,取 ∠ADB=35°,则 ∠DBC=35°;已知 ∠ABD=∠D,也是 35°;两个 35° 拼成 ∠ABC=70°,BD 正好在中间。
带这一题:第一个动作是把「∠D」这个词在图上落成具体的角。让孩子用手指按住 D 点,把从这个点出发的线段数一遍:只有 DA 和 DB 两条,那么 ∠D 只能是 DA 与 DB 之间的那个角。数完这一步,题目就少了一半难。第二个动作是画一条彩色弧线,把 ∠ADB 与 ∠DBC 涂成同色,让孩子自己看见「搬过来的角」。
栏目十九 · 习题 7.3 数学理解(印刷第 196 页)第 6 题 · 两组对边分别平行,证对角相等
题目原文要点:已知:如图,AB∥DC,AD∥BC。求证:∠A=∠C,∠B=∠D。图上 D 在左上、C 在右上、A 在左下、B 在右下,四边形按 A→B→C→D 的顺序连成,图中没有画对角线。考查什么:同旁内角互补的连用;考「用同一条中间线搭两座桥」的思路;也考不许提前用平行四边形的结论。思路:∠A 与 ∠D 在一起,∠C 与 ∠D 在一起,两对都靠 DC 或 AD 说话。于是先证 ∠A 与 ∠C 都跟 ∠D 互补。
分步过程:∵AB∥DC(已知),∴∠A+∠D=180°(两直线平行,同旁内角互补)。∵AD∥BC(已知),∴∠C+∠D=180°(两直线平行,同旁内角互补)。∴∠A=∠C(同角的补角相等)。同法:∵AB∥DC,∴∠B+∠C=180°;∵AD∥BC,∴∠D+∠C=180°;∴∠B=∠D。两组对角分别相等。易错:只证一组就停;用「平行四边形对角相等」当依据,等于用后面要证的结论;把 ∠A 与 ∠C 说成内错角,位置认错。验算:取 ∠D=70°,则 ∠A=110°、∠C=110°、∠B=70°;四个角加起来 110+70+110+70=360°,等于四边形的内角和,账平。
带这一题:这道题是最省钱的一道:一个 ∠D 当桥,四问全通。带的时候让孩子把 ∠D 涂成黄色,再问「图上还有哪两个角跟黄色角靠在一起」。他指出来,你就让他写「∠A+∠D=180°」「∠C+∠D=180°」两行,两行写完,剩下的是同角的补角相等,一句话。孩子会觉得神奇:一道题只用了一个角。这个「只用一个角」的感觉,就是证明里的省力感。
栏目二十 · 习题 7.3 问题解决(印刷第 196 页)第 7 题 · 找出平行的线与 ∠A=∠D
题目原文要点:如图,一条直线分别与直线 BE、直线 CE、直线 BF、直线 CF 相交于点 A,G,H,D,且 ∠1=∠2,∠B=∠C。(1)找出图中相互平行的线。(2)证明:∠A=∠D。图里 A、G、H、D 四个点排在同一条截线上:A 在 BE 上,G 在 CE 上,H 在 BF 上,D 在 CF 上;∠1 标在 G 处,∠2 标在 H 处,两角是这条截线截 CE、BF 所得的同位角;∠B 是 BE 与 BF 的夹角,∠C 是 CE 与 CF 的夹角。考查什么:连续两次用判定、一次用性质;考「先找出一组平行,再用这组平行去换角」。思路:∠1=∠2 直接给出一组平行;有了 CE∥BF,∠B 就能换出一个与它互补的角 ∠BEC;∠B=∠C 把这个互补关系转给 ∠C,∠C 与 ∠BEC 正好是一对同旁内角,第二组平行就有了;再用第二组平行换出 ∠A=∠D。
分步过程:(1)∵∠1=∠2(已知),∠1 与 ∠2 是直线 CE、BF 被截线 AD 所截出的同位角,∴CE∥BF(同位角相等,两直线平行)。∵CE∥BF,∴∠B+∠BEC=180°(两直线平行,同旁内角互补),其中 ∠BEC 是 CE 与 BE 在 E 处的夹角。∵∠B=∠C(已知),∴∠C+∠BEC=180°(等量代换)。∠BEC 与 ∠C 是直线 BE、CF 被直线 CE 所截出的同旁内角,∴BE∥CF(同旁内角互补,两直线平行)。图中上边那条线是 BE(A 在它上面),下边那条线是 CF(D 在它上面),所以 BE∥CF 也就是 AB∥CD。相互平行的线有两组:CE∥BF,AB∥CD。(2)∵AB∥CD(已证),∴∠A=∠D(两直线平行,内错角相等),∠A 与 ∠D 都在截线 AD 上,一个在 A 处向下开,一个在 D 处向上开。易错:第(1)问只找出 CE∥BF 一组;第(2)问拿 ∠1=∠2 直接说 ∠A=∠D;或者把 ∠B 与 ∠C 说成内错角。验算:画图时让 CE 与 BF 平行,再让 ∠B=∠C,量一量 BE 与 CF 之间的距离,上下一致,说明第二组也平行;∠A 与 ∠D 用直角器量,度数相同。
带这一题:这题的关键是「一组平行换一组平行」的顺序不能乱。带法是让孩子每证出一组平行,就用红笔在图上把那两条线描粗,然后问一句:现在粗线告诉了我哪个角与哪个角有关系?他答出来,第二组就有戏。第二问的 ∠A 与 ∠D 分处截线两端,孩子容易看不出它们是内错角,让他把截线那一段擦掉一半再看,两条粗线之间的两个角就露出来了。
栏目二十一 · 习题 7.3 问题解决(印刷第 196 页)第 8 题 · 太阳灶的抛物面
题目原文要点:太阳灶、卫星信号接收器、探照灯以及其他很多灯具都与抛物线有关。如图,从点 O 照射到抛物线上的光线 OB,OC 等反射以后沿着与 POQ 平行的方向射出。如果 ∠BOP=45°,∠QOC=88°,那么 ∠ABO 和 ∠DCO 各是多少度?图上抛物线开口向右,轴上从左到右依次是 P、O、Q;B 在抛物线的上支,A 在 B 的右侧;C 在下支,D 在 C 的右侧;BA 与 CD 都沿着与 POQ 平行的方向向右射出。考查什么:把「反射光线与轴平行」这句物理话翻成几何里的平行条件;考内错角与同旁内角两条性质的选用。思路:两条反射线与轴平行,就得到两组平行;∠ABO 与 ∠BOP 分处 OB 两侧、都在两条平行线之间,是内错角;∠DCO 与 ∠QOC 分处 OC 同侧、都在两平行线之间,是同旁内角。
分步过程:∵BA∥POQ(反射光线与轴平行),∴∠ABO=∠BOP(两直线平行,内错角相等)。∵∠BOP=45°(已知),∴∠ABO=45°。∵CD∥POQ(反射光线与轴平行),∴∠DCO+∠QOC=180°(两直线平行,同旁内角互补)。∵∠QOC=88°(已知),∴∠DCO=180°-88°=92°。易错:把 ∠DCO 也算成 88°,理由是「内错角相等」;或者把 ∠ABO 算成 135°,直接用平角去减。验算:45°+92°=137°,两个角一锐一钝,与图上看上去的形状一致;若把 C 处的两条线延长,量 ∠DCO 是钝角,88° 明显不够,说明用互补没有错。
带这一题:这一题长在太阳灶上,值得多说两句。抛物面有个性质:从焦点射出的光线,反射后都与轴平行;反过来,平行的太阳光射进来,反射后都聚到焦点上。太阳灶就是靠这一点把一大片阳光聚到锅底。孩子把这道题算完,可以让他想一想家里的手电筒、汽车大灯为什么把灯泡放在那个位置上。数学题算的是角度,背后是真东西在发热。带的时候只需提醒一句:图上那两条射出的光线,与轴平行,先把平行写下来,再挑角。
🛠 九、五步学习法
第一步:每天锻炼一个小时
这一节的内容适合动着手学,一小时里可以先给二十分钟身体。带孩子下楼走一走,路上玩一个游戏:找平行线。斑马线的条纹、楼梯的扶手、路边栏杆的横杆、篮球场上的边线,一条一条指出来,再问一句它们为什么平行。孩子会说「本来就是这么造的」,你就接一句「造的时候靠什么保证」。这个追问比坐在桌前讲十条定理有用。回到家再给四十分钟动手:拿三角尺沿直尺推两次,画两条线(对应第 191 页思考·交流第(1)问);撕一张纸折两条平行线(对应第(2)问);再用纸折一个蜂房的三个四边形,对着随堂练习第 1 题的 109°28′ 与 70°32′ 摆一摆。手上走过一遍,书上那些字母才落地。锻炼不是学习的对立面,它给脑子换气,换完气再读定理,眼睛会亮一些。
第二步:扎实掌握第一个知识点
这一节的第一个知识点不是某条定理,是那句「可以作为依据的只有三样」。它排在第 191 页中间,看上去像句废话,其实是全节的开关。扎实掌握它的意思,是让孩子能当场答出三样是什么、每样举两个例子:基本事实举「同位角相等,两直线平行」与「过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行」;定义举「对顶角相等」「平角的定义」;已证定理举本节刚证出来的「两直线平行,内错角相等」。三样答得出,再让他拿一道题试:第 194 页知识技能第 1 题第(2)问里,如果要推翻「l3∥l4」,理由要用哪一样东西说?他答「∠4 与 ∠5 是同旁内角,只能推 l1∥l2」,这一答就说明开关打开了。第一个知识点扎不扎实,不看他会不会背,看他在写括号时手会不会停一下。
第三步:能积微者速成
「能积微者速成」这句话放在这一节特别对。本节的六条定理,一条一条看着都不难,难的是把它们连成一条链。孩子贪快,往往一次吞六条,结果做题时六条全糊在一起。改成每天只啃一条:周一证「内错角相等,两直线平行」,就写那四行,写完对着图 7-6 说一遍每个括号的依据;周二读第 192 页那一段反证,只读不做,读完答三个问题——假设了什么、矛盾在哪里、矛盾说明什么;周三写「同旁内角互补,两直线平行」的五步;周四写「两直线平行,内错角相等」的三步;周五做第 194 页随堂练习第 1 题,独立补完整段证明。一天一小步,五天走完,孩子手里有六段自己写过的证明,比背六句口号结实得多。步子小不是慢,是让每一步都踩实,踩实了才敢快。
第四步:运用对标思维突破学习困境
这一节最常见的困境是「会听不会写」:孩子在课上点头,回家写证明只剩两行,中间全跳了。破法是找对标,标就在教材上。第 193 页那个例题(b∥a,c∥a,求证 b∥c)只有四行,是本节最标准的一段示范:第一行注已知,第二行注平行线的性质,第三行注等量代换,第四行注平行线的判定。让孩子把自己写的第 3 题答案与这四行摆在一起,一行一行对:有没有先摆条件?有没有把依据注在括号里?有没有走到结论那一步?缺哪行补哪行。对过一次,孩子就知道证明有固定骨架,不是想到哪写到哪。对标的第二层是比思路,不是比字数:教材那四行里,∠1 是桥,孩子的答案里桥在哪儿?找得出桥,说明他学的是方法;找不到,说明他抄的是格式。
第五步:运用杠铃法则缓解学习疲劳
杠铃两头重、中间轻,学习也这么排。这一节的开头二十分钟啃最硬的:第 192 页那段反证法,读三遍,把假设、矛盾、结论三段用铅笔画出来;再啃第 196 页第 7 题,那道题要转三次身,脑子最清醒时才做得动。中间二十分钟换轻活:把六条定理抄成两列对照表,或者做第 195 页第 4 题木工尺,画一画、量一量,手上动着,脑子歇着。收尾二十分钟再来一段重的:第 195 页第 3 题,一题多解,逼自己想出第二种证法。中间那段轻活不是偷懒,是给脑子留出消化的时间。家长若看见孩子在同一道题上磨了半小时、笔越转越快,别催他,让他起身倒杯水,回来做两道一眼能看出的题(比如判断推理对不对那四小问),缓过来再冲第二种证法。本节的三个重活——反证那一段、第 7 题、第 3 题的第二解——千万别挨在一起做。
💡 十、费曼技巧应用
自问一 · 能不能不用「平行」两个字,说清内错角相等为什么能定平行
能答出来说明什么:说明他知道这条判定是借同位角那条基本事实搭出来的,不是在背结论。参考答案:两条线被第三条线截,若内错角相等,就把其中一个角换成它的对顶角,那个对顶角与另一个角正好是同位角;同位角相等,两条线就平行。答不出怎么办:翻到第 190 页图 7-6,让他用手指从 ∠1 顺着对顶角指到 ∠3,再从 ∠3 指到 ∠2,指着说「换成它,再换成它」,指完再落笔。
自问二 · 第 194 页知识技能第 1 题第(2)问为什么不对
能答出来说明什么:说明他会认角的身份,不会被「互补」两个字骗过去。参考答案:∠4 与 ∠5 是 l1、l2 被 l3 截出的同旁内角,它们互补能推出的只有 l1∥l2,推不出 l3∥l4,结论与被截的两条线对不上。答不出怎么办:拿一张纸盖住 l4,只留 l1、l2、l3,让他把 ∠4 与 ∠5 找出来,再问「这两个角夹的是哪两条线」;答案自己会浮出来。
自问三 · 判定定理和性质定理,谁是谁的反面
能答出来说明什么:说明他抓住了第 193 页页边那朵云问的事,六条定理在他脑子里是三对,不是六条。参考答案:判定是「角的关系推出线的位置」,性质是「线的位置推出角的关系」,条件和结论正好对调;三条判定对三条性质,一对一同位角、一对内错角、一对同旁内角。答不出怎么办:让他把六条定理抄成两列,用两根不同颜色的箭头画出来,一根从角指向线,一根从线指向角,画完念三遍「由角到线,由线到角」。
自问四 · 第 196 页第 8 题,为什么 ∠DCO 要用 180° 去减
能答出来说明什么:说明他会先看角的位置再选定理,不会见数就套。参考答案:CD 与 POQ 平行,OC 是截线,∠DCO 与 ∠QOC 在截线同侧、都在两条平行线之间,是一对同旁内角,同旁内角互补,所以 ∠DCO=180°-88°=92°。答不出怎么办:把那张抛物线图转一转,让 CD 横过来当上面的线,轴当下面的线,两个角的位置关系立刻看清;再量一量,∠DCO 明显是钝角,88° 不够。
自问五 · 第 194 页随堂练习第 1 题,能不能自己把图和字母都造出来
能答出来说明什么:说明他不依赖别人给的脚手架,能独立完成一段证明的全部环节,包括画图、设字母、写已知求证。参考答案:画两条平行线 a、b 加一条截线 c,设 ∠1、∠2 为同旁内角,取 ∠3 与 ∠1 成同位位置;由 a∥b 得 ∠1=∠3;∠3 与 ∠2 成平角得 ∠3+∠2=180°;代换得 ∠1+∠2=180°。答不出怎么办:先让他照教材图 7-12 的样子临摹一遍,把 a、b、c、d 换成本题的字母,临摹三次再自己画;画得出来,写就不难。
🎯 十一、方法总结与知识脉络
这一节一句话概括:一条基本事实当地基,两条判定往上盖,三条性质接着盖,再补一条传递性;六条定理排成一条链,链上每一个环节的写法都是「∵某角怎样,∴某线怎样」或反过来。孩子要带走的不是六句话,是那条链的形状——知道谁在底下,谁在上头,谁不能拿来证谁。
往前往后看,这条线很清楚。往前,七年级下册学过相交线与平行线,那时候靠观察和测量,知道「同位角相等两直线平行」这条事实好用;八年级上册第 183 页那一节「认识证明」教了什么是定义、什么是命题、条件与结论怎么分。本节把这两头接上:用七年级的事实当出发点,用八年级的格式写过程。往后,第 197 页的回顾与思考会把全章串一遍;八年级下册学三角形与四边形,证全等、证平行四边形,用的还是这一套「找中间人、换身份、注依据」的手法;到九年级学相似与圆,证明的链条更长,本节这种一行一依据的习惯就是那时的手艺。
这一节还留下三样东西,值得单独记。一样是反证法,第 192 页那一段虽然标着选学,想法却能用一辈子:正面推不动,就反过来逼。第二样是「同角的补角相等」这条老定理,第 195 页第 3 题与第 196 页第 6 题都在用它,它比想象中好用。第三样是那朵云里的话——性质与判定的条件结论对调,这句话到了高中讲逆命题、讲充分必要条件时,会再出现一次。
给家长一句实在话:这一节别盯着孩子证得快不快,盯着他括号里写没写名字。名字写得准,说明他知道自己在跟哪条定理说话;名字空着,说明他还在看图说话。看图说话在七年级够用,到了这一节就不够了。陪读的力气花在追问上——「这一步凭哪一条」「这两个角是什么关系」——问上二十遍,孩子写证明的手就会自己停下来想一想。停下来的那一下,就是他真正开始学证明的时候。
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