圆和圆的位置关系

圆和圆的位置关系

‎3.6 圆和圆的位置关系 教学目标 ‎(一)教学知识点 ‎1．了解圆与圆之间的几种位置关系．‎ ‎2．了解两圆外切、内切与两圆圆心距d、半径R和r的数量关系的联系．‎ ‎(二)能力训练要求 ‎1．经历探索两个圆之间位置关系的过程，训练学生的探索能力．‎ ‎2．通过平移实验直观地探索圆和圆的位置关系，发展学生的识图能力和动手操作能力．‎ ‎(三)情感与价值观要求 ‎1．通过探索圆和圆的位置关系，体验数学活动充满着探索与创造，感受数学的严谨性以及数学结论的确定性．‎ ‎2．经历探究图形的位置关系，丰富对现实空间及图形的认识，发展形象思维．‎ 教学重点 探索圆与圆之间的几种位置关系，了解两圆外切、内切与两圆圆心距d、半径R和r的数量关系的联系．‎ 教学难点 探索两个圆之间的位置关系，以及外切、内切时两圆圆心距d、半径R和r的数量关系的过程．‎ 教学方法 教师讲解与学生合作交流探索法 教具准备 投影片三张 第一张：(记作§3．6A)‎ 第二张：(记作§3．6B)‎ 第三张：(记作§3．6C)‎ 教学过程 Ⅰ．创设问题情境，引入新课 6‎ ‎[师]我们已经研究过点和圆的位置关系，分别为点在圆内、点在圆上、点在圆外三种；还探究了直线和圆的位置关系，分别为相离、相切、相交．它们的位置关系都有三种．今天我们要学习的内容是圆和圆的位置关系，那么结果是不是也是三种呢？没有调查就没有发言权．下面我们就来进行有关探讨．‎ Ⅱ．新课讲解 一、想一想 ‎[师]大家思考一下，在现实生活中你见过两个圆的哪些位置关系呢？‎ ‎[生]如自行车的两个车轮间的位置关系；车轮轮胎的两个边界圆间的位置关系；用一只手拿住大小两个圆环时两个圆环间的位置关系等．‎ ‎[师]很好，现实生活中我们见过的有关两个圆的位置很多．下面我们就来讨论这些位置关系分别是什么．‎ 二、探索圆和圆的位置关系 在一张透明纸上作一个⊙O．再在另一张透明纸上作一个与⊙O1半径不等的⊙O2．把两张透明纸叠在一起，固定⊙O1，平移⊙O2，⊙O1与⊙O2有几种位置关系？‎ ‎[师]请大家先自己动手操作，总结出不同的位置关系，然后互相交流．‎ ‎[生]我总结出共有五种位置关系，如下图：‎ ‎[师]大家的归纳、总结能力很强，能说出五种位置关系中各自有什么特点吗？从公共点的个数和一个圆上的点在另一个圆的内部还是外部来考虑．‎ ‎[生]如图：(1)外离：两个圆没有公共点，并且每一个圆上的点都在另一个圆的外部；‎ ‎(2)外切：两个圆有唯一公共点，除公共点外一个圆上的点都在另一个圆的外部；‎ ‎(3)相交：两个圆有两个公共点，一个圆上的点有的在另一个圆的外部，有的在另一个圆的内部；‎ 6‎ ‎(4)内切：两个圆有一个公共点，除公共点外，⊙O2上的点在⊙O1的内部；‎ ‎(5)内含：两个圆没有公共点，⊙O2上的点都在⊙O1的内部．‎ ‎[师]总结得很出色，如果只从公共点的个数来考虑，上面的五种位置关系中有相同类型吗？‎ ‎[生]外离和内含都没有公共点；外切和内切都有一个公共点；相交有两个公共点．‎ ‎[师]因此只从公共点的个数来考虑，可分为相离、相切、相交三种．‎ 经过大家的讨论我们可知：‎ 投影片(§3．6A)‎ ‎(1)如果从公共点的个数，和一个圆上的点在另一个圆的外部还是内部来考虑，两个圆的位置关系有五种：外离、外切、相交、内切、内含．‎ ‎(2)如果只从公共点的个数来考虑分三种：相离、相切、相交，并且相离，相切 三、例题讲解 投影片(§3．6B)‎ 两个同样大小的肥皂泡黏在一起，其剖面如图所示(点O，O＇是圆心)，分隔两个肥皂泡的肥皂膜PQ成一条直线，TP、NP分别为两圆的切线，求∠TPN的大小．‎ 分析：因为两个圆大小相同，所以半径OP＝O＇P＝OO＇，又TP、NP分别为两圆的切线，所以PT⊥OP，PN⊥O＇P，即∠OPT＝∠O＇PN＝90°，所以∠TPN等于360°减去∠OPT＋∠O＇PN＋∠OPO＇即可．‎ 解：∵OP＝OO＇＝PO＇，‎ ‎∴△PO＇O是一个等边三角形．‎ ‎∴∠OPO＇＝60°．‎ 又∵TP与NP分别为两圆的切线，‎ 6‎ ‎∴∠TPO＝∠NPO＇＝90°．‎ ‎∴∠TPN＝360°－2×90°－60°＝120°．‎ 四、想一想 如图(1)，⊙O1与⊙O2外切，这个图是轴对称图形吗？如果是，它的对称轴是什么？切点与对称轴有什么位置关系？如果⊙O1与⊙O2内切呢？〔如图(2)〕‎ ‎[师]我们知道圆是轴对称图形，对称轴是任一直径所在的直线，两个圆是否也组成一个轴对称图形呢？这就要看切点T是否在连接两个圆心的直线上，下面我们用反证法来证明．反证法的步骤有三步：第一步是假设结论不成立；第二步是根据假设推出和已知条件或定理相矛盾的结论；第三步是证明假设错误，则原来的结论成立．‎ 证明：假设切点T不在O1O2上．‎ 因为圆是轴对称图形，所以T关于O1O2的对称点T＇也是两圆的公共点，这与已知条件⊙O1和⊙O2相切矛盾，因此假设不成立．‎ 则T在O1O2上．‎ 由此可知图(1)是轴对称图形，对称轴是两圆的连心线，切点与对称轴的位置关系是切点在对称轴上．‎ 在图(2)中应有同样的结论．‎ 通过上面的讨论，我们可以得出结论：两圆相内切或外切时，两圆的连心线一定经过切点，图(1)和图(2)都是轴对称图形，对称轴是它们的连心线．‎ 五、议一议 投影片(§3．6C)‎ 设两圆的半径分别为R和r．‎ ‎(1)当两圆外切时，两圆圆心之间的距离(简称圆心距)d与R和r具有怎样的关系？反之当d与R和r满足这一关系时，这两个圆一定外切吗？‎ ‎(2)当两圆内切时(R＞r)，圆心距d与R和r具有怎样的关系？反之，当d与R和r满足这一关系时，这两个圆一定内切吗？‎ 6‎ ‎[师]如图，请大家互相交流．‎ ‎[生]在图(1)中，两圆相外切，切点是A．因为切点A在连心线O1O2上，所以O1O2＝O1A＋O2A＝R＋r，即d＝R＋r；反之，当d＝R＋r时，说明圆心距等于两圆半径之和，O1、A、O2在一条直线上，所以⊙O1与⊙O2只有一个交点A，即⊙O1与⊙O2外切．‎ 在图(2)中，⊙O1与⊙O2相内切，切点是B．因为切点B在连心线O1O2上，所以O1O2＝O1B－O2B，即d＝R－r；反之，当d＝R－r时，圆心距等于两半径之差，即O1O2＝O1B－O2B，说明O1、O2、B在一条直线上，B既在⊙O1上，又在⊙O2上，所以⊙O1与⊙O2内切．‎ ‎[师]由此可知，当两圆相外切时，有d＝R＋r，反过来，当d＝R＋r时，两圆相外切，即两圆相外切d＝R＋r．‎ 当两圆相内切时，有d＝R－r，反过来，当d＝R－r时，两圆相内切，即两圆相内切d＝R－r．‎ Ⅲ．课堂练习 随堂练习 Ⅳ．课时小结 本节课学习了如下内容：‎ ‎1．探索圆和圆的五种位置关系；‎ ‎2．讨论在两圆外切或内切情况下，图形的轴对称性及对称轴，以及切点和对称轴的位置关系；‎ ‎3．探讨在两圆外切或内切时，圆心距d与R和r之间的关系．‎ Ⅴ．课后作业 习题3．9‎ Ⅵ．活动与探究 已知图中各圆两两相切，⊙O的半径为2R，⊙O1、⊙O2的半径为R，求⊙O3的半径．‎ 6‎ 分析：根据两圆相外切连心线的长为两半径之和，如果设⊙O3的半径为r，则O1O3＝O2O3＝R＋r，连接OO3就有OO3⊥O1O2，所以OO2O3构成了直角三角形，利用勾股定理可求得⊙O3的半径r．‎ 解：连接O2O3、OO3，‎ ‎∴∠O2OO3＝90°，OO3＝2R－r，‎ O2O3＝R＋r，OO2＝R．‎ ‎∴(R＋r)2＝(2R－r)2＋R2．‎ ‎∴r＝R．‎ 板书设计 ‎§3．6 圆和圆的位置关系 一、1．想一想 2．探索圆和圆的位置关系 ‎3．例题讲解 4．想一想 5．议一议 二、课堂练习 三、课时小结 四、课后作业 6‎