师:同学们,大家好。很高兴和大家一起学习九年级人教版数学第24章第12课弧长和扇形面积。首先,我们来看本节课的学习目标:一是掌握弧长和扇形面积公式的推导过程;二是能运用弧长和扇形面积公式进行有关计算。本节课的重点是会利用弧长和扇形面积公式进行计算,难点是理解这两个公式的推导过程。下面我们就依据目标展开今天的学习。
师:大家看,这是学校操场的环形跑道,我们每天跑操都在这里。那你们会计算跑道一圈的长度吗?跑道一圈的长度包含直道和弯道,直道是线段,可以测量。弯道是什么几何图形呢?
生:弯道是弧。
师:非常好,那怎样求弧的长度呢?这就是我们这节课要学习的内容——弧长的计算。请同学们思考两个问题:第一,什么是弧长?
生:弧长就是弧的长度。
师:没错,就像图中弧AB的长度。第二个问题,如何计算弧长?我们知道弧是圆的一部分,弧长就是圆周长的一部分。圆的周长可以看作是360度的圆心角所对的弧长。在半径为r的圆中,因为360度的圆心角所对的弧长是圆的周长C = 2πr,所以1度的圆心角所对的弧长就是圆周长的1/360,也就是2/360πr 。那90度的圆心角所对的弧长是多少呢?
生:1度的圆心角是一份,90度的圆心角就是90份,所以90度的圆心角所对的弧长是1度的圆心角所对弧长的90倍,是90乘以2/360πr。
师:非常棒,以此类推,n度的圆心角所对的弧长是1度的圆心角所对弧长的n倍,所以它所对的弧长就是n乘以2/360πr 。由此,我们得到弧长公式:在半径为r的圆中,n度的圆心角所对的弧长计算公式是l = n×2/360πr ,化简后为l = nπr/180 。在公式中,l表示弧长,n表示弧所对的圆心角度数,r表示圆的半径。这里n表示倍数关系,没有单位,弧长和半径的单位一致。从弧长公式可以看出,要求弧长,就要知道半径和圆心角这两个量。
师:接下来我们学习第二个内容,扇形的面积。首先,什么是扇形?
生:由组成圆心角的两条半径和圆心角所对的弧所围成的图形叫做扇形。像半径OA、OB和弧AB所围成的图形叫做扇形OAB。
师:很好,那同学们想一想,如何求扇形的面积呢?类比弧长公式的推导过程,我们来探究扇形面积公式。扇形是圆的一部分,圆的圆心角是360度,在半径为r的圆中,360度的圆心角所对的扇形面积就是圆的面积S = πr2 ,所以圆心角是1度的扇形面积就是圆面积的1/360,即πr2/360 。那么90度的圆心角所对的扇形面积是多少呢?
生:1度的圆心角是一份,90度的圆心角是90份,所以圆心角是90度的扇形面积是圆心角是1度的扇形面积的90倍,就是90乘以πr2/360 。
师:对,以此类推,圆心角是n度的扇形面积是圆心角是1度的扇形面积的n倍,所以它的面积就是n乘以πr2/360 。由此我们得到扇形面积公式:半径为r,圆心角为n度的扇形面积S = n×πr2/360 。在公式中,S表示扇形面积,n表示圆心角的度数,r表示扇形的半径,n没有单位。从扇形面积公式可知,知道半径和圆心角这两个量,就能求出扇形的面积。我们刚刚推导了弧长和扇形面积公式,同学们比较这两个公式,能发现它们的异同点吗?
生:弧长公式的分母是180,扇形面积公式的分母是360,分子都有因式nπr 。
师:非常好,那同学们想一想,能否用弧长来表示扇形面积?
生:在扇形面积公式中,分母360可以分解成2×180,分子的nπr2可以分解成nπr×r,所以S = 1/2×nπr/180×r ,中间部分就是弧长,所以扇形的面积可以写成S = 1/2 lr 。
师:非常正确,由这个公式可以发现,求扇形面积还可以通过弧长和半径来求。这个公式与以前所学的哪个公式类似呢?
生:三角形的面积公式,我们可以把扇形比作三角形,弧就是三角形的底,半径就是三角形的高,所以扇形面积就是弧长乘以半径除以2。
师:有了弧长和扇形面积公式,我们就可以解决生活中的一些计算问题。接下来看例一,制造弯形管道时,经常要先按中心线计算展直长度,再下料。试计算下图中管道的展直长度l 。弯形管道展直后如图,同学们先观察,从图中可以发现,弯形管道可以分成三部分:线段AC、弧AB和线段BD 。其中线段AC和BD的值是已知的,那问题就转化为求弧AB的长。要求弧AB的长,就要知道圆心角和半径。由题目可知,n = 100度,r = 900毫米。根据弧长公式l = nπr/180 ,将n和r的值代入,可得100/180π×900,计算得500π ,约等于1570毫米。所以弯形管道的展直长度等于2倍的AC加上弧AB的长,即2970毫米。在解决实际问题时,先要分析题意,再从问题入手,求弧长就从题目中找出半径和圆心角的条件,再利用弧长公式就能解决。
