圓和圓的位置關(guān)系教案
1、教材分析
(1)知識結構
(2)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
重點(diǎn)：兩圓的位置關(guān)系和兩圓相交、相切的性質(zhì).它們是本節的主要內容，是圓的重要概念性知識，也是今后研究圓與圓問(wèn)題的基礎知識.
難點(diǎn)：兩圓位置關(guān)系的判定與相交兩圓的連心線(xiàn)垂直平分兩圓的公共弦的性質(zhì)的運用.由于兩圓位置關(guān)系有5種類(lèi)型，特別是相離有外離和內含，相切有外切和內切，學(xué)生容易遺漏;而在相交圓的性質(zhì)應用中，學(xué)生容易把“相交兩圓的公共弦垂直平分兩圓的連心線(xiàn).”看成是真命題.
2、教法建議
本節內容需要兩個(gè)課時(shí).第一課時(shí)主要研究;第二課時(shí)相交兩圓的性質(zhì).
(1)把課堂活動(dòng)設計的重點(diǎn)放在如何調動(dòng)學(xué)生的主體，讓學(xué)生觀(guān)察、分析、歸納概括，主動(dòng)獲得知識;
(2)要重視圓的對稱(chēng)美的教學(xué)，組織學(xué)生欣賞，在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣中，獲得知識，提高能力;
(3)在教學(xué)中，以分類(lèi)思想為指導，以數形結合為方法，貫串整個(gè)教學(xué)過(guò)程.
第一課時(shí)
教學(xué)目標：
1.掌握圓與圓的五種位置關(guān)系的定義、性質(zhì)及判定方法;兩圓連心線(xiàn)的性質(zhì);
2.通過(guò)兩圓的位置關(guān)系，培養學(xué)生的分類(lèi)能力和數形結合能力;
3.通過(guò)演示兩圓的位置關(guān)系，培養學(xué)生用運動(dòng)變化的觀(guān)點(diǎn)來(lái)分析和發(fā)現問(wèn)題的能力.
教學(xué)重點(diǎn)：
兩圓的五種位置與兩圓的半徑、圓心距的數量之間的關(guān)系.
教學(xué)難點(diǎn)：
兩圓位置關(guān)系及判定.
(一)復習、引出問(wèn)題
1.復習：直線(xiàn)和圓有幾種位置關(guān)系?各是怎樣定義的?
(教師主導，學(xué)生回憶、回答)直線(xiàn)和圓有三種位置關(guān)系，即直線(xiàn)和圓相離、相切、相交.各種位置關(guān)系是通過(guò)直線(xiàn)與圓的公共點(diǎn)的個(gè)數來(lái)定義的
2.引出問(wèn)題：平面內兩個(gè)圓，它們作相對運動(dòng)，將會(huì )產(chǎn)生什么樣的位置關(guān)系呢?
(二)觀(guān)察、分類(lèi)，得出概念
1、讓學(xué)生觀(guān)察、分析、比較，分別得出兩圓：外離、外切、相交、內切、內含(包括同心圓)這五種位置關(guān)系，準確給出描述性定義：
(1)外離：兩個(gè)圓沒(méi)有公共點(diǎn)，并且每個(gè)圓上的點(diǎn)都在另一個(gè)圓的外部時(shí)，叫做這兩個(gè)圓外離.(圖(1))
(2)外切：兩個(gè)圓有唯一的公共點(diǎn)，并且除了這個(gè)公共點(diǎn)以外，每個(gè)圓上的點(diǎn)都在另一個(gè)圓的外部時(shí)，叫做這兩個(gè)圓外切.這個(gè)唯一的公共點(diǎn)叫做切點(diǎn).(圖(2))
(3)相交：兩個(gè)圓有兩個(gè)公共點(diǎn)，此時(shí)叫做這兩個(gè)圓相交.(圖(3))
(4)內切：兩個(gè)圓有唯一的公共點(diǎn)，并且除了這個(gè)公共點(diǎn)以外，一個(gè)圓上的點(diǎn)都在另一個(gè)圓的內部時(shí)，叫做這兩個(gè)圓內切.這個(gè)唯一的公共點(diǎn)叫做切點(diǎn).(圖(4))
(5)內含：兩個(gè)圓沒(méi)有公共點(diǎn)，并且一個(gè)圓上的點(diǎn)都在另一個(gè)圓的內部時(shí)，叫做這兩個(gè)圓內含(圖(5)).兩圓同心是兩圓內含的一個(gè)特例.(圖(6))
2、歸納：
(1)兩圓外離與內含時(shí)，兩圓都無(wú)公共點(diǎn).
(2)兩圓外切和內切統稱(chēng)兩圓相切，即外切和內切的共性是公共點(diǎn)的個(gè)數唯一
(3)兩圓位置關(guān)系的五種情況也可歸納為三類(lèi)：相離(外離和內含);相交;相切(外切和內切).
教師組織學(xué)生歸納，并進(jìn)一步考慮：從兩圓的公共點(diǎn)的個(gè)數考慮，無(wú)公共點(diǎn)則相離;有一個(gè)公共點(diǎn)則相切;有兩個(gè)公共點(diǎn)則相交.除以上關(guān)系外，還有其它關(guān)系嗎?可能不可能有三個(gè)公共點(diǎn)?
結論：在同一平面內任意兩圓只存在以上五種位置關(guān)系.
(三)分析、研究
1、相切兩圓的性質(zhì).
讓學(xué)生觀(guān)察連心線(xiàn)與切點(diǎn)的關(guān)系，分析、研究，得到相切兩圓的連心線(xiàn)的性質(zhì)：
如果兩個(gè)圓相切，那么切點(diǎn)一定在連心線(xiàn)上.
這個(gè)性質(zhì)由圓的軸對稱(chēng)性得到，有興趣的同學(xué)課下可以考慮如何對這一性質(zhì)進(jìn)行證明
2、兩圓位置關(guān)系的數量特征.
設兩圓半徑分別為R和r.圓心距為d，組織學(xué)生研究?jì)蓤A的五種位置關(guān)系，r和d之間有何數量關(guān)系.(圖形略)
兩圓外切d=R+r;
兩圓內切d=R-r(R>r);
兩圓外離d>R+r;
兩圓內含dr);
兩圓相交R-r
說(shuō)明：注重“數形結合”思想的教學(xué).
(四)應用、練習
例1：如圖，⊙O的半徑為5厘米，點(diǎn)P是⊙O外一點(diǎn)，OP=8厘米
求：(1)以P為圓心作⊙P與⊙O外切，小圓⊙P的半徑是多少?
(2)以P為圓心作⊙P與⊙O內切，大圓⊙P的半徑是多少?
解：(1)設⊙P與⊙O外切與點(diǎn)A，則
PA=PO-OA
∴PA=3cm.
(2)設⊙P與⊙O內切與點(diǎn)B，則
PB=PO+OB
∴PB=13cm.
例2：已知：如圖，△ABC中，∠C=90°，AC=12，BC=8，以AC為直徑作⊙O，以B為圓心，4為半徑作.
求證：⊙O與⊙B相外切.
證明：連結BO，∵AC為⊙O的直徑，AC=12，
∴⊙O的半徑，且O是AC的中點(diǎn)
∴，∵∠C=90°且BC=8，
∴，
∵⊙O的半徑，⊙B的半徑，
∴BO=，∴⊙O與⊙B相外切.
練習(P138)
(五)小結
知識：①兩圓的五種位置關(guān)系：外離、外切、相交、內切、內含;
�、谝约斑@五種位置關(guān)系下圓心距和兩圓半徑的數量關(guān)系;
�、蹆蓤A相切時(shí)切點(diǎn)在連心線(xiàn)上的性質(zhì).
能力：觀(guān)察、分析、分類(lèi)、數形結合等能力.
思想方法：分類(lèi)思想、數形結合思想.
(六)作業(yè)
教材P151中習題A組2，3，4題.
第二課時(shí)相交兩圓的性質(zhì)
教學(xué)目標
1、掌握相交兩圓的性質(zhì)定理;
2、掌握相交兩圓問(wèn)題中常添的輔助線(xiàn)的作法;
3、通過(guò)例題的分析，培養學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;
4、結合相交兩圓連心線(xiàn)性質(zhì)教學(xué)向學(xué)生滲透幾何圖形的對稱(chēng)美.
教學(xué)重點(diǎn)
相交兩圓的性質(zhì)及應用.
教學(xué)難點(diǎn)
應用軸對稱(chēng)來(lái)證明相交兩圓連心線(xiàn)的性質(zhì)和準確添加輔助線(xiàn).
教學(xué)活動(dòng)設計
(一)圖形的對稱(chēng)美
相切兩圓是以連心線(xiàn)為對稱(chēng)軸的對稱(chēng)圖形.相交兩圓具有什么性質(zhì)呢?
(二)觀(guān)察、猜想、證明
1、觀(guān)察：同樣相交兩圓，也構成對稱(chēng)圖形，它是以連心線(xiàn)為對稱(chēng)軸的軸對稱(chēng)圖形.
2、猜想：“相交兩圓的連心線(xiàn)垂直平分公共弦”.
3、證明：
對A層學(xué)生讓學(xué)生寫(xiě)出已知、求證、證明，教師組織;對B、C層在教師引導下完成.
已知：⊙O1和⊙O2相交于A(yíng)，B.
求證：Q1O2是AB的垂直平分線(xiàn).
分析：要證明O1O2是AB的垂直平分線(xiàn)，只要證明O1O2上的點(diǎn)和線(xiàn)段AB兩個(gè)端點(diǎn)的距離相等，于是想到連結O1A、O2A、O1B、O2B.
證明：連結O1A、O1B、O2A、O2B，∵O1A=O1B，
∴O1點(diǎn)在A(yíng)B的垂直平分線(xiàn)上.
又∵O2A=O2B，∴點(diǎn)O2在A(yíng)B的垂直平分線(xiàn)上.
因此O1O2是AB的.垂直平分線(xiàn).
也可考慮利用圓的軸對稱(chēng)性加以證明：
∵⊙Ol和⊙O2，是軸對稱(chēng)圖形，∴直線(xiàn)O1O2是⊙Ol和⊙O2的對稱(chēng)軸.
∴⊙Ol和⊙O2的公共點(diǎn)A關(guān)于直線(xiàn)O1O2的對稱(chēng)點(diǎn)即在⊙Ol上又在⊙O2上.
∴A點(diǎn)關(guān)于直線(xiàn)O1O2的對稱(chēng)點(diǎn)只能是B點(diǎn)，
∴連心線(xiàn)O1O2是AB的垂直平分線(xiàn).
定理：相交兩圓的連心線(xiàn)垂直平分公共弦.
注意：相交兩圓連心線(xiàn)垂直平分兩圓的公共弦，而不是相交兩圓的公共弦垂直平分兩圓的連心線(xiàn).
(三)應用、反思
例1、已知兩個(gè)等圓⊙Ol和⊙O2相交于A(yíng)，B兩點(diǎn)，⊙Ol經(jīng)O2。
求∠OlAB的度數.
分析：由所學(xué)定理可知，O1O2是AB的垂直平分線(xiàn)，
又⊙O1與⊙O2是兩個(gè)等圓，因此連結O1O2和AO2，AO1，△O1AO2構成等邊三角形，同時(shí)可以推證⊙Ol和⊙O2構成的圖形不僅是以O1O2為對稱(chēng)軸的軸對稱(chēng)圖形，同時(shí)還是以AB為對稱(chēng)軸的軸對稱(chēng)圖形.從而可由
∠OlAO2=60°，推得∠OlAB=30°.
解：⊙O1經(jīng)過(guò)O2，⊙O1與⊙O2是兩個(gè)等圓
∴OlA=O1O2=AO2
∴∠O1AO2=60°，
又AB⊥O1O2
∴∠OlAB=30°.
例2、已知，如圖，A是⊙Ol、⊙O2的一個(gè)交點(diǎn)，點(diǎn)P是O1O2的中點(diǎn)。過(guò)點(diǎn)A的直線(xiàn)MN垂直于PA，交⊙Ol、⊙O2于M、N。
求證：AM=AN.
證明：過(guò)點(diǎn)Ol、O2分別作OlC⊥MN、O2D⊥MN，垂足為C、D，則OlC∥PA∥O2D，且AC=AM，AD=AN.
∵OlP=O2P，∴AD=AM，∴AM=AN.
例3、已知：如圖，⊙Ol與⊙O2相交于A(yíng)、B兩點(diǎn)，C為⊙Ol上一點(diǎn)，AC交⊙O2于D，過(guò)B作直線(xiàn)EF交⊙Ol、⊙O2于E、F.
求證：EC∥DF
證明：連結AB
∵在⊙O2中∠F=∠CAB，
在⊙Ol中∠CAB=∠E，
∴∠F=∠E，∴EC∥DF.
反思：在解有關(guān)相交兩圓的問(wèn)題時(shí)，常作出連心線(xiàn)、公共弦，或連結交點(diǎn)與圓心，從而把兩圓半徑，公共弦長(cháng)的一半，圓心距集中到一個(gè)三角形中，運用三角形有關(guān)知識來(lái)解，或者結合相交弦定理，圓周角定理綜合分析求解.
(四)小結
知識：相交兩圓的性質(zhì)：相交兩圓的連心線(xiàn)垂直平分公共弦.該定理可以作為證明兩線(xiàn)垂直或證明線(xiàn)段相等的依據.
能力與方法：①在解決兩圓相交的問(wèn)題中常常需要作出兩圓的公共弦作為輔助線(xiàn)，使兩圓中的角或線(xiàn)段建立聯(lián)系，為證題創(chuàng )造條件，起到了“橋梁”作用;②圓的對稱(chēng)性的應用.
(五)作業(yè)教材P152習題A組7、8、9題;B組1題.
探究活動(dòng)
問(wèn)題1：已知AB是⊙O的直徑，點(diǎn)O1、O2、…、On在線(xiàn)段AB上，分別以O1、O2、…、On為圓心作圓，使⊙O1與⊙O內切，⊙O2與⊙O1外切，⊙O3與⊙O2外切，…，⊙On與⊙On-1外切且與⊙O內切.設⊙O的周長(cháng)等于C，⊙O1、⊙O2、…、⊙On的周長(cháng)分別為C1、C2、…、Cn.
(1)當n=2時(shí)，判斷Cl+C2與C的大小關(guān)系;
(2)當n=3時(shí)，判斷Cl+C2+C3與C的大小關(guān)系;
(3)當n取大于3的任一自然數時(shí)，Cl十C2十…十Cn與C的大小關(guān)系怎樣?證明你的結論.
提示：假設⊙O、⊙O1、⊙O2、…、⊙On的半徑分別為r、rl、r2、…、rn，通過(guò)周長(cháng)計算，比較可得(1)Cl+C2=C;(2)Cl+C2+C3=C;(3)Cl十C2十…十Cn=C.
問(wèn)題2：有八個(gè)同等大小的圓形，其中七個(gè)有陰影的圓形都固定不動(dòng)，第八個(gè)圓形，緊貼另外七個(gè)無(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)，當它繞完這些固定不動(dòng)的圓形一周，本身將旋轉了多少轉?
提示：1、實(shí)驗：用硬幣作初步實(shí)驗;結果硬幣一共轉了4轉.
2、分析：當你把動(dòng)圓無(wú)滑動(dòng)地沿著(zhù)圓周長(cháng)的直線(xiàn)上滾動(dòng)時(shí)，這個(gè)動(dòng)圓是轉轉，但是，這個(gè)動(dòng)圓是沿著(zhù)弧線(xiàn)滾動(dòng)，那么方才的說(shuō)法就不正確了.在我們這個(gè)題目中，那動(dòng)圓繞著(zhù)相當于它的圓周長(cháng)的的弧線(xiàn)旋轉的時(shí)候，一共走過(guò)的不是轉;而是轉，因此，它繞過(guò)六個(gè)這樣的弧形的時(shí)，就轉了轉。
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