Обобщение способов решения треугольников: теоремы синусов, косинусов и формулы площади
Цели и задачи
- Цель урока: к концу занятия обобщить условия применения теорем синусов и косинусов и формул площади треугольника, а также научиться выбирать подходящий способ решения практических задач в формате ОГЭ.
- Систематизировать знания о связи сторон и углов треугольника и закрепить алгоритм решения треугольника по известным элементам.
- Научиться применять теорему косинусов для нахождения стороны или угла, теорему синусов для нахождения стороны или угла и формулы площади для вычисления площади треугольника.
- Развивать умение анализировать условие задачи, строить план решения, проверять соответствие полученного ответа условию.
- Формировать уверенность при решении геометрических задач и снижать тревожность перед заданиями ОГЭ за счёт осознанного выбора формулы.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают практическую и экзаменационную значимость способов решения треугольников.
- Проявляют готовность проверять ход решения и спокойно исправлять ошибки.
- Развивают ответственное отношение к записи доказательств, формул и ответа.
- Оценивают собственную готовность к решению геометрических задач ОГЭ.
Метапредметные
- Выделяют известные и неизвестные элементы треугольника и соотносят их с требуемой теоремой.
- Строят логическую последовательность решения и объясняют выбор формулы.
- Работают с математическим текстом, извлекают данные из условия и чертежа.
- Осуществляют самопроверку с помощью оценки величины углов, сторон и площади.
Предметные
- Знать формулировки теорем синусов и косинусов и формул площади треугольника.
- Уметь находить сторону или угол треугольника по двум сторонам и углу между ними, по стороне и двум углам, по трём сторонам.
- Уметь выбирать формулу площади $S=\frac12 ab\sin C$, $S=\frac{abc}{4R}$ или формулу Герона в зависимости от условия.
- Уметь решать задачи на решение треугольников и записывать ответ с обоснованием.
- Владеть алгоритмом проверки результата и округления ответа.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осознают смысл изучаемых теорем как инструментов решения задач, а не набора формул.
- Сопоставляют уровень своих знаний с требованиями к заданиям ОГЭ.
- Проявляют настойчивость при разборе задачи, решение которой не находится сразу.
- Формируют положительное отношение к самостоятельной проверке результата.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель повторения и составляют план решения задачи.
- Выбирают формулу до начала вычислений и контролируют её соответствие условию.
- Сверяют промежуточные результаты с чертежом и исправляют найденные ошибки.
- Оценивают собственную работу по предложенным критериям.
Познавательные УУД
- Классифицируют задачи по набору известных элементов.
- Устанавливают связи между теоремами синусов, косинусов и формулами площади.
- Преобразуют условие задачи в математическую модель.
- Анализируют ошибочное решение и находят этап, на котором нарушена логика.
Коммуникативные УУД
- Формулируют полный устный ответ с использованием математических терминов.
- Обсуждают в парах выбор способа решения и аргументируют его.
- Задают уточняющие вопросы по условию и ходу решения.
- Корректно оценивают решение одноклассника по заданным критериям.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить доску с заранее выделенными местами для трёх блоков: «Теорема синусов», «Теорема косинусов», «Площадь треугольника».
- Распечатать карточки с тремя вариантами задач: базовым, стандартным и повышенным — по одной карточке на каждого ученика.
- Подготовить отдельные карточки с ошибочными решениями для работы в парах.
- Подготовить линейки, транспортиры и калькуляторы только в том случае, если это разрешено локальными правилами подготовки к ОГЭ.
- Записать на доске обозначения треугольника $ABC$, сторон $a$, $b$, $c$ и углов $A$, $B$, $C$.
- Подготовить лист самопроверки с пунктами: «выбрал формулу», «подставил данные», «выполнил вычисления», «проверил ответ».
- Распечатать по одному листу самооценки на каждого ученика.
- Использовать задания и обозначения, согласованные с изученным материалом учебника, без указания номеров и страниц.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Слова учителя: «Здравствуйте. Сегодня мы обобщим способы решения треугольников и потренируемся выбирать нужную формулу».
Вопрос: «Какие элементы треугольника могут быть известны в задаче?»
Ожидаемый ответ: «Стороны, углы, высота, радиус описанной окружности».
Переход: «Наша задача — научиться по известным данным выбирать способ решения».
Вопрос: «Какие элементы треугольника могут быть известны в задаче?»
Ожидаемый ответ: «Стороны, углы, высота, радиус описанной окружности».
Переход: «Наша задача — научиться по известным данным выбирать способ решения».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что задача может начинаться с разных наборов данных. Теперь проверим, какие формулы и теоремы вы уже умеете распознавать."
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 2. Актуализация знаний. Формульная разминка (7 мин)
Слова учителя: «Вспомним основные формулы».
Вопрос 1: «Когда применяем теорему косинусов?»
Ожидаемый ответ: «Когда известны две стороны и угол между ними или три стороны».
Вопрос 2: «Когда применяем теорему синусов?»
Ожидаемый ответ: «Когда известны сторона и противолежащий угол, а также ещё одна сторона или угол».
Вопрос 3: «Как записывается формула площади по двум сторонам и углу между ними?»
Ожидаемый ответ: «$S=\frac12 ab\sin C$».
Вопрос 1: «Когда применяем теорему косинусов?»
Ожидаемый ответ: «Когда известны две стороны и угол между ними или три стороны».
Вопрос 2: «Когда применяем теорему синусов?»
Ожидаемый ответ: «Когда известны сторона и противолежащий угол, а также ещё одна сторона или угол».
Вопрос 3: «Как записывается формула площади по двум сторонам и углу между ними?»
Ожидаемый ответ: «$S=\frac12 ab\sin C$».
Слова учителя: «Запишите три формулы и рядом укажите условие применения каждой».
Проверка: «Какая сторона лежит напротив угла $A$?»
Ожидаемый ответ: «Сторона $a$».
Проверка: «Что важно проверить перед подстановкой в формулу?»
Ожидаемый ответ: «Соответствие сторон и противолежащих углов, а также угол между сторонами».
Проверка: «Какая сторона лежит напротив угла $A$?»
Ожидаемый ответ: «Сторона $a$».
Проверка: «Что важно проверить перед подстановкой в формулу?»
Ожидаемый ответ: «Соответствие сторон и противолежащих углов, а также угол между сторонами».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Формулы восстановлены. Но одна и та же задача не подсказывает название теоремы напрямую. Значит, нам нужен алгоритм распознавания."
Этап 3. Постановка проблемы и построение алгоритма выбора (5 мин)
Слова учителя: «Представьте: в задаче даны две стороны и угол, но требуется найти третью сторону. С чего начнём?»
Ожидаемый ответ: «С определения угла: он должен быть углом между известными сторонами; затем применим теорему косинусов».
Вопрос: «Какой общий алгоритм решения?»
Ожидаемый ответ: «Прочитать условие, сделать чертёж, выписать известные данные, выбрать формулу, выполнить вычисления и проверить ответ».
Ожидаемый ответ: «С определения угла: он должен быть углом между известными сторонами; затем применим теорему косинусов».
Вопрос: «Какой общий алгоритм решения?»
Ожидаемый ответ: «Прочитать условие, сделать чертёж, выписать известные данные, выбрать формулу, выполнить вычисления и проверить ответ».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть общий маршрут решения. Перейдём к задачам и проверим, как он работает в разных ситуациях."
Этап 4. Обобщение способов решения треугольника (10 мин)
Слова учителя: «Разберём три ситуации».
Задача 1. Вопрос: «Даны две стороны и угол между ними. Что применяем?»
Ожидаемый ответ: «Теорему косинусов».
Задача 2. Вопрос: «Даны сторона и противолежащий угол. Какую связь используем?»
Ожидаемый ответ: «Теорему синусов».
Задача 3. Вопрос: «Даны две стороны и угол между ними, нужно найти площадь. Какую формулу выберем?»
Ожидаемый ответ: «$S=\frac12 ab\sin C$».
Задача 1. Вопрос: «Даны две стороны и угол между ними. Что применяем?»
Ожидаемый ответ: «Теорему косинусов».
Задача 2. Вопрос: «Даны сторона и противолежащий угол. Какую связь используем?»
Ожидаемый ответ: «Теорему синусов».
Задача 3. Вопрос: «Даны две стороны и угол между ними, нужно найти площадь. Какую формулу выберем?»
Ожидаемый ответ: «$S=\frac12 ab\sin C$».
Эталон решения
В первой задаче известны две стороны и угол между ними, поэтому применяется теорема косинусов. Во второй известны сторона и противолежащий угол, поэтому применяется теорема синусов. В третьей известны две стороны и угол между ними, поэтому применяется формула площади $S=\frac12 ab\sin C$. Главный критерий выбора — не величина угла, а взаимное расположение известных элементов.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы рассмотрели три разных запроса: найти сторону, найти сторону через пару «сторона — противолежащий угол» и найти площадь. Теперь вы попробуете выбрать способ самостоятельно."
Этап 5. Первичное закрепление в парах (7 мин)
Задание парам: «Для каждой задачи назовите известные элементы, выберите формулу и объясните выбор соседней паре».
Вопрос после обсуждения: «Почему нельзя выбрать теорему только по тому, что нужно найти?»
Ожидаемый ответ: «Формулу выбирают по взаимному расположению известных сторон и углов, а не только по неизвестному элементу».
Итог учителя: «Сначала распознаём структуру задачи, затем выполняем вычисления».
Вопрос после обсуждения: «Почему нельзя выбрать теорему только по тому, что нужно найти?»
Ожидаемый ответ: «Формулу выбирают по взаимному расположению известных сторон и углов, а не только по неизвестному элементу».
Итог учителя: «Сначала распознаём структуру задачи, затем выполняем вычисления».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы научились сначала распознавать структуру задачи, а уже потом считать. Переходим к индивидуальной работе, где каждый покажет, насколько уверенно владеет алгоритмом."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (9 мин)
Слова учителя: «Решите задачу самостоятельно. После решения проверьте четыре пункта: формула выбрана, данные подставлены верно, вычисления выполнены, ответ разумен».
Вопрос для самопроверки: «Как понять, что сторона или площадь получилась разумной?»
Ожидаемый ответ: «Сторона должна быть положительной и согласовываться с чертежом; площадь — положительной и не превосходить площадь соответствующей прямоугольной оценки».
Обсуждение ошибок: «На каком шаге возникла ошибка: в выборе формулы, подстановке или вычислениях?»
Вопрос для самопроверки: «Как понять, что сторона или площадь получилась разумной?»
Ожидаемый ответ: «Сторона должна быть положительной и согласовываться с чертежом; площадь — положительной и не превосходить площадь соответствующей прямоугольной оценки».
Обсуждение ошибок: «На каком шаге возникла ошибка: в выборе формулы, подстановке или вычислениях?»
Эталон решения
Для базовой задачи: $c^2=5^2+7^2-2\cdot5\cdot7\cos60^\circ=25+49-35=39$, поэтому $c=\sqrt{39}$. Для средней задачи: $\frac4{\sin45^\circ}=\frac b{\sin60^\circ}$, поэтому $b=4\cdot\frac{\sin60^\circ}{\sin45^\circ}=2\sqrt3$. Для повышенной задачи: $p=\frac{5+6+7}{2}=9$, $S=\sqrt{9\cdot(9-5)\cdot(9-6)\cdot(9-7)}=\sqrt{216}=6\sqrt6$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Ошибки чаще всего возникают не в самой теореме, а при выборе соответствующих сторон и углов. Сейчас каждый назовёт один контрольный вопрос, который поможет избежать такой ошибки."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (4 мин)
Цель этапа: осознать результат урока, зафиксировать затруднения и определить направление дальнейшей работы.
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно решены все три предложенные задачи или одна задача повышенного уровня, верно выбраны теоремы, приведены основные преобразования, ответ записан с единицами измерения при необходимости.
- «4» — правильно решены две задачи, в третьем решении допущена одна вычислительная или оформительская ошибка, не нарушающая понимания способа.
- «3» — правильно определён способ решения хотя бы двух задач и выполнено не менее одной задачи с обоснованной записью формулы; имеются отдельные ошибки в вычислениях.
- Ниже базового уровня — теоремы выбраны случайно или отсутствует связь между условием и записанной формулой; работа требует повторного разбора алгоритма.
Рефлексия
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы объединили теоремы синусов, косинусов и формулы площади в единый алгоритм решения треугольника. Помните: сначала нужно прочитать условие, сделать чертёж и установить, какие элементы известны, а уже затем выбирать формулу. Самая частая ошибка — сопоставить сторону не с тем углом или назвать угол между сторонами противолежащим. На следующем уроке мы продолжим решать задачи, где потребуется комбинировать несколько теорем и внимательно оформлять доказательство."
Домашнее задание
Контрольные вопросы перед выходом: «Какие данные указывают на применение теоремы косинусов?», «Какую сторону нужно сопоставить с углом в теореме синусов?», «Какие элементы должны быть известны для применения формулы $S=\frac12 ab\sin C$?», «Как проверить, что полученный результат разумен?»