初中数学中一些动点问题的归类

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  动点问题是我们在生活中经常遇见的问题,也是教材和各类考试中的难题.所以,动点问题一直是初中数学考试的重点,对学生来说,这类问题始终是一个难点,这主要因为解决这类问题需要分类,学生往往考虑不周全,或者学生理不清头绪,思路混乱.因此,动点试题能很好地展示学生的分析、探究能力,考查数学综合素养,为具备较强探究能力,逻辑推理能力,以及灵活运用数学知识的能力的学生,提供展示自我的空间,本文就初中数学中的一些动点问题作探讨,供大家参考.
  例1:已知:线段AB=28cm.
  (1)如图1,点P沿线段AB自点A以2cm/秒的速度向点B运动,点P出发2秒后,点Q沿线段BA自点B以3cm/秒的速度向点A运动,问再经过几秒后P、Q相距4cm?
  (2)如图2,AO=8cm,PO=4cm,∠POB=60°,点P绕着点O以60度/秒的速度逆时针旋转一周停止,同时点Q沿直线BA自点B向点A运动.设点P、Q运动的时间为t(秒).
  ①当t=?摇?摇?摇 ?摇?摇时,∠AOP=90°;
  ②假若点P、Q两点能相遇,求点Q运动的速度.
  解答:(1)设再经过ts后,点P、Q相距5cm,①P、Q未相遇前相距5cm,依题意可列2(t 2) 3t=20-5,解得t=11/5;②P、Q相遇后相距5cm,依题意可列2(t 2) 3t=20 5,解得t=21/5.答:经过11/5s或21/5s后,点P、Q相距5cm.
  (2)点P,Q只能在直线AB上相遇,则点P旋转到直线AB上的时间为120/60=2s或(120 180)/60=5s.
  设点Q的速度为ym/s,
  当2秒时相遇,依题意得2y=20-2=18,解得y=9.
  当5秒时相遇,依题意得5y=20-6=14,解得y=2.8.
  答:点Q的速度为9m/s或2.8m/s.
  思考题1:如图2,AO=8cm,PO=4cm,∠POB=60°,点P绕着点O以x度/秒的速度逆时针旋转一周停止,同时点Q沿直线BA自点B以ycm/秒的速度向点A运动,当点Q到达点A时,∠POQ恰好等于90°,则x∶y=?摇?摇 ?摇?摇?摇.
  例2:如图3,已知线段AB=12cm,点C为AB上的一个动点,点D、E分别是AC和BC的中点.
  (1)若点C恰好是AB中点,则DE=?摇?摇?摇 ?摇?摇cm;(2)若AC=4cm,求DE的长;(3)试利用“字母代替数”的方法,说明不论AC取何值(不超过12cm),DE的长不变;(4)知识迁移:如图4,已知∠AOB=120°,过角的内部任一点C画射线OC,若OD、OE分别平分∠AOC和∠BOC,试说明∠DOE=60°与射线OC的位置无关.
  解答:
  (1)∵AB=12cm,点D、E分别是AC和BC的中点,C点为AB的中点,
  ∴AC=BC=6cm,∴CD=CE=3cm,∴DE=6cm,
  (2)∵AB=12cm,∴AC=4cm,∴BC=8cm,
  ∵点D、E分别是AC和BC的中点,∴CD=2cm,CE=4cm,∴DE=6cm.
  (3)设AC=acm,∵点D、E分别是AC和BC的中点,
  ∴DE=CD CE=12(AC BC)=12AB=6cm,
  ∴不论AC取何值(不超过12cm),DE的长不变.
  (4)∵OD、OE分别平分∠AOC和∠BOC,
  ∴∠DOE=∠DOC ∠COE=12(∠AOC ∠COB)=12∠AOB,
  ∵∠AOB=120°,∴∠DOE=60°,∴∠DOE的度数与射线OC的位置无关.
  思考题2:如图5,线段AB的长为4,O是线段AB上的点,点C、D分别是线段OA、OB的中点,小明很轻松地求得线段CD的长为2.他在反思过程中突发奇想:若点O运动到线段AB的延长线上,原有的结论是否仍然成立?请帮小明画图分析,并说明理由.
  思考题3:如图6,点B是线段AC的中点,D为AC延长线上的一个动点,记△PDA的面积为S1,△PDB的面积为S2,△PDC的面积为S3.试探索S1、S2、S3之间的数量关系,并说明理由.
  例3:如图7,∠AOB的边OA上有一动点P,从距离点O18cm的点M处出发,沿线段MO,射线OB运动,速度为2cm/s;动点Q从点O出发,沿射线OB运动,速度为1cm/s.P,Q同时出发,设运动时间是t(s).
  (1)请用含t的代数式表示下列线段长度:当点P在MO上运动时,MP=?摇?摇?摇 ?摇?摇cm,PO=?摇?摇?摇 ?摇?摇cm.
  (2)当点P在MO上运动时,t为何值,能使PO=OQ?
  (3)若点Q运动到距离点O距离16cm的点N处停止,在点Q停止运动前,点P能否追上点Q?如果能,求出t的值;如果不能,请说出理由.
  解答:
  (1)∵P点运动速度为:2cm/s,MO=18cm,
  ∴当点P在MO上运动时,MP=2tcm,PO=(18-2t)cm,∴答案为:2t,(18-2t).
  (2)当OP=OQ则18-2t=t,解得:t=6,即t=6时,能使PO=OQ.
  (3)不能;理由:设当t秒时点P追上点Q,则2t=t 18,解得t=18,
  ∵点P追上点Q需要18s,此时点Q已经停止运动.
  思考题4:如图8,动点A从原点出发向数轴负方向运动,同时动点B也从原点出发向数轴正方向运动,2秒后,两点相距16个单位长度.已知动点A、B的速度比为1∶3(速度单位:1个单位长度/秒).
  (1)求两个动点运动的速度;   (2)在数轴上标出A、B两点从原点出发运动2秒时的位置;
  (3)若表示数0的点记为O,A、B两点分别从(2)中标出的位置同时向数轴负方向运动,再经过多长时间,OB=2OA.
  思考题5:如图9,A、B、C是数轴上的三点,点C表示的数是6,BC=4,AB=12.
  (1)写出数轴上A、B两点表示的数;
  (2)动点P、Q分别从点A、C同时出发,点P以每秒2个单位长度的速度沿数轴向右匀速运动,点Q以每秒1个单位长度的速度沿数轴向左匀速运动.设运动时间为t(t>0)秒,t为何值时,原点O与点P、Q中,有一点恰好是另外两点所连线段的中点.
  例4:如图10,△ABC和△ADC都是每边长相等的等边三角形(每个角都是60°),点E、F同时分别从点B、A出发,各自沿BA、AD方向运动到点A、D停止,运动的速度相同,连接EC、FC.
  (1)在点E、F运动过程中∠ECF的大小是否随之变化?请说明理由.
  (2)在点E、F运动过程中,以点A、E、C、F为顶点的四边形的面积变化了吗?请说明理由.
  (3)连接EF,在图中找出和∠ACE相等的所有角,并说明理由.
  (4)若点E、F在射线BA、射线AD上继续运动下去,(1)小题中的结论还成立吗?(直接写出结论,不必说明理由)
  解答:(1)∠ECF不变为60°理由如下:
  ∵△ABC和△ADC都是边长相等的等边三角形,∴BC=AC=CD,∠B=∠DAC=60°.
  又∵E、F两点运动时间、速度相等,∴BE=AF,∴△BCE≌△ACF(SAS),
  ∴∠ECB=∠FCA,∴∠ECF=∠FCA ∠ACE=∠ECB ∠ACE=∠BCA=60°.
  (2)不变化.理由如下:
  ∵四边形AECF的面积=△AFC的面积 △AEC的面积,△BCE≌△ACF,
  ∴△AEC的面积 △BEC的面积=△ABC的面积.
  (3)证明:由(1)知CE=CF,∠ECF=60°,∴△CEF为等边三角形,
  ∵∠FCD ∠DFC=120°,∠AFE ∠DFC=120°,∴∠AFE=∠FCD,
  ∴∠ACE=∠FCD=∠AFE.
  例4:如图11,△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8.点P从A点出发沿A-C-B路径向终点运动,终点为B点;点Q从B点出发沿B-C-A路径向终点运动,终点为A点.点P和Q分别以1和3的运动速度同时开始运动,两点都要到相应的终点时才能停止运动,在某时刻,分别过P和Q作PE⊥l于E,QF⊥l于F.问:点P运动多少时间时,△PEC与QFC全等?请说明理由.
  解答:如图12,设运动时间为t秒时,△PEC≌△QFC,
  ∵△PEC≌△QFC,∴斜边CP=CQ,
  有四种情况:
  (1)P在AC上,Q在BC上,CP=6-t,CQ=8-3t,∴6-t=8-3t,∴t=1.
  (2)P、Q都在AC上,此时P、Q重合,∴CP=6-t=3t-8,∴t=3.5.
  (3)P在BC上,Q在AC时,此时不存在;理由是:8÷3<6,Q到AC上时,P应也在AC上.
  (4)当Q到A点(和A重合),P在BC上时,∵CQ=CP,CQ=AC=6,CP=t-6,∴t-6=6∴t=12,∵t<14∴t=12,符合题意.
  答:点P运动1或3.5或12秒时,△PEC与△QFC全等.
  思考题6:如图13,在△ABC中,AB=20cm,AC=12cm,点P从点B出发以每秒3cm的速度向点A运动,点Q从点A同时出发以每秒2cm的速度向点C运动,其中一个动点到达端点时,另一个动点也随之停止运动.当△APQ是等腰三角形时,运动的时间是多少秒?动点问题常用的公式有路程=速度×时间,速度=路程÷时间,时间=路程÷速度,面积公式S=1/2×底边×高,一般求动点的路径的长、求动点的时间、求动点的速度.考察的数学思想方法主要有:方程的思想,数形结合思想,运动变化思想,分类思想,从特殊到一般的思想,等等.
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