2021年南京市中考已经尘埃落定,录取工作也已经完成;桥归桥,路归路,每一位考生都已经做出了自己未来发展方向的选择,即将开始新的学习生活。回顾南京市中考,最让人难忘的可能就是数学考试了,有些考生刚走出考场,就泪流满面!有些考生,答题卡的正面也许还有办法写满,但答题卡的背面只能是留下一片空白!南京这次中考数学试卷到底难不难,有多难?这是个有争议的话题,老师们的评价也是褒贬不一,有些老师甚至直接预言,这份数学中考试卷,中等生努力一下,可以考90多分,学霸们努力一下,可能也只能考90多分!管中窥豹,分析第27题压轴题的解答过程,也许能给大家一个大致的难度体验。

2021年南京市数学中考第27题第(1)小题

2021年南京市数学中考第27题第(2)小题
这是一道求几何空间两点之间最短路径的题目,蚂蚁是此类题目的常见主角。苏科版(2012)中学数学课本中,关于空间几何的知识点,出现在七年级上册第五章《走进图形世界》的第三小节《展开与折叠》。

苏科版(2012)数学七年级上册封面

具有空间观念的几何知识出现在5.3《展开与折叠》
在这小节,学生主要学习如何将几何体展开为平面图形,以及如何将平面图形想象成正确的几何体。

如何将几何体展开成平面图形

树立平面图形和几何体的空间观念
教育部颁发的义务教育数学课程标准(2011年版)的第三部分“内容标准”中,对这个知识点是这样要求的:了解直棱柱、圆锥的侧面展开图,能根据展开图想象和制作实物模型;通过实例,了解上述视图与展开图在现实生活中的应用。

义务教育数学课程标准(2011年版)部分文字节选
对于平面图形的展开与折叠,教育部课程标准的结果目标是“了解”,也即“了解”、“理解”、“掌握”和“应用”这四个层次结果目标中,最基本的要求。有些学校老师在实际教学中,会在这个要求的基础上,做适当的延伸:

勤劳的蚂蚁是常见主角

南京中考的第27题,显然不是仅仅“了解”《展开与折叠》这个章节的知识和技能,就能够正确作答的!第(1)问相对简单,学生对知识点有了解,老师教学适当延伸,做出正确答案还是比较容易的;当然,在初中阶段,角度还不能用弧度制来表示,只能用“度”来表示。

第27题第(1)问解答
第(2)问的第①小题是第(1)问的进一步延伸,动动脑筋,填出正确答案应该不是太难。

A到O的最短路径的长是 l+h
争议的真正所在是第(2)问的第②小题!

第(2)问第②小题
这一问虽然也是第(1)问的延伸,但是有些教育观察博主已经一针见血指出:如果要求计算出最短路径的结果,难度太大,超过了一般的高考难度!好在中考出题者只要求考生写出解题思路。
求从点A到点B的最短路径,显然必须把圆锥和圆柱同时展开,但是怎么展开,大有学问!右边展开平面图中标注的字母,其实是出题者有意无意的“暗示”,给出了几何体展开的方法:对于圆柱,以CD连线为展开图对称中心轴,剪开圆柱位于CD连线的对侧的母线进行展开;对于圆锥,显然需要沿着刚才的位置,接着往上剪开圆锥的母线;由于圆锥展开平面图是扇形,因此必须把圆锥与圆柱的连接圆剪开。如果也以OC为对称轴剪开,显然得不到AB的最短路径:

显然此时AB间的路径不是最短
因此,如何剪开圆锥和圆柱中间的连接圆得到展开平面图是第②小题的解题关键。根据初中阶段“两点之间直线距离最短”的论断,剪开连接圆,点H为圆锥展开图和圆柱展开图的接触点,当A、H、B恰好在一条直线上时,AB之间的路径最短,如图所示:

点A、H、B共线时,AB路径最短
做到这一步,如果考官就能够认为这道题已经回答完毕,那么,第27题虽然独辟蹊径,在冷门知识点上大作文章,难度也算是中规中矩,不算过分!

心累
如果出题者本意是希望考生能够用表达式的形式呈现AB最短路径的长度,那么第27题的难度就是很难!很难了!

第②小题AB最短路径的代数表达式
如图所示,就是AB最短路径的代数表达式(设HC=x)。为了表述简洁,α的角度用弧度表示,初中阶段实际只能用“°”来表示;HB的长度用余弦定理表达,初中阶段实际需要两次使用勾股定理求解。
现在,第27题的解题过程看起来已经非常的完美了,应该不会被出题者诟病了吧?事实是这么完美的解题过程也是存在逻辑漏洞的:一定会存在一个点H,使得此时点A、H、B共线时,AB取得路径的最小值吗?初中阶段“两点之间直线距离最短”的论断是基于两点都是定点的前提条件的,此处B点显然是一个动点!为了使上述求解AB最短路径代数表达式成立,我们要证明一定存在一个这样的点H。因此,我们需要先对AB最短路径代数表达式进行一次求导,计算出一次导数为0时,X的取值X0;再将X0的值代入表达式的二次导数式,判断出AB最短路径代数表达式能够取得最小值,并且取得最小值时∠β=∠θ,点A、H、B恰好共线!
解题思路真正的完美了!然而事实上,这个表达式不是初等函数,是无法计算出X0的精确值的,只能证明取得最小值时,∠β=∠θ,点A、H、B恰好共线!
出题者,是永远的神!