【分析】
首先,我们的核心目标是通过剪拼L形(大正方形剪去小正方形后的剩余图形),得到四边形并利用面积相等验证平方差公式。首先明确原图形面积为大正方形面积减去小正方形面积,即$a^2 - b^2$,剪拼后图形面积与原图形相等,因此需要将L形剪成两部分,再拼成长为$(a+b)$、宽为$(a-b)$的四边形。对于图②,可采用垂直剪切,将L形分成两个宽均为$(a-b)$的长方形,拼接后得到目标长方形;对于图③,可采用斜向剪切,将L形分成两个直角梯形,拼接后同样得到目标长方形。最后通过对比剪拼前后的面积完成公式验证。
【解析】
(1)剪拼示意图:
图②:在L形右侧距离右边$b$处作垂直于底边的虚线(剪切线),将L形分为两个长方形,左侧长方形长为$a$、宽为$(a - b)$,右侧长方形长为$b$、宽为$(a - b)$;将两个长方形拼接为长$(a + b)$、宽$(a - b)$的长方形,标注长$a+b$,宽$a-b$。
图③:从L形右上角(小正方形右上角)向左下方作斜向虚线(剪切线)至小正方形左下角,将L形分为两个直角梯形,每个梯形上底为$b$、下底为$a$、高为$(a - b)$;将两个梯形拼接为长$(a + b)$、宽$(a - b)$的长方形,标注长$a+b$,宽$a-b$。
(2)选择图②的拼法验证平方差公式:
① 计算原图形面积:原图形是边长为$a$的正方形剪去边长为$b$的小正方形,根据面积差可得$S_{原}=a^2 - b^2$。
② 计算剪拼后长方形面积:拼后长方形的长为$(a + b)$,宽为$(a - b)$,根据长方形面积公式可得$S_{拼}=(a + b)(a - b)$。
③ 由于剪拼过程中图形面积不变,即$S_{原}=S_{拼}$,因此$(a + b)(a - b) = a^2 - b^2$,平方差公式得证。
【答案】
(1)剪拼示意图如上述解析所示;
(2)以图②为例,验证过程:原图形面积为$a^2 - b^2$,剪拼后长方形面积为$(a + b)(a - b)$,因剪拼前后面积相等,故$(a + b)(a - b) = a^2 - b^2$。
【知识点】
平方差公式验证,图形剪拼,面积不变性
【点评】
本题通过图形剪拼直观验证平方差公式,考查了对图形面积的理解与动手操作能力,核心是抓住剪拼前后面积不变的原理,结合正方形、长方形的面积公式完成推导,有助于加深对平方差公式的几何意义的理解。
【难度系数】
0.6