第一篇:高中數(shù)學(xué)《圓參數(shù)方程的應(yīng)用》教案 新人教A版選修4
圓參數(shù)方程的應(yīng)用
教學(xué)目標(biāo):
知識與技能:利用圓的幾何性質(zhì)求最值(數(shù)形結(jié)合)過程與方法:能選取適當(dāng)?shù)膮?shù),求圓的參數(shù)方程
情感、態(tài)度與價值觀:通過觀察、探索、發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)造性過程,培養(yǎng)創(chuàng)新意識。教學(xué)重點(diǎn):會用圓的參數(shù)方程求最值。教學(xué)難點(diǎn):選擇圓的參數(shù)方程求最值問題.授課類型:復(fù)習(xí)課
教學(xué)模式:啟發(fā)、誘導(dǎo)發(fā)現(xiàn)教學(xué).教學(xué)過程:
一、最值問題
221.已知P(x,y)圓C:x+y-6x-4y+12=0上的點(diǎn)。
y(1)求 x 的最小值與最大值
(2)求x-y的最大值與最小值
222.圓x+y=1上的點(diǎn)到直線3x+4y-25=0的距離最小值是
;
/222.圓(x-1)+(y+2)=4上的點(diǎn)到直線2x-y+1=0的最短距離是_______;
223.過點(diǎn)(2,1)的直線中,被圓x+y-2x+4y=0截得的弦:
為最長的直線方程是_________;為最短的直線方程是__________;
224.若實(shí)數(shù)x,y滿足x+y-2x+4y=0,則x-2y的最大值為
;
二、參數(shù)法求軌跡
21)一動點(diǎn)在圓x+y=1上移動,求它與定點(diǎn)(3,0)連線的中點(diǎn)的軌跡方程
2)已知點(diǎn)A(2,0),P是x+y=1上任一點(diǎn),?AOP的平分線交PA于Q點(diǎn),求Q點(diǎn)的軌
22跡.C.參數(shù)法
解題思想:將要求點(diǎn)的坐標(biāo)x,y分別用同一個參數(shù)來表示
22例題:1)點(diǎn)P(m,n)在圓x+y=1上運(yùn)動, 求點(diǎn)Q(m+n,2mn)的軌跡方程
22242)方程x+y-2(m+3)x+2(1-4m)y+16m+9=0.若該方
程表示一個圓,求m的取值范圍和圓心的軌跡方程。
三、小結(jié):本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容要求掌握 1.用圓的參數(shù)方程求最值;
2.用參數(shù)法求軌跡方程,消參。
四、作業(yè):
第二篇:高中數(shù)學(xué)《1.2.1排列》教案4 新人教A版選修2-3
高中新課程數(shù)學(xué)(新課標(biāo)人教A版)選修2-3《1.2.1排列》
教案4
例5.(1)7位同學(xué)站成一排,共有多少種不同的排法?
解:問題可以看作:7個元素的全排列A77=5040.
(2)7位同學(xué)站成兩排(前3后4),共有多少種不同的排法?
解:根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理:7×6×5×4×3×2×1=7!=5040.
(3)7位同學(xué)站成一排,其中甲站在中間的位置,共有多少種不同的排法?
解:問題可以看作:余下的6個元素的全排列——A66=720.
(4)7位同學(xué)站成一排,甲、乙只能站在兩端的排法共有多少種?
解:根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理:第一步 甲、乙站在兩端有A22種;
第二步 余下的5名同學(xué)進(jìn)行全排列有A55種,所以,共有A22?A55=240(5)7位同學(xué)站成一排,甲、乙不能站在排頭和排尾的排法共有多少種?
解法1(直接法):第一步從(除去甲、乙)其余的5位同學(xué)中選2位同學(xué)站在排頭和排尾有A5種方法;第二步從余下的5位同學(xué)中選5位進(jìn)行排列(全排列)有A5種方法,所以
25一共有A5A5=240025
解法2:(排除法)若甲站在排頭有A6種方法;若乙站在排尾有A6種方法;若甲站在排頭且乙站在排尾則有A5種方法,所以,甲不能站在排頭,乙不能排在排尾的排法共有A7-2A6+A5=2400種.
說明:對于“在”與“不在”的問題,常常使用“直接法”或“排除法”,對某些特殊元素可例6.從10個不同的文藝節(jié)目中選6個編成一個節(jié)目單,如果某女演員的獨(dú)唱節(jié)目一定665765不能排在第二個節(jié)目的位置上,則共有多少種不同的排法?
15解法一:(從特殊位置考慮)A9A9?136080;
56解法二:(從特殊元素考慮)若選:5?A9;若不選:A9,56則共有5?A9?A9?136080種;
65解法三:(間接法)A10?A9?136080
第三篇:高中數(shù)學(xué) 《圓與方程》教案
圓的一般方程
一、教學(xué)目標(biāo)(一)知識教學(xué)點(diǎn)
使學(xué)生掌握圓的一般方程的特點(diǎn);能將圓的一般方程化為圓的標(biāo)準(zhǔn)方程從而求出圓心的坐標(biāo)和半徑;能用待定系數(shù)法,由已知條件導(dǎo)出圓的方程.
(二)能力訓(xùn)練點(diǎn)
使學(xué)生掌握通過配方求圓心和半徑的方法,熟練地用待定系數(shù)法由已知條件導(dǎo)出圓的方法,熟練地用待定系數(shù)法由已知條件導(dǎo)出圓的方程,培養(yǎng)學(xué)生用配方法和待定系數(shù)法解決實(shí)際問題的能力.
(三)學(xué)科滲透點(diǎn)
通過對待定系數(shù)法的學(xué)習(xí)為進(jìn)一步學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)知識和基本方法打下牢固的基礎(chǔ).
二、教材分析
1.重點(diǎn):(1)能用配方法,由圓的一般方程求出圓心坐標(biāo)和半徑;(2)能用待定系數(shù)法,由已知條件導(dǎo)出圓的方程.
(解決辦法:(1)要求學(xué)生不要死記配方結(jié)果,而要熟練掌握通過配方求圓心和半徑的方法;(2)加強(qiáng)這方面題型訓(xùn)練.)2.難點(diǎn):圓的一般方程的特點(diǎn).
(解決辦法:引導(dǎo)學(xué)生分析得出圓的一般方程的特點(diǎn),并加以記憶.)3.疑點(diǎn):圓的一般方程中要加限制條件D2+E2-4F>0.(解決辦法:通過對方程配方分三種討論易得限制條件.)
三、活動設(shè)計(jì)
講授、提問、歸納、演板、小結(jié)、再講授、再演板.
四、教學(xué)過程(一)復(fù)習(xí)引入新課
前面,我們已討論了圓的標(biāo)準(zhǔn)方程(x-a)2+(y-b)2=r2,現(xiàn)將展開可得x2+y2-2ax-2by+a2+b2-r2=0.可見,任何一個圓的方程都可以寫成x2+y2+Dx+Ey+F=0.請大家思考一下:形如x2+y2+Dx+Ey+F=0的方程的曲線是不是圓?下面我們來深入研究這一方面的問題.復(fù)習(xí)引出課題為“圓的一般方程”.
(二)圓的一般方程的定義
1.分析方程x3+y2+Dx+Ey+F=0表示的軌跡 將方程x2+y2+Dx+Ey+F=0左邊配方得:
(1)(1)當(dāng)D2+E2-4F>0時,方程(1)與標(biāo)準(zhǔn)方程比較,可以看出方程
半徑的圓;
(3)當(dāng)D2+E2-4F<0時,方程x2+y2+Dx+Ey+F=0沒有實(shí)數(shù)解,因而它不表示任何圖形. 這時,教師引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)方程x2+y2+Dx+Ey+F=0的軌跡分別是圓、法.
2.圓的一般方程的定義
當(dāng)D2+E2-4F>0時,方程x2+y2+Dx+Ey+F=0稱為圓的一般方程.
同時強(qiáng)調(diào):由圓的一般方程求圓心坐標(biāo)和半徑,一般用配方法,這要熟練掌握. 例2 求過三點(diǎn)O(0,0)、A(1,1)、B(4,2)的圓的方程. 解:設(shè)所求圓的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,由O、A、B在圓上,則有
解得:D=-8,E=6,F(xiàn)=0,故所求圓的方程為x2+y2-8x+6=0. 例2小結(jié):
1.用待定系數(shù)法求圓的方程的步驟:
(1)根據(jù)題意設(shè)所求圓的方程為標(biāo)準(zhǔn)式或一般式;(2)根據(jù)條件列出關(guān)于a、b、r或D、E、F的方程;
(3)解方程組,求出a、b、r或D、E、F的值,代入所設(shè)方程,就得要求的方程. 2.關(guān)于何時設(shè)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,何時設(shè)圓的一般方程:一般說來,如果由已知條件容易求圓心的坐標(biāo)、半徑或需要用圓心的坐標(biāo)、半徑列方程的問題,往往設(shè)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;如果已知條件和圓心坐標(biāo)或半徑都無直接關(guān)系,往往設(shè)圓的一般方程.再看下例: 例3 求圓心在直線 l:x+y=0上,且過兩圓C1∶x2+y2-2x+10y-24=0和C2∶x2+y2+2x+2y-8=0的交點(diǎn)的圓的方程.
(0,2).
設(shè)所求圓的方程為(x-a)2+(y-b)2=r2,因?yàn)閮牲c(diǎn)在所求圓上,且圓心在直線l上所以得方程組為
故所求圓的方程為:(x+3)2+(y-3)2=10. 這時,教師指出:
(1)由已知條件容易求圓心坐標(biāo)、半徑或需要用圓心的坐標(biāo)、半徑列方程的問題,往往設(shè)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.
(2)此題也可以用圓系方程來解: 設(shè)所求圓的方程為:
x2+ y2-2x+10y-24+λ(x2+y2+2x+2y-8)=0(λ≠-1)整理并配方得:
由圓心在直線l上得λ=-2.
將λ=-2代入所假設(shè)的方程便可得所求圓的方程為x2+y2+6x-6y+8=0.此法到圓與圓的位置關(guān)系中再介紹,此處為學(xué)生留下懸念. 的軌跡,求這個曲線的方程,并畫出曲線. 此例請兩位學(xué)生演板,教師巡視,并提示學(xué)生:
(1)由于曲線表示的圖形未知,所以只能用軌跡法求曲線方程,設(shè)曲線上任一點(diǎn)M(x,y),由求曲線方程的一般步驟可求得;
(2)應(yīng)將圓的一般方程配方成標(biāo)準(zhǔn)方程,進(jìn)而得出圓心坐標(biāo)、半徑,畫出圖形.(五)小結(jié)
1.圓的一般方程的定義及特點(diǎn); 2.用配方法求出圓的圓心坐標(biāo)和半徑;
第四篇:高中數(shù)學(xué) 第2章《參數(shù)方程》教案 新人教版選修4-4
參數(shù)方程
考點(diǎn)要求 了解參數(shù)方程的定義。分析直線,圓,圓錐曲線的幾何性質(zhì)。會選擇適當(dāng)?shù)膮?shù),寫出他們的參數(shù)方程。并理解直線參數(shù)方程標(biāo)準(zhǔn)形式中參數(shù)的意義。3掌握曲線的參數(shù)方程與普通方程的互化。
考點(diǎn)與導(dǎo)學(xué)
1參數(shù)方程的定義:在取定的坐標(biāo)系中。如果曲線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)x,y都是某個變量t的函數(shù)?x?f(t)(t?T)
(1)?y?g(t)?這里T是f(t),g(t)的公共定義域。并且對于t的每一個允許值。由方程(1)所確定的點(diǎn)
M(x,y)。都在這條曲線上;那么(1)叫做這條曲線的參數(shù)方程,輔助變數(shù)t叫做參數(shù)。
2過點(diǎn)p0(x0,y0),傾斜角為?的直線l的參數(shù)方程 ?x?x0?tcos?(錯誤!未找到引用源。)??y?y0?tsin?(t為參數(shù))
(錯誤!未找到引用源。)通常稱(錯誤!未找到引用源。)為直線l的參數(shù)方程的標(biāo)準(zhǔn)形式。其中t表示p0(x0,y0),到l上一點(diǎn)p(x,y)的有向線段p0p的數(shù)量。
t>0時,p在p0上方或右方;t<0時,p在p0下方或左方,t=0時,p與p0重合。?x?x0?at(錯誤!未找到引用源。)直線的參數(shù)方程的一般形式是:?(t為參數(shù))
y?y?bt0?這里直線l的傾斜角?的正切tan??ab(??0或??90時例外)。當(dāng)且僅當(dāng)a?b?10022且b>0時.(1)中的t才具有(錯誤!未找到引用源。)中的t所具有的幾何意義。2 圓的參數(shù)方程。
?x?x0?rcos?圓心在點(diǎn)o(x0,y0),半徑為r的圓的參數(shù)方程是?(?為參數(shù))
y?y?rsin?0?'3 橢圓xa22?yb22?x?acos??1的參數(shù)方程。?(?為參數(shù))
y?bsin??4 雙曲線xa22?yb22?x?asec??1的參數(shù)方程:?(?為參數(shù))
?y?btan?5 拋物線y2?x?2pt2?2px的參數(shù)方程。?(t為參數(shù))
y?2pt?用心
愛心
專心
?x?1?2t例1 已知某曲線C的參數(shù)方程為?(其中t是參數(shù),a?R),點(diǎn)M(5,4)在該曲2y?at?線上。(1)求常數(shù)a;(2)求曲線C的普通方程。
例2 圓M的參數(shù)方程為x2?y2?4Rxcos??4Rysin??3R2?0(R>0).(1)求該圓的圓心的坐標(biāo)以及圓M的半徑。(2)當(dāng)R固定,?變化時。求圓心M的軌跡。并證明此時不論?取什么值,所有的圓M都外切于一個定圓。例3已知A,B分別是橢圓
x236?y29?1的右頂點(diǎn)和上頂點(diǎn),動點(diǎn)C在該橢圓上運(yùn)動,求?ABC的重心的軌跡的普通方程。
例4求經(jīng)過點(diǎn)(1,1)。傾斜角為135的直線截橢圓〔解題能力測試〕
1?x?(a???21 已知某條曲線的參數(shù)方程為:??y?1(a??2?1a1a)0x24?y2?1所得的弦長。
其中a是參數(shù)。則該曲線是())A 線段
B 圓
C 雙曲線的一部分
D 圓的一部分
2??x?3t?22 已知某條曲線的參數(shù)方程為?(0?t?5)則該曲線是()
2??y?t?1A 線段
B 圓弧
C 雙曲線的一支
D 射線 3實(shí)數(shù)x,y滿足x216?y29?1,則z?x?y的最大值為:
;最小值為。
4已知直線l的斜率為k??1.經(jīng)過點(diǎn)M0(2,?1)。點(diǎn)M在直線上,以????的數(shù)量t為MM0參數(shù).則直線l的參數(shù)方程為:。
?x?1?tsin??5 已知直線l的參數(shù)方程是?(t為參數(shù))其中實(shí)數(shù)?的范圍是(,?)。
2?y??2?tcos?則直線l的傾斜角是:。
〔潛能強(qiáng)化訓(xùn)練〕
?x?sin?1 在方程?(?為參數(shù))所表示的曲線上的一點(diǎn)的坐標(biāo)為()
y?cos2??A(2,?7)
B(,)
C(,)
D(1,0)
3322212112下列參數(shù)方程(t為參數(shù))與普通方程x?y?0表示同一曲線的方程是()
用心
愛心
專心
?x?cost?x?tA ?
B ?
C 2?y?cost?y?t?x?tant?1?cos2t
D ??y?1?cos2t??x?tant?1?cos2t ??y?1?cos2t??x?2cos?3 直線3x?4y?9?0與圓?(?為參數(shù))的位置關(guān)系是()
y?2sin??A 相切
B 相離
C 直線過圓心
D 相交但直線不過圓心。4 設(shè)直線??x?1?tcos??y?2?tsin?(t為參數(shù))。如果?為銳角,那么直線l1到直線l2:x?1?0 的角是()A ?2??
B ?2??
C ?
D ???
x25 過點(diǎn)(1,1),傾斜角為135的直線截橢圓
o4?y2?1所得的弦長為()
A 22B ?x?425
C
2D
325 雙曲線?3tan?(?為參數(shù)),那么它的兩條漸近線所成的銳角是:。
?y?sec??x?sin2?7 參數(shù)方程?(?為參數(shù))表示的曲線的普通方程是:。
y?sin??cos??28 已知點(diǎn)M(2,1)和雙曲線x?y22求以M為中點(diǎn)的雙曲線右支的弦AB所在直線l的?1,方程。已知橢圓的中心在原點(diǎn)。焦點(diǎn)在y軸上且長軸長為4,短軸長為2。直線l的參數(shù)方程為
?x?t??y?m?2t(t為參數(shù))。當(dāng)m為何值時,直線l被橢圓截得的弦長為6?
10、求橢圓x216?y212?1上的點(diǎn)到直線?:x?2y?12?0的最大距離和最小距離。
〔知識要點(diǎn)歸納〕
1. 參數(shù)方程是以參變量為中介來表示曲線上點(diǎn)的坐標(biāo)的方程,是曲線在同一坐標(biāo)系下的一種表示形式,而且有的參數(shù)還有幾何意義或物理意義。
2. 面臨一個軌跡問題,如何選擇參數(shù)?如何用參數(shù)?是主要問題,必須在學(xué)習(xí)過程中深刻去
用心
愛心
專心
領(lǐng)會。
3. 在參數(shù)方程與普通方程互化過程中,要注意等價性。
?1?2t?5?t?2解:(1)由題意可知有?2故 ? ∴a?1
a?1??at?4?x?1?2tx?1(2)由已知及(1)可得,曲線C的方程為?由第一個方程得代入第二個t?22?y?t方程得:y?(x?12)。即(x?1)22?4y為所求。
〔點(diǎn)評〕 參數(shù)方程化為普通方程的關(guān)鍵是消參數(shù),并且要保證等價性。若不可避免地破壞了同解變形,則一定要通過x?f(t),y?g(t)。根據(jù)t的取值范圍導(dǎo)出x,y的取值范圍。解:(1)依題意得 圓M的方程為(x?2Rcos?)2?(y?2Rsin?)2?R2 故圓心的坐標(biāo)為M(2Rcos?,2Rsin?).半徑為R。
?x?2Rcos?(2)當(dāng)?變化時,圓心M的軌跡方程為?(其中?為參數(shù))兩式平方相加得
y?2Rsin??x?y22?4R。所以所有的圓M的軌跡是圓心在原點(diǎn)。半徑為2R的圓
222由于(2Rcos?)?(2Rsin?)(2Rcos?)?(2Rsin?)222?2R?3R?R?2R?R?R所以所有的圓M都和定圓x2?y2?R2外22切,和定圓x?y?9R內(nèi)切。
〔點(diǎn)評〕本題中所給的方程中含有多個參數(shù),像這樣的問題有時容易分不清哪個是真正的參數(shù),究竟在具體的題目中哪個是真正的參數(shù)應(yīng)視題目給定的條件,分清參數(shù)。解:由動點(diǎn)C在橢圓上運(yùn)動,可設(shè)C的坐標(biāo)為(6cos?,3sin?),點(diǎn)G的坐標(biāo)為(x,y).依題意可知:A(6,0),B(0,3)由重心坐標(biāo)公式可知
6?0?6cos??x??2?2cos??x?2??cos?(1)??322 由此得:(1)?(2)得 ??2?y?1?sin?(2)?y?0?3?3sin??1?sin???3?(x?2)422?(y?1)?1即為所求。
〔點(diǎn)評〕錯誤!未找到引用源。本題的解法體現(xiàn)了橢圓的參數(shù)方程對于解決相關(guān)問題的優(yōu)越性。運(yùn)用參數(shù)方程顯得很簡單。運(yùn)算更簡便。常用于解決有關(guān)最值問題。錯誤!未找到引用
用心
愛心
專心
源。“平方法”是消參的常用方法。
?2t?x?1??2解:由條件可知直線的參數(shù)方程是:?(t為參數(shù))代入橢圓方程可得:
2?y?1?t?2?2242(1?t)?(1?22t)?1 即252t?32t?1?0設(shè)方程的兩實(shí)根分別為t1,t2。
2?62?t1?t2???5則?則直線截橢圓的弦長是 t1?t2??tt?212?5?(t1?t2)?4t1t2?2625
〔點(diǎn)評〕利用直線參數(shù)方程的幾何意義求弦長的常用方法。但必須注意:直線的參數(shù)方程必?x?x0?at須是標(biāo)準(zhǔn)形式。即 ?(t為參數(shù))當(dāng)a2?b2?1且b>0時才是標(biāo)準(zhǔn)形式。若不滿?y?y0?btb2足a2?b2?1且b>0兩個條件。則弦長為 d=1?()t1?t2
a
四、參數(shù)方程
〔解題能力測試〕
?2x?2?t?3??2?? 1.C
2、A 3、5,-5
4、? 5、22?y??1?t??2〔潛能強(qiáng)化訓(xùn)練〕
1、C
2、D
3、C
4、B
5、B 6、60
7、y?x?1(?1?x?1)455455028、4x?y?9?0
9、m??
10、dmax?45dmin?
用心
愛心
專心
第五篇:21《參數(shù)方程的概念--曲線的參數(shù)方程》教案(新人教選修4-4)(精)[定稿]
曲線的參數(shù)方程
教學(xué)目標(biāo)
1.通過圓及彈道曲線的參數(shù)方程的建立,使學(xué)生理解參數(shù)方程的概念,初步掌握求曲線的參數(shù)方程的思路. 2.通過彈道曲線的參數(shù)方程的建立及選取不同參數(shù)建立圓的參數(shù)方程,培養(yǎng)學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)能力以及解決實(shí)際問題的能力.
3.從彈道曲線的方程的建立,對學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)的返璞歸真教育,使學(xué)生體會數(shù)學(xué)來源于實(shí)踐的真諦,幫助學(xué)生樹立空間和時間是運(yùn)動物體的形式這一辯證唯物主義觀點(diǎn). 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
曲線參數(shù)方程的探求及其有關(guān)概念是本節(jié)課的重點(diǎn);難點(diǎn)是彈道曲線參數(shù)方程的建立. 教學(xué)過程
師:滿足什么條件時,一個方程才能稱作曲線的方程,而這條曲線才能夠稱作方程的曲線? 生:1.必須同時滿足兩個條件:(1)曲線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)都是這個方程的解;(2)同時以這個方程的第一組解作為坐標(biāo)的點(diǎn)都在曲線上.那么,這個方程就稱作曲線的方程,而這條曲線就稱作這個方程的曲線. 師:請寫出圓心在原點(diǎn),半徑為r的圓O的方程,并說明求解方法.
(師板書——⊙O:)師:求圓的方程事實(shí)上是探求圓上任一點(diǎn)M(x,y)的橫、縱坐標(biāo)之間的關(guān)系式.能用別的方法來探x、y之間的關(guān)系嗎? 生:……
師:(誘導(dǎo)一下)不用剛才的方法給我們直接求x、y的關(guān)系帶來了困難,能否考慮用間接的方法來求?即在x、y之間是否能建立一座橋梁,使之聯(lián)系起來?(計(jì)算機(jī)演示動畫,如圖3-1)
師:驅(qū)使M運(yùn)動的因素是什么? 生:旋轉(zhuǎn)角θ.師:當(dāng)我們把x軸作為θ角始邊,并使OM繞O點(diǎn)逆時針旋轉(zhuǎn),請考慮θ在什么范圍內(nèi)取值就可以形成整個圓了?
生:
師:至此x、y之間的關(guān)系已通過θ聯(lián)系起來了,誰能具體地說說它們之間的關(guān)系?
生3:
(c∈[0,2π],θ為變量,r為常數(shù))
(生3敘述,師板書)師:①式是⊙O的方程嗎? 生4:①式是⊙O的方程.師:請說明理由.生4:(生4敘述,師板書)(1)任取⊙O上一點(diǎn),顯然滿足方程①;,總存在,由三角函數(shù)定義知
(2)任取, 由①得即M(). 所以
所以
M在⊙O上.由(1)、(2)知①是⊙O的方程..
師:既然①是⊙O的方程,那么它應(yīng)該和生:能,消去θ即可.
是一致的,兩者能統(tǒng)一起來嗎?
師:這里,我們從另一個角度重新審視了圓,通過第三個變量θ把圓上任意一點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)x、y聯(lián)系了起來,獲得了圓的方程的另一種形式.通過間接的方法把某兩個變量聯(lián)系起來的例子不僅幾何中有,在生產(chǎn)實(shí)踐、軍事技術(shù)、工程建設(shè)中也有.特別在兩個變量之間的直接關(guān)系不易建立時,常用間接的方法將它們聯(lián)系起來.請同學(xué)們再看一個例子.炮兵在射擊目標(biāo)時,需要考慮炮彈的飛行軌跡、射程等等.現(xiàn)在,我們假設(shè)一個炮兵射擊目標(biāo),炮彈的發(fā)射角為α,發(fā)射的初速度為ν0.請同學(xué)們幫他求出彈道曲線的方程。(不計(jì)空氣阻力)
師:同學(xué)們是否知道炮彈飛行軌跡的形狀?請同學(xué)們大概地畫一下.(師從同學(xué)們畫出的圖形中,選出一種畫在黑板上,如圖3-2.)
師:一般同學(xué)們都知道是軌物線的一段.現(xiàn)在的問題就是怎樣求彈道曲線的方程(即點(diǎn)的軌跡方程),請思考求點(diǎn)的軌跡方程的首要工作是什么? 生:建系.師:怎樣建系?(請同學(xué)們自行建系)
(師將同學(xué)們4種不同的建系方式依樣畫在黑板上或用投影儀直接打出。如圖3-3-(1)、(2)、(3)、(4))
師:怎樣建系由我們自己決定,然而我們總希望建立的坐標(biāo)系較合乎常理,且使問題的求解方便一些,方程簡單一些.現(xiàn)在請同學(xué)們從上述4種建系方式中選擇較恰當(dāng)?shù)囊环N.生:(較一致地否定了(1)、(2),對(3)、(4)眾說紛紜.)
師:(引導(dǎo)學(xué)生作常規(guī)分析)炮彈飛行與時間t有關(guān),當(dāng)t=0時,炮彈還在炮口位置,它是炮彈飛行的初始位置(起始點(diǎn)),這個起始點(diǎn)放在坐標(biāo)系的什么位置才較好地合乎常理呢?
生:放在原點(diǎn)位置,即取炮口為原點(diǎn),水平方向?yàn)閤軸,建立直角坐標(biāo)系,因此選圖3-3(4).師:坐標(biāo)系建立起來了,接著該做什么了呢? 生:設(shè)標(biāo),設(shè)炮彈發(fā)射后的位置為M(x,y).師:下面該進(jìn)行哪一步了? 生:列式.師:怎么列?x與y之間的直接關(guān)系明顯嗎? 生:不明顯.師:那么怎樣把x、y之間的關(guān)系聯(lián)系起來呢?
生5:像剛才用第三變量θ表示圓上任一點(diǎn)的坐標(biāo)x、y之間的關(guān)系一樣,通過間接的辦法把x、y聯(lián)系起來.師:很好!那么這里的第三變量是什么呢?它又能怎樣把x、y聯(lián)系起來呢?
生5:剛才圓上點(diǎn)M是依賴于角θ的運(yùn)動而運(yùn)動的,第三變量就選擇了θ,我想這里要把x、y之間的關(guān)系建立起來,也要分析一下炮彈的運(yùn)動方式,看看炮彈的位置是依賴于哪個量的變化而變化的.師:非常好!讓我們一起來分析炮彈的運(yùn)動方式.這里,炮彈的運(yùn)動實(shí)際上是物理學(xué)中的斜拋運(yùn)動.炮彈在水平方向作勻速直線運(yùn)動,在豎直方向上作豎直上拋運(yùn)動(由于受重力作用,炮彈作初速度不為零的勻速直線運(yùn)動).顯然在x、y分別是炮彈飛行過程中的水平位移和豎直位移(豎直高度),因此“怎樣列式”事實(shí)上是解決如何刻畫水平位移和豎直位移的問題.故應(yīng)考慮運(yùn)動物體的位移與哪些量有關(guān).生:和速度、時間有關(guān).師:這里既有水平位移,又有豎直位移,那么在水平方向的初速度和豎直方向的初速度分別是多少? 生6:(如圖3-4)在水平方向的初速度是ν0cosα,在豎直方向的初速度是ν0cosα.(生6口述,師標(biāo)在圖3-4上)
師:時間有嗎? 生:沒有.師:怎么辦? 生:設(shè)出來,設(shè)為t.師:現(xiàn)在能分別求x和y了嗎?
生6:能!師:能對豎直方向上的位移作一解釋嗎?
.
生7:在豎直方向上,炮彈作豎直上拋運(yùn)動,即炮彈受重力的作用作初速度不為零的勻減速直線運(yùn)動.所以
.
師:這里我們把水平位移和豎直位移都用時間t表示出來了,即把x、y都表示成了t的函數(shù),t是否應(yīng)該有一個確定的范圍? 生:有,令y=0,故0≤t≤.
師:當(dāng)生:剛落地.時,炮彈運(yùn)動到什么位置了?
師:不錯!是炮彈的落地時刻,為書寫方便,我們記, 則:(0≤t≤T)
②
師:(挑戰(zhàn)性的)這個方程組表示的是彈道曲線的方程嗎? 生:是.師:誰能簡要地作一下說明?
生8:顯然,任給軌跡上一點(diǎn),由方程組的建立過程知其坐標(biāo)x0、y0適合方程組;反之當(dāng)t在內(nèi)任取某一個值時,由方程組②就可確定當(dāng)時炮彈所在位置(即表示炮彈的點(diǎn)在曲線上).故②就是炮彈飛行的軌跡方程.師:很好!前面我們舉了兩個例子,這兩個方程組有一個共同的特點(diǎn),就是曲線上的點(diǎn)的坐標(biāo)之間的關(guān)系不是直接的,而是通過第三個變量間接地聯(lián)系起來的.例1中旋轉(zhuǎn)角θ參與了方程組的建立,且x、y都是θ的函數(shù);例2中時間t參與了方程組的建立,且x、y都是t的函數(shù).這些特點(diǎn)是以前建立的直接反映x、y關(guān)系的方程所不具備的,它和我們以前所熟悉的曲線的方程表達(dá)形式是不一樣的,誰能給這樣的曲線方程起個名字嗎?
生:參數(shù)方程.(師隨即寫出課題——參數(shù)方程,指出聯(lián)系x、y之間關(guān)系的變數(shù)叫做參變數(shù),簡稱參數(shù).)
師:例1中我們看到圓上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)x、y,都是參數(shù)θ的函數(shù),且對于內(nèi)的任意一個θ值,由①所確定的點(diǎn)M(x、y)都在圓上;例2中,我們看到炮彈的任意一個位置,即軌跡上任一點(diǎn)的坐標(biāo)x、y都是t的函數(shù),且對于任一個t的允許值,由②確定的點(diǎn)M(x、y)都在軌跡上.這樣的方程我們剛才稱它為參數(shù)方程,誰能通過剛才的例子,歸納出一般曲線的參數(shù)方程的定義?
生9:(定義)在給定的坐標(biāo)系中,如果曲線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)x、y都是某個變數(shù)t的函數(shù)③且對于t的每一個允許值,由③所確定的點(diǎn)M(x、y)都在這條曲線上,則③就叫做這條曲線的參數(shù)方程,t稱作參變數(shù),簡稱參數(shù).(生9途述,師板書)
師:相對于參數(shù)方程來說,以前的方程是有所不同的(顯得那樣的普通).為了區(qū)別起見,我們把以前學(xué)過的方程稱作曲線的普遍方程.師:從上面兩個例子看出,參數(shù)可以有明確的幾何意義(例子中的旋轉(zhuǎn)角θ——,主何的也可以有顯的物理意義(例2中的時間t——物理的.)事實(shí)上,除此之外,還可以是沒有明顯意義的變數(shù),即使是同一條曲線,也可以用不同的變數(shù)作參數(shù).請同學(xué)們考慮,在例1中還可以用什么變數(shù)作參數(shù)? 生10:設(shè)弧長l為參數(shù),由于l=rθ,故θ=lr,所以(l是參數(shù),0≤l≤2πr).(生10敘述,師板書)
師:還可以用別的變數(shù)作參數(shù)嗎? 生:……
師:(點(diǎn)撥一下)前面我們用旋轉(zhuǎn)角θ作為參數(shù),θ可以用什么表示?
生11:明白了,可設(shè)M的角速度為ω,運(yùn)動所用時間為t,旋轉(zhuǎn)角為θ,則θ=ωt.所以(t為參數(shù),0≤t≤.(生11敘述,師板書)
師:曲線參數(shù)方程的建立,不但能使曲線上點(diǎn)的坐標(biāo)較容易通過參數(shù)聯(lián)系起來,同時某些情況下還可較好地反映變數(shù)的實(shí)際意義,如例2中,x 表示炮彈飛行的水平位移,y表示炮彈飛行的豎直高度.能求出炮彈的最大水平射程和相應(yīng)的最大豎直高度嗎? 生:能!
師:請一位同學(xué)具體說說.生12:上面曾求得炮彈落地時刻t=2ν0sinα g, 當(dāng)t=2ν0sinα g時,x=v0cosα·g 2v0sinα g=v0sin2α g, 當(dāng)2α=π 2,即α=π 4時,x最大=ν
202 g.此時,即當(dāng)α=π 4,t=ν0sinα g時,y最大=ν0sinα·ν0sinα g-12gv0sinα g= v0sinα 2g=v0(2 2)2g=v0 4g.(生12敘述,師板書)師:今天這節(jié)課上,通過兩個具體問題的研究,我們自行給出了參數(shù)方程的定義(口述),并且明確了參數(shù)的意義(結(jié)合例題口述),初步掌握了求曲線參數(shù)方程的思路.通過彈道曲線參數(shù)方程的探求,使我們體會到了數(shù)學(xué)源于實(shí)踐,又服務(wù)于實(shí)踐的真諦,培養(yǎng)了我們善于思考,勇于探索的精神.今天的作業(yè)——第120頁第1題.設(shè)計(jì)說明
1.未來社會對人才素質(zhì)的要求越來越高.高素質(zhì)人才的培養(yǎng)對學(xué)校教育提出了更高的要求.由于人的素質(zhì)是多方面的,因此課堂教學(xué)的目的不但要向?qū)W生傳授科學(xué)知識,而且還要努力發(fā)展學(xué)生的思維,提高學(xué)生的能力,培養(yǎng)學(xué)生的個性品質(zhì).顯然這種多元化的教學(xué)目標(biāo)對于全面提高學(xué)生的素質(zhì)有著重要的作用.本節(jié)課的3個教學(xué)目標(biāo)正是據(jù)于這樣的思考而制定的.2.這節(jié)課按如下6個步驟逐漸展開:(1)圓的參數(shù)方程;(2)彈道曲線的參數(shù)方程; ①請學(xué)生幫助炮兵求彈道曲線的方程; ②讓學(xué)生由熟悉的感知事實(shí)得抽象的幾何圖形; ③選擇原點(diǎn),恰當(dāng)建系;
2④分析炮彈運(yùn)動方式,恰當(dāng)選擇參數(shù); ⑤建立方程,檢驗(yàn)二性(純粹性,完備性);(3)參數(shù)方程的一般定義;
(4)兩個例子的進(jìn)一步研究(兼作例題);(5)課堂小結(jié);(6)布置作業(yè).主要據(jù)于如下理由:
相對于彈道曲線來說,學(xué)生對圓感到既熟悉,又簡單.從簡單而又熟悉的圓開始研究,符合循序漸進(jìn)的原則,縮短了學(xué)生思維的“跨度/加快了學(xué)生思維的步伐,為學(xué)生利用類比的方法,進(jìn)一步研究彈道曲線的方程(參數(shù)方程),提供了可參照的“樣本”.這對于發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的合情推理能力都是十分有益的.在探求彈道曲線的參數(shù)方程中,如果按教材中直接取炮口為原點(diǎn),水平方向?yàn)閤軸,建立直角坐標(biāo)系,并直接由物理學(xué)中的勻速直線運(yùn)動和豎直上拋運(yùn)動的位移公式得參數(shù)方程
(t為參數(shù)),那么,2(2)中的①、②、③、④步均可省略.這種直接地把知識和盤托出的教法(其實(shí)是“奉送”)確能使課堂上節(jié)約不少時間,然而對于激發(fā)學(xué)生數(shù)學(xué)的應(yīng)用意義,發(fā)揮學(xué)生的主體參與,揭示知識的形成過程,誘發(fā)學(xué)生探索、發(fā)現(xiàn)新知識都起不到任何作用.這里插入步驟①、②、③、④,則充分調(diào)動了主體的積極性,各類學(xué)生都情不自禁地加入到探索、求知的行列.整個知識的形成過程,猶如“歷史在戲劇中的重演”,而學(xué)生正是這一“歷史劇”中的演員,教師則是導(dǎo)演.同時,學(xué)生還能從中品味發(fā)現(xiàn)新知識的樂趣,體會知識的應(yīng)用價值.常此以往,堅(jiān)持不懈,學(xué)生的素質(zhì)必將得到極大的提高.通過圓及彈道曲線的參數(shù)方程的特點(diǎn)分析,讓學(xué)生自行給分類方程命名,這種把命名權(quán)交給學(xué)生的做法極大地尊重了學(xué)生的主體地位,強(qiáng)化了學(xué)生的主體意識.在此基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生給出曲線參數(shù)方程的一般定義.旨在培養(yǎng)學(xué)生由具體到抽象的推理能力.第(4)步中,將兩個例子作了進(jìn)一步研究.通過對圓的參數(shù)方程的不同表述,使學(xué)生體會到對同一個問題,可以選取不同的變數(shù)作參數(shù).既培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)散思維的能力,又培養(yǎng)了學(xué)生優(yōu)化選擇的意識.而對炮彈最大水平射程和相應(yīng)的最大豎直高度的求解,一方面可使學(xué)生明了本題中通過參數(shù)t聯(lián)系起來的x、y的最大值,有著鮮明的實(shí)際意義(幾何的),另一方面又與前面提出的炮彈射擊目標(biāo)的例子中需要考慮的射程問題前后呼應(yīng),使學(xué)生領(lǐng)略到數(shù)學(xué)源于實(shí)踐又服務(wù)于實(shí)踐的真諦.