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關(guān)鍵詞:拋物線;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)設(shè)計(jì)
一、研究背景及意義
圓錐曲線是高中課程的重要內(nèi)容,拋物線是圓錐曲線之一,與之前學(xué)習(xí)的橢圓與雙曲線相比相對(duì)比較復(fù)雜。此外,拋物線在初中階段學(xué)習(xí)一元二次函數(shù)的時(shí)候接觸過,學(xué)習(xí)者很可能將拋物線錯(cuò)誤地定義為“二次函數(shù)的圖像”。因此,如何更好地講解《拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程》顯得尤為重要。
總結(jié)前人[1][2][3]所做的研究可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于拋物線的教學(xué)設(shè)計(jì)研究者大都是在傳統(tǒng)課堂的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?!稈佄锞€及其標(biāo)準(zhǔn)方程》這一節(jié)內(nèi)容難度較大,整節(jié)內(nèi)容需要學(xué)生充分理解和掌握的知識(shí)點(diǎn)比較多。因此,僅利用課堂上45分鐘時(shí)間,學(xué)生很難真正掌握這部分內(nèi)容。
翻轉(zhuǎn)課堂是教學(xué)流程變革所帶來的,教學(xué)環(huán)節(jié)包括課前、課中、課后三個(gè)主要教學(xué)環(huán)節(jié)以及評(píng)價(jià)、診斷兩個(gè)輔助教學(xué)環(huán)節(jié)[4]。利用“翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)行《拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程》教學(xué)。
通過課前,課中,課后這三階段的教學(xué),學(xué)生可以分步驟掌握這部分內(nèi)容;另外,可以反復(fù)觀看視頻加深對(duì)內(nèi)容的理解程度。這樣可以達(dá)到分解知識(shí)內(nèi)化的難度,增加知識(shí)內(nèi)化的次數(shù),從而有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)者更好的獲得知識(shí)。因此,在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式下研究拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程是具有一定意義的。
二、教學(xué)案例
(一)教材分析
《拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程》是選修2-1的第二章《圓錐曲線與方程》。教材內(nèi)容的順序是:曲線與方程-橢圓―雙曲線―拋物線??梢詼p少了學(xué)生的認(rèn)知障礙。
(二)學(xué)情分析
學(xué)生對(duì)拋物線的幾何圖形已經(jīng)有了直觀的認(rèn)識(shí)。并且對(duì)圓錐曲線的研究過程和研究方法有了一定的了解和認(rèn)識(shí)。
(三)教學(xué)目標(biāo)
(1)動(dòng)手實(shí)踐,體驗(yàn)拋物線的形成過程從中抽象出拋物線的幾何特征;(2)掌握拋物線的定義和標(biāo)準(zhǔn)方程;(3)進(jìn)一步感受類比,數(shù)形結(jié)合的重要思想方法;(4)感受拋物線的廣泛應(yīng)用與文化價(jià)值,體會(huì)數(shù)學(xué)美。
(四)教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):1.掌握拋物線的定義與相關(guān)概念;2.掌握拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程。
教學(xué)難點(diǎn):1.從拋物線的畫法中抽象概括出拋物線的定義;2.建立合適的坐標(biāo)軸求解拋物線的解析式。
(五)教學(xué)過程
1.課前教學(xué)過程的設(shè)計(jì)(問題引導(dǎo),觀看視頻)
(1)問題引人,溫故知新。
教師活動(dòng)1:思考以下幾個(gè)問題:?做出函數(shù) 的圖象。?求到點(diǎn)F(0,2)與直線l: 距離相等的點(diǎn)的軌跡方程,并作出其圖象。
設(shè)計(jì)意圖:激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
教師活動(dòng)2:根據(jù)學(xué)生的回答,對(duì)以上問題進(jìn)行總結(jié),并且提出新問題:我們可不可以把拋物線定義為二次函數(shù)的圖像呢?為什么?
設(shè)計(jì)意圖:糾正學(xué)生頭腦中“拋物線就是二次函數(shù)的圖像”這一錯(cuò)誤觀念。
(2)動(dòng)手操作,探究新知。
教師活動(dòng)3:提問:那么拋物線到底是如何形成的呢?播放微視頻(首先呈現(xiàn)生活中的拋物線,接著演示拋物線的形成過程,并給出操作步驟)。
設(shè)計(jì)意圖:調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高他們的動(dòng)手實(shí)踐能力。
教師活動(dòng)4:提出問題:1.在作圖過程中,直尺,三角板,筆尖,點(diǎn)F中,哪些沒有動(dòng)?哪些動(dòng)了?2.在作圖過程中,繩長(zhǎng),|AP|,|PF|,|CP|中,哪些量沒有變?哪些量變了?
設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)拋物線的幾何特征。
教師活動(dòng)6:提出問題:試著給拋物線下個(gè)定義。
2.課中教學(xué)設(shè)計(jì):(繼續(xù)探究,小組討論,觀看視頻)
(1)類比遷移,自主探究。
教師活動(dòng)1:給出拋物線的定義。提問:類比之前學(xué)過的橢圓以及雙曲線,試著選擇合適的坐標(biāo)系并求解拋物線的方程?
學(xué)生活動(dòng)1:學(xué)生自己選擇建系方式,并求出對(duì)應(yīng)的拋物線方程,然后小組討論,選出最佳建系方式,并求出其相應(yīng)的拋物線方程。
教師活動(dòng)2:播放微視頻(總結(jié)學(xué)生可能會(huì)想到的三種建系策略,并用以前學(xué)習(xí)的二元一次函數(shù)圖像的平移來解釋選擇坐標(biāo)系的原因。)
設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生用類比法解決問題的能力;體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。
教師活動(dòng)3:思考:橢圓與雙曲線各有兩種標(biāo)準(zhǔn)方程,拋物線有幾種呢?并思考原因。
學(xué)生活動(dòng)3:小組討論。并匯報(bào)各小組探究的結(jié)果。
教師活動(dòng)4:思考拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程與其焦點(diǎn)坐標(biāo)與準(zhǔn)線方程的關(guān)系。
設(shè)計(jì)意圖:加快解題速度。
(2)課堂作業(yè),學(xué)以致用。
教師活動(dòng)5:例1:?拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程是y2=6x,求它的焦點(diǎn)坐標(biāo)與準(zhǔn)線方程;
?一直拋物線的焦點(diǎn)是F(0,-2),求它的標(biāo)準(zhǔn)方程。
(3)學(xué)生總結(jié),教師提煉。
教師活動(dòng)6:要求學(xué)生回憶本節(jié)課的教學(xué),鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)。對(duì)學(xué)生的小結(jié)進(jìn)行補(bǔ)充。
3.課后教學(xué)設(shè)計(jì)(問題探究,拓展知識(shí))
拓展作業(yè):
初中我們已經(jīng)知道對(duì)于一元二次方程y=ax2+bx+c的圖像是拋物線,a影響其開口方向和開口大小,類比a對(duì)一元二次方程y=ax2+bx+c的圖像的影響試著研究對(duì)于拋物線y2=2px,p對(duì)拋物線的影響。
設(shè)計(jì)意圖:將課堂的數(shù)學(xué)探究活動(dòng)延伸到課外,使學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)類比思想方法對(duì)于數(shù)學(xué)研究中的意義。
三、小結(jié)
《拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程》整節(jié)內(nèi)容需要學(xué)生充分理解和掌握的知識(shí)點(diǎn)比較多。傳統(tǒng)課堂的45分鐘顯然不能使學(xué)生完全理解掌握全部知識(shí)點(diǎn)。因此,本節(jié)課筆者采用翻轉(zhuǎn)課堂。課前,學(xué)生通過反復(fù)觀看微視頻進(jìn)行深入的思考,并在老師的引導(dǎo)下,體會(huì)拋物線的基本特征,最后給拋物線下定義;課中,討論與交流建系策略以及標(biāo)準(zhǔn)方程,通過觀點(diǎn)的相互碰撞深化學(xué)生的認(rèn)知。課后,布置相應(yīng)的探究題,拓寬學(xué)生的思維。這樣學(xué)生可以分階段分步驟掌握這部分內(nèi)容;另外,可以反復(fù)觀看視頻加深對(duì)內(nèi)容的理解程度。這樣可以達(dá)到分解知識(shí)內(nèi)化的難度,增加知識(shí)內(nèi)化的次數(shù),從而有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)者更好的獲得知識(shí)。
參考文獻(xiàn):
[1]劉為宏,趙瑜.《拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程》教學(xué)新設(shè)計(jì)[J].中學(xué)數(shù)學(xué)研究,2013(5):27-32
[2]武湛.《拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程》教學(xué)實(shí)錄與反思[J].福建中學(xué)數(shù)學(xué),2015(12):26-18
一、引思――訓(xùn)練思維的流暢性
師:請(qǐng)同學(xué)們思考兩個(gè)問題:
1、我們對(duì)拋物線已有了哪些認(rèn)識(shí)?
2、二次函數(shù)的圖像拋物線的開口方向是什么?
生:在初中數(shù)學(xué)中,拋物線是二次函數(shù)的圖象;在二次函數(shù)中研究的拋物線,有開口向上或向下兩種情形。
師:(通過課件展示圖片)實(shí)際上,在生活中存在著各種形式的拋物線,隨處可見。比如綻放的煙花、結(jié)實(shí)的拱橋、美麗的彩虹、探照燈的軸截面等,還有一些運(yùn)動(dòng)形成的拋物線,投籃運(yùn)動(dòng)、拋球運(yùn)動(dòng)等形成的軌跡都是拋物線,說明拋物線在實(shí)際生活中無處不在,那么今天我們就對(duì)于拋物線進(jìn)一步研究,體會(huì)拋物線的美妙。
通過圖片的展示,使學(xué)生切實(shí)感受到了現(xiàn)實(shí)生活中確實(shí)存在許許多多的拋物線,這樣真實(shí)的感受讓學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)拋物線的現(xiàn)實(shí)意義和必要性,為學(xué)生下面進(jìn)行積極的思維奠定了良好的基礎(chǔ)。
師:下面我們來看拋物線可以怎樣畫出(演示拋物線的形成),請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察畫圖的過程,給出拋物線的定義。
生:平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)和一條定直線的距離相等的點(diǎn)的軌跡叫做拋物線。
師:(再引導(dǎo))由前面橢圓、雙曲線的學(xué)習(xí)我們可以知道這里的定點(diǎn)及定直線通常叫做什么?
生:定點(diǎn)叫做拋物線的焦點(diǎn),定直線叫做拋物線的準(zhǔn)線。
評(píng)述 課堂上對(duì)定義的教學(xué),一般都是老師講,學(xué)生被動(dòng)聽,這種被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式扼殺了學(xué)生思維的積極性和主動(dòng)性,難以煥發(fā)出思維的活力,更談不上學(xué)生的積極參與,他們?cè)谡J(rèn)識(shí)上只是依賴淺層次的策略。引導(dǎo)學(xué)生積極思維,得要讓學(xué)生有直觀的認(rèn)知,具備一定的基礎(chǔ)知識(shí),以達(dá)到訓(xùn)練思維的流暢性。
二、順?biāo)绩D―訓(xùn)練思維的層次性
師:為了能夠順利的對(duì)拋物線進(jìn)行研究學(xué)習(xí),并研究與拋物線相關(guān)的問題,下面我們來求出拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程。這實(shí)際是求曲線方程的問題,首先要考慮求曲線方程軌跡的基本步驟是什么?
生:①、建立直角坐標(biāo)系,設(shè)動(dòng)點(diǎn)為(x,y);②、寫出適合條件的x,y的集合;③、列方程f(x,y)=0;④、化最簡(jiǎn)(并注明條件);⑤、證明(常常省去)。
師:那我們現(xiàn)在遇到的第一個(gè)問題就是如何適當(dāng)?shù)慕⒆鴺?biāo)系,使求出的拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程最簡(jiǎn)呢?設(shè)焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為常數(shù)P(P>0)。
生:取過焦點(diǎn)F且垂直于準(zhǔn)線L的直線為x軸,準(zhǔn)線為y軸。
師:很好!這是我們的一般方法,但是回想在初中學(xué)習(xí)的二次函數(shù)圖象的頂點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí),二次函數(shù)的表達(dá)式才是最簡(jiǎn)的,由此可以想象取過焦點(diǎn)F且垂直于準(zhǔn)線L的直線為x軸,垂足為K,線段KF的中垂線為y軸建立平面直角坐標(biāo)系,所得方程更為簡(jiǎn)單。(展示了思維的層次性)
在這里,老師將學(xué)生的習(xí)慣思維和原有的知識(shí)作以對(duì)比,引導(dǎo)學(xué)生通過不同的角度思考問題,有助于學(xué)生思維層次的提高,考慮問題顯得更加細(xì)致周到。
師:下面我們就進(jìn)行推導(dǎo),
如圖,取過焦點(diǎn)F且垂直于準(zhǔn)線L的直線為x軸,線段KF的中垂線為y軸建立平面直角坐標(biāo)系,設(shè)動(dòng)點(diǎn)M的坐標(biāo)為(x,y) ,由拋物線的定義可知,化簡(jiǎn)得此處推導(dǎo)簡(jiǎn)潔到位,同時(shí)對(duì)于舊知識(shí)也進(jìn)行了復(fù)習(xí),處理得當(dāng)。
師:我們?cè)侔凑兆钕认氲降淖龇ㄟM(jìn)行推導(dǎo),與前面的結(jié)論作以對(duì)比。
如圖,若以準(zhǔn)線所在直線為y軸,則焦點(diǎn)F(P,0),準(zhǔn)線L:x=0由拋物線的定義,可導(dǎo)出拋物線方程為比較之下,顯然方程 更為簡(jiǎn)單。
此處讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐,通過自主對(duì)比找出最簡(jiǎn)結(jié)果,通過這樣的體驗(yàn)?zāi)軌蚣由顚W(xué)生對(duì)結(jié)果的理解認(rèn)識(shí),并再次熟練了推導(dǎo)的過程,培養(yǎng)了學(xué)生探索的精神。
評(píng)述 通過從不同的角度對(duì)問題進(jìn)行深入的思考,先產(chǎn)生一個(gè)直覺上的認(rèn)識(shí),再進(jìn)行實(shí)踐,對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)最優(yōu)結(jié)果,增強(qiáng)知識(shí)的系統(tǒng)性,對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行聯(lián)系。同時(shí),讓學(xué)生對(duì)所考慮的問題進(jìn)行自主研究,從而使思維達(dá)到一個(gè)較高的層次。
三、延思――訓(xùn)練思維的變通性
師:我們所推導(dǎo)的方程
叫做拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程。其中 p 為正常數(shù),它的幾何意義是:焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離。
方程 表示的拋物線,其焦點(diǎn)位于X軸的正半軸上,其準(zhǔn)線垂直于X軸的負(fù)半軸,即焦點(diǎn)為準(zhǔn)線為。
但是,一條拋物線,由于它在坐標(biāo)平面內(nèi)的位置不同,方程也不同,所以拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程還有其它形式。請(qǐng)同學(xué)們思考拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程還有哪些形式? 其它形式的拋物線的焦點(diǎn)與準(zhǔn)線呢?(鼓勵(lì)與激發(fā)全班同學(xué)參與)
一石激起千層浪,此處的提問使學(xué)生又一次的展開了思維,在考慮到各種情形后,進(jìn)入到對(duì)方程的研究,學(xué)生自然的想到能否利用前面的結(jié)果加以解決,這樣的變化讓學(xué)生的思維也發(fā)生了一些變通。
師:大家已經(jīng)想到了還有開口方向朝左、朝上和朝下幾種情形(展示拋物線的各種形式),我們先來考慮開口朝左的情形。請(qǐng)問大家從圖象上觀察與朝右的情形有什么聯(lián)系?
生:(急切的回答)關(guān)于y軸對(duì)稱!
師:那對(duì)于方程的研究有什么幫助呢?
生:(脫口而出)圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,即圖象上的點(diǎn)是關(guān)于y軸對(duì)稱,而關(guān)于
y軸對(duì)稱的點(diǎn)橫坐標(biāo)相反,縱坐標(biāo)不變!故開口朝左的方程為
師:很好!大家的思維非常棒!看來同學(xué)們是用形與數(shù)的關(guān)系解決的,那么對(duì)于開口朝上的又如何考慮呢?能否用剛才的辦法呢?(激發(fā)學(xué)生的思維)
生:(對(duì)比圖象之后)開口朝上的圖象可以看作是將開口朝右的圖象按照逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90°而得到的!
師:觀察得很好!可是我們并沒有學(xué)習(xí)過旋轉(zhuǎn)變化呀!那么能不能把這個(gè)旋轉(zhuǎn)變化歸于我們學(xué)習(xí)過的對(duì)稱變化呢?請(qǐng)大家再觀察。(進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的思維)
生:由于是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的了90°,因此可以看作是關(guān)于直線對(duì)稱!
師:非常好!那么我們的問題就可以得到解決了!具體如何給出方程呢?
生:關(guān)于直線對(duì)稱的兩點(diǎn)互換了橫縱坐標(biāo),因此將開口朝右的方程中的x、y互換位置即可!即方程為。(展示了思維的靈活性)
師:分析的非常到位,那最后一種情形很容易就可以給出結(jié)果了!我們一起來完成下面的表格,鞏固知識(shí)。
通過引導(dǎo)和提問,使學(xué)生積極的思維,自主觀察研究解決問題,提高了思維的變通性,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情!
師:想一想,怎樣把拋物線的位置特征(標(biāo)準(zhǔn)位置)和方程特征(標(biāo)準(zhǔn)方程)統(tǒng)一起來?以便我們記憶!
生:從開口方向來看可分為上下型和左右型;上下型x帶平方,左右型y帶平方;朝負(fù)方向帶負(fù)號(hào),朝正方向則不帶!
師:很好!通過這樣的統(tǒng)一歸類,我們記憶起來就更加的容易了!
通過歸類研究,培養(yǎng)了學(xué)生提煉知識(shí)的能力,養(yǎng)成了學(xué)生總結(jié)的習(xí)慣。
評(píng)述 這部分內(nèi)容是本節(jié)課的重點(diǎn),在教學(xué)的處理上也是難度比較大的,直白的給出使學(xué)生接受時(shí)比較困難,也不利于以后的記憶和應(yīng)用,通過一系列的引導(dǎo),使學(xué)生充分的參與進(jìn)來,積極的思考,在高效的學(xué)習(xí)過程中,不知不覺中提高了學(xué)生思維的變通性,能夠應(yīng)對(duì)不斷變化的問題,使知識(shí)的反饋面更加廣泛,知識(shí)的綜合運(yùn)用性更加深化,達(dá)到了訓(xùn)練學(xué)生思維變通性的目的。同時(shí),利用舊方法,通過遷移解決新問題,極大的提高了學(xué)生的能力,這正是高考考察的重點(diǎn)!
四、反思――訓(xùn)練思維的深刻性
知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)結(jié)束,不能看成是相應(yīng)的數(shù)學(xué)活動(dòng)終結(jié),也不能意味著學(xué)生真正的掌握了知識(shí),還要通過具體的問題對(duì)知識(shí)加以深化和鞏固。
師:下面我們通過具體例子深化對(duì)拋物線方程及相關(guān)量的認(rèn)識(shí)并鞏固之。
例1:求下列拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程
師:若已知拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程,求其焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程;或是已知焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程,求其拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程,應(yīng)該注意什么呢?(訓(xùn)練思維的深刻性)
生:“先定位,后定量”。
師:很好!我們先研究形的特點(diǎn),然后再結(jié)合所學(xué)知識(shí),解決相應(yīng)的問題,這樣一來,思路就能夠十分流暢,而且還增強(qiáng)了嚴(yán)謹(jǐn)性。下面再通過一個(gè)例子來感受“先定位,后定量”。
例3:求過點(diǎn)A(-3,2)的拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程。
分析:由點(diǎn)在第二象限,結(jié)合圖形知拋物線開口有朝上和朝左兩種情形。
解:(1)設(shè)拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為
師:下面我們來看兩道高考題,希望同學(xué)們以最快的速度給出結(jié)果!(訓(xùn)練思維的敏捷性)
練習(xí):(2003• 天津卷) 拋物線的準(zhǔn)線方程是y=2 則a的值為
(A) (B) (C)8 (D)-8
思考:(2000 • 全國(guó)卷)過拋物線 的焦點(diǎn)F作一直線交拋物線于P、Q兩點(diǎn),若線段PF與FQ的長(zhǎng)分別為p、q則 等于
(A) 2a (B) (C) 4a(D)
生:練習(xí)中先將方程化為標(biāo)準(zhǔn)式,可知選B。
生:思考中同樣先將方程化為標(biāo)準(zhǔn)式,再由直線的任意性,可取垂直于對(duì)稱軸的直線加以計(jì)算,可知選 C。
師:非常好!說明我們對(duì)知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的掌握,希望在課后再加強(qiáng)練習(xí)以鞏固本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。
評(píng)述 通過反思,可以認(rèn)識(shí)到訓(xùn)練思維品質(zhì)的重要性,要使學(xué)生的思維具有嚴(yán)謹(jǐn)性、深刻性、靈活性、發(fā)散性、敏捷性,教師必須把課堂作為訓(xùn)練學(xué)生思維的主要陣地,讓課堂煥發(fā)出思維的活力!
關(guān)鍵詞:探究學(xué)習(xí);小組合作;問題意識(shí)
探究學(xué)習(xí)可以增加學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的理性認(rèn)識(shí),加深對(duì)數(shù)學(xué)問題的理性思考,有助于培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維意識(shí). 本文從分析“拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程”一節(jié)教學(xué)實(shí)錄出發(fā),充分體現(xiàn)學(xué)生數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng),體現(xiàn)學(xué)生在當(dāng)今課堂中的主體地位.
1.創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入新課
活動(dòng)一:
師:在初中我們學(xué)習(xí)過二次函數(shù)的圖象就是拋物線.請(qǐng)同學(xué)們思考一下,生活當(dāng)中,有沒有拋物線的的影子呢?請(qǐng)大家舉例.(學(xué)生思考片刻后,回答踴躍)
生1:拱橋、彩虹.
生2:投籃所形成的弧線.
師:很好,大家舉的例子都符合.
(課件展示圖片(大橋、彩虹、噴泉、投籃)和Flas:投籃運(yùn)動(dòng),并配以優(yōu)美的音樂).
師:這節(jié)課我們將從曲線和方程的角度來學(xué)習(xí)拋物線.(引出本節(jié)課題:拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程).
【設(shè)計(jì)意圖】通過創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,感受數(shù)學(xué)來源于生活.
2.問題引導(dǎo),共探新知
活動(dòng)二:
師:課前讓大家思考了教材64頁“信息技術(shù)應(yīng)用”中提出的問題.(用ppt展示)
已知:點(diǎn)F是定點(diǎn),是不經(jīng)過點(diǎn)F的定直線,H是上任意一點(diǎn),過點(diǎn)H作,線段FH的垂
直平分線交MH于點(diǎn)M.拖動(dòng)點(diǎn)H,觀察點(diǎn)M的軌跡,你能發(fā)現(xiàn)點(diǎn)M滿足的幾何條件嗎?
師:請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察?。ɡ脦缀萎嫲逖菔井媹D過程)
(學(xué)生觀察畫圖過程,積極思考并討論)
師:誰來談?wù)勛约旱目捶ǎ?/p>
生4:點(diǎn)M隨著H的運(yùn)動(dòng),始終有|MH|=|MF|.也就是點(diǎn)M與定點(diǎn)F和定直線的距離相等.
生5:點(diǎn)M的軌跡是拋物線.
師:很好,你們觀察得很仔細(xì),值得稱贊.(學(xué)生鼓掌)請(qǐng)同學(xué)們嘗試一下,給拋物線下個(gè)定義.
生5:到點(diǎn) F 的距離和到直線L 的距離相等的點(diǎn)的軌跡叫做物線.
師:這樣歸納完整嗎?
生6:平面內(nèi)到一個(gè)定點(diǎn)F 和到一條定直線L 的距離相等的點(diǎn)的軌跡叫做物線.
生7:還要注意定點(diǎn)不能在定直線上.
師:為什么???
生8:如果這樣,就只能找到一個(gè)點(diǎn).
師:我們繼續(xù)來思考:若定點(diǎn)F恰好在定直線上,軌跡會(huì)是什么圖形?(學(xué)生積極思考,相互討論)
生8:當(dāng)定點(diǎn)F在定直線上時(shí),滿足條件的點(diǎn)的軌跡是一條直線.
生9:且是過點(diǎn)F垂直于直線的一條直線.
師:大家覺得這兩名同學(xué)的想法可以統(tǒng)一嗎?(大家七嘴八舌,觀點(diǎn)基本一致)
師:說得很好!這里F 叫做物線的焦點(diǎn),定直線L 叫做物線的準(zhǔn)線.(教師板書:拋物線的定義:把平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條定直線(不經(jīng)過點(diǎn)F)距離相等的點(diǎn)的軌跡叫做拋物線.其中點(diǎn)F叫做拋物線的焦點(diǎn),直線叫做拋物線的準(zhǔn)線.)
【設(shè)計(jì)意圖】首先利用幾何畫板動(dòng)畫演示拋物線的生成過程,可以起到化解難點(diǎn)作用.其次經(jīng)歷了一次讓學(xué)生自行歸納、完善定義的過程,使他們對(duì)拋物線的定義有更準(zhǔn)確的把握,印象更為深刻,同時(shí)也鍛煉了學(xué)生類比、歸納總結(jié)的能力.
活動(dòng)三:
師:了解了拋物線的定義,接下來我們最想知道的就是拋物線的方程了,那么如何求拋物線的方程呢?
師:請(qǐng)同學(xué)們回想一下,之前我們學(xué)過的求曲線方程的基本步驟是怎樣的?
生8:建系;設(shè)點(diǎn);列式;化簡(jiǎn);證明.
師:很好.類比橢圓、雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程的建立過程,我們?cè)撊绾谓ㄏ的??(小組討論,集中探索)
(教師巡視,一段時(shí)間后用實(shí)物投影展示學(xué)生作品)
方案(一) 方案(二) 方案(三)
師:大部分小組都是上面三種建系方案中的一種.猜想一下,哪個(gè)好呢?
生9:方案二比較簡(jiǎn)單.
生10:方案一比較簡(jiǎn)單,它是以定直線為y軸,定點(diǎn)F在x軸上設(shè)計(jì)的,結(jié)果應(yīng)該比較簡(jiǎn)單.
生11:方案三以拋物線的頂點(diǎn)為原點(diǎn),定點(diǎn)F在x軸上,具有一定的對(duì)稱性,結(jié)果應(yīng)該更好一些.
師:看來大家的意見不是很統(tǒng)一?。∧蔷妥屛覀冇H自驗(yàn)證一下吧!請(qǐng)同學(xué)們按照求曲線方程的步驟得出三種方案的拋物線方程.(提示:不妨設(shè)焦點(diǎn)F到準(zhǔn)線的距離為p(p>0).)
(一段時(shí)間后,找小組代表上黑板展示過程,師生共同點(diǎn)評(píng))
方案一 方案二 方案三
師:同學(xué)們,哪種簡(jiǎn)單?。?/p>
生眾:方案三.
【設(shè)計(jì)意圖】這一環(huán)節(jié),通過有啟發(fā)性的活動(dòng),使學(xué)生在分析探究中,不斷獲得解決問題的方法,有效解決教學(xué)重難點(diǎn).
師:我們把方案三得到的方程叫拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.注意這里標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范是頂點(diǎn)在原點(diǎn),圖象關(guān)于x 軸對(duì)稱.(教師板書:拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程)
3.新知應(yīng)用,鞏固提高
例1:求下列拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)、準(zhǔn)線方程:
(1), (2)
【設(shè)計(jì)意圖】熟悉焦點(diǎn)、準(zhǔn)線與標(biāo)準(zhǔn)方程的關(guān)系.強(qiáng)調(diào)解決拋物線問題時(shí)要先轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)方程.
例2:請(qǐng)同學(xué)們參照上面的例題,自編一道題目.
【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、發(fā)散思維.
l結(jié)語
為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,本節(jié)采用“引導(dǎo)探究”式的教學(xué)模式,貫徹“教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體,探究為主線”的教學(xué)思想,通過教師的適時(shí)引導(dǎo),生生、師生間的交流互動(dòng),啟迪學(xué)生思維;讓學(xué)生構(gòu)建自己的知識(shí)體系,體驗(yàn)合作學(xué)習(xí)的快樂.
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞: 非退化二次曲線 標(biāo)準(zhǔn)方程 切線方程
高中數(shù)學(xué)中解析幾何這部分內(nèi)容里常有計(jì)算曲線的切線類問題,通用的方法是用代入法,即先把直線方程代入曲線方程,消去一元y后,得到關(guān)于x的一元二次方程,再利用判別式=0確定切線斜率,展開運(yùn)算.這種方法運(yùn)算量相當(dāng)大,很容易出錯(cuò).下面對(duì)非退化二次曲線的切線問題進(jìn)行歸類比較,得出簡(jiǎn)單的公式,可以幫助我們輕松地解決此類問題.
1.圓的標(biāo)準(zhǔn)方程x■+y■=R■,過圓上一點(diǎn)P(x■,y■)的切線方程為xx■+yy■=R■.
這個(gè)結(jié)論容易證明.
證明:直線OP的斜率K■=■
過P點(diǎn)的切線方程為:y-y■=-■(x-x■)=-■(x-x■)
整理得xx■+yy■=R■.
圓的切線可以用求導(dǎo)函數(shù)的方法求斜率,但根據(jù)垂直二線的斜率積為-1,再利用過切點(diǎn)的半徑與切線垂直這一性質(zhì),就更加容易了.
2.橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為■+■=1,過橢圓上一點(diǎn)P(x■,y■)的切線方程我們猜想為■+■=1.
證明:曲線在第一象限部分的函數(shù)方程為y=b■
求導(dǎo)得:y′=-■■
過P的切線斜率為k=-■■
過P點(diǎn)的切線方程為:y-y■=-■■(x-x■)
又■+■=1
整理化簡(jiǎn)得■+■=1
和拋物線一樣,橢圓在第二、三、四象限部分的函數(shù)解析式略有不同,其證明方法相同.焦點(diǎn)在y軸上的橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為■+■=1,其切線方程為■+■=1.
3.雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為■-■=1,過雙曲線上一點(diǎn)P(x■,y■)的切線方程為■-■=1.
證明方法和橢圓的切線一樣.焦點(diǎn)在y軸上的雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為■-■=1,曲線的切線方程為■-■=1.
4.拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程為y■=2px,過拋物線上一點(diǎn)P(x■,y■)的切線方程為yy■=px+px■.
證明:如圖,不妨取P(x■,y■)為第一象限點(diǎn)
曲線在第一象限部分的函數(shù)方程為y=■x■
求導(dǎo)得:y′=■■x■
過P的切線斜率為k=■
過P點(diǎn)的切線方程為:y-y■
=■(x-x■)
又y■■=2px■
整理化簡(jiǎn)得yy■=px+px■.
這個(gè)結(jié)論是把標(biāo)準(zhǔn)方程為y■=2px化為y■=px+px之后,就容易想到了.證明中省略了對(duì)第四象限的部分,其證明方法相同.
【關(guān)鍵詞】考查的知識(shí)、能力、思維;思維障礙,試題解析思路,一題多解,變式與拓展,反思總結(jié)
題目:已知拋物線C:x2=2pyp>0上一點(diǎn)S(m,4)(m>0)到焦點(diǎn)F的距離為|SF|=174.
1.求p,m的值;
2.設(shè)拋物線C上一點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為t(t>0)過P點(diǎn)的直線交C于另一點(diǎn)Q,交x軸于M,過點(diǎn)Q作PQ的垂線交C于另一點(diǎn)N,若MN是C的切線,求t的最小值.
波利亞在《數(shù)學(xué)的發(fā)現(xiàn)》的序言中寫道:“中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)首要的任務(wù)就是加強(qiáng)解題的訓(xùn)練.”從近幾年的高考試題看,注重對(duì)教材中的基礎(chǔ)知識(shí),基本技能,基本方法和基本思想的考查.這道題設(shè)計(jì)巧妙,知識(shí)覆蓋面廣.對(duì)于教師把握新課標(biāo)要求更高,思維能力更強(qiáng).能有效檢測(cè)教師的專業(yè)能力,教學(xué)能力和教研能力.同時(shí)又能考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí),基本技能,及解題時(shí)注重通性通法.還能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),達(dá)到真正有效的教學(xué).此題通過以下三個(gè)方面考查:
(一)考查要求
從知識(shí)方面:
(1)考查拋物線的定義,標(biāo)準(zhǔn)方程和簡(jiǎn)單的幾何性質(zhì);
(2)直線方程,曲線的切線方程及導(dǎo)數(shù)的幾何意義,曲線與方程、不等式等多種知識(shí)之間的交叉、滲透和綜合.
從能力方面:
(1)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)算求解能力;
(2)數(shù)形結(jié)合能力及識(shí)圖、析圖數(shù)據(jù)處理能力;
(3)化歸轉(zhuǎn)化能力,使學(xué)生知識(shí)形成系統(tǒng)性,各種能力得到整合,獲得全面發(fā)展.
從思想方法:
(1)幾何問題代數(shù)化;
(2)數(shù)中有形,形中有數(shù),數(shù)與形的完美結(jié)合的思想;
(3)函數(shù)與方程的基本思想.
(二)學(xué)情分析
(1)第一小題考查拋物線的定義及幾何性質(zhì)難度中等偏易的題,學(xué)生易錯(cuò)點(diǎn)是求拋物線的準(zhǔn)線方程,正確理解拋物線的定義;
(2)第二小題涉及太多點(diǎn)的坐標(biāo)是未知的,首先應(yīng)克服心理關(guān).注意解題時(shí)的通性通法.繁難的計(jì)算如何逐步分解,盡量減少未知量分別求出Q,M,N的坐標(biāo),對(duì)于MN是曲線的切線,利用切線的幾何意義的處理.大部分的學(xué)生有一定的困難,或者理解M點(diǎn)在過N點(diǎn)的切線方程.涉及函數(shù)方程的思想方法求t的最小值是此題的難點(diǎn),如何突破難點(diǎn)?怎樣讓學(xué)生構(gòu)建一個(gè)有序的網(wǎng)絡(luò)化的知識(shí)體系,使學(xué)生各種能力得到整合,獲得全面的發(fā)展.通過對(duì)本題分析講解,一題多解,拓展與變式得以鞏固.
(三)析題
切入點(diǎn):對(duì)問題(1)準(zhǔn)確理解拋物線的定義,求m,p;對(duì)問題(2)減少未知量使用,用t表示P,Q,M,N點(diǎn)的坐標(biāo),利用數(shù)形結(jié)合,把幾何問題代數(shù)化.
關(guān)鍵點(diǎn):分別求出P,Q,M,N的坐標(biāo),準(zhǔn)確理解MN是曲線C的切線與N的導(dǎo)數(shù)值關(guān)系.存在P點(diǎn)就是PQ的斜率存在,關(guān)于k的方程有解.利用函數(shù)方程的思想,求t的最小值.
(四)解題
圖1
(1)解拋物線的準(zhǔn)線y=-p2,則FS=4+P2=174,P=12又S(m,4)在拋物線上,m2=4(m>0),m=2.
方程x2=y,所以m=2,p=12.
(2)過P點(diǎn)(t,t2)斜率存在的直線方程可設(shè)y-t2=kx-t,聯(lián)立y-t2=k(x-t),x2=y,得x2-kx+kt-t2=0.設(shè)Qx1,y1,MX0,O,Nx2,y2.
x1,t是方程的兩根,則x1t=kt-t2,x1=k-t,所以Qk-t,k-t2,Mkt-t2k,0.
直線QN與PQ垂直直線QN的方程y-(k-t)2=-1k(x-k+t),聯(lián)立方程組y-k-t2=-1kx-k+t,x2=y,得x2+1kx-k-t2+tk-1=0.
則又x1+x2=-1k,x1=k-t,x2=-1k-k+t,
N-1k-k+t,-1k-k+t2,kMN=-1k-k+t2-1k-k+t2k,
MN是C的切線,kMN=2x2,-1k-k+t2-1k-k+t2k=2(-1k-k+t)整理k2+kt-2t2+1=0.
關(guān)于k的方程有解則,Δ=t2-4×-2t2+1≥0.
9t2-4≥0;t≥23或t≤-23(舍去),t≥23,t的最小值23.
點(diǎn)評(píng)先確定PQ的直線方程,聯(lián)立方程組求出M,Q點(diǎn)坐標(biāo).QN與PQ垂直,確定QN的直線方程,求出N點(diǎn)坐標(biāo).直線MN與曲線C相切,利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義,整理出關(guān)于t,k的方程,方程有解,從而求t的最小值.解題時(shí)注意通性通法,在不同知識(shí)交匯處要進(jìn)行有效整合.解析幾何常常用“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村.”
第二小題解法2:設(shè)Pt,t2,Qx,x2,Nx0,x20,則直線MN的方程y-x20=2x0x-x0.
令y=0,得Mx02,0,所以kPM=t2t-x02=2t22t-x0,kNQ=x20-x2x0-x=x0+x.因?yàn)镹QQP,且兩直線斜率存在,所以kPM?kNQ=-1.即2t22t-x0?x0+x=-1.整理,得x0=2t2x+2t1-2t2.又Qx,x2在直線PM上,則MQ與MP共線,得x0=2xtx+t.由得2t2x+2t1-2t2=2xtx+t(t>0).所以t=-x2+13x,所以t≥23或t≤-23(舍去).所以所求t的最小值23.
點(diǎn)評(píng)分別設(shè)出P,Q,N的坐標(biāo),利用直線MN,求出M點(diǎn)坐標(biāo),直線PM與NQ互相垂直,又M,Q,P三點(diǎn)共線,用t表示x0,整理得關(guān)于x,t的函數(shù)利用均值不等式求t的最小值.第二種解法利用三點(diǎn)共線應(yīng)用曲線方程與不等式知識(shí)的有效結(jié)合.
(五)變式與拓展
變式1已P知拋物線C:x2=2pyp>0,其焦點(diǎn)F到準(zhǔn)線的距離12.
(1)求拋物線C的方程;
(2)過M(0,1)作兩條直線l1,l2,l1與拋物線交于點(diǎn)A,B,l2與拋物線交于E,F(xiàn),且直線AE,BF,且直線AE,BF交于點(diǎn)P,直線AF,BE交于Q點(diǎn),求證:MP?MQ是定值.
變式2已知拋物線C的頂點(diǎn)為原點(diǎn),其焦點(diǎn)F(0,c)(C>0)到直線l:x-y-2=0的距離為322,設(shè)P為直線l上的點(diǎn),過點(diǎn)P作拋物線C的兩條切線PA,PB,其中A,B為切點(diǎn).
(1)求拋物線C的方程;
(2)當(dāng)點(diǎn)Px0,y0為直線l上的定點(diǎn)時(shí),求直線AB的方程.