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人教 A 版必修 4《平面幾何中的向量方法》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教材分析:
向量是近代數(shù)學(xué)中重要和基本的數(shù)學(xué)概念
2、之一, 是溝通代數(shù)、 幾何與三角函
數(shù)的一種工具, 有深刻的幾何背景, 是解決幾何問題的有力工具。 在向量的概念
引入后,平面幾何中的全等和平行、相似、垂直、勾股定理等問題就可轉(zhuǎn)化為向
量的加(減)法、數(shù)乘向量、數(shù)量積運(yùn)算,從而把圖形的基本性質(zhì)轉(zhuǎn)化為向量的
運(yùn)算體系,體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合思想。
本節(jié)課的內(nèi)容是一節(jié)平面向量知識(shí)的應(yīng)用課, 通過對平面幾何中的向量方法
的研究, 體現(xiàn)向量作為工解決平面幾何問題的優(yōu)越性, 滲透數(shù)形結(jié)合思想和轉(zhuǎn)化
化歸思想;也讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)實(shí)用價(jià)值,明白教材在《主編寄語》中提到的“數(shù)
學(xué)是有用的” 的真正含義。
二、教學(xué)目標(biāo):
1. 能利用向量運(yùn)算研究幾何
3、問題中點(diǎn)、 線段、 夾角之間的關(guān)系; 經(jīng)歷用向量
方法解決某些簡單的平面幾何問題體會(huì)向量是一種處理平面幾何問題的工具;
2. 發(fā)展運(yùn)算能力和解決實(shí)際問題的能力, 同時(shí)滲透數(shù)形結(jié)合思想、 轉(zhuǎn)化化歸
思想,培養(yǎng)學(xué)生“利用數(shù)學(xué)”的意識(shí)。
3. 通過豐富的實(shí)例和過程性參與, 引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn) “形到數(shù)——數(shù)的運(yùn)算——
數(shù)到形” 的研究思想; 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和積極性 , 培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度,
培養(yǎng)積極進(jìn)取的精神。
4. 通過向量運(yùn)算研究幾何問題讓感受數(shù)學(xué)和生活的聯(lián)系, 體驗(yàn)數(shù)學(xué)的工具優(yōu)
越性, 關(guān)注數(shù)學(xué)知識(shí)及其思想在人類認(rèn)識(shí)世界, 改造世界中所起的作用, 感受數(shù) 學(xué)的美。
三、教學(xué)
4、重難點(diǎn):
1 .教學(xué)重點(diǎn): 理解并能靈活運(yùn)用向量加減法與向量數(shù)量積的法則; 向量法解
決平面幾何問題的“三步曲” 。
2 . 教學(xué)難點(diǎn): 將平面幾何問題轉(zhuǎn)化為向量問題并加以解決。
四、教學(xué)問題診斷分析:
學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容之前, 已經(jīng)掌握平面向量的基本知識(shí)技能。 本節(jié)內(nèi)容
是針對學(xué)生對向量作為工具性的疑惑而設(shè)計(jì)的一節(jié)知識(shí)應(yīng)用課。 新課程所倡導(dǎo)的
理念“知識(shí)是有用的”得到充分的體現(xiàn),但是在實(shí)際教學(xué)過程中,如何將平面幾
何問題轉(zhuǎn)化為向量問題來解決是有所難度的,特別是課本中例 2 的設(shè)計(jì)難度較
大。 因此, 在教學(xué)過程中以學(xué)生熟悉的平行四邊形作為載體展開討論研究來降低
學(xué)習(xí)難度
5、,并在例題的設(shè)計(jì)上有層次感,由淺入深,層層導(dǎo)入,逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)
行探究活動(dòng),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性,從而達(dá)到教學(xué)目的。
五、教學(xué)過程設(shè)計(jì):
1 .復(fù)習(xí)回顧:
向量平行的判定:①a//b
a b( R,b 0);
育人猶如春風(fēng)化雨,授業(yè)不惜蠟炬成灰
②當(dāng) a (x1,y1),b (x2,y2)時(shí),a//b x1y2 x2yl 0
向量垂直的判定:①a b
a b o(a o,b 0);
②當(dāng) a (xi,yi),b (x2,y2)時(shí),a//b 32 0
[設(shè)計(jì)意圖]回顧已學(xué)知識(shí),為本節(jié)課接下來的探究活動(dòng)作必要的知識(shí)儲(chǔ)備
2 .新課導(dǎo)入:
6、
由于向量的線性運(yùn)算和數(shù)量積運(yùn)算具有鮮明的幾何背景, 平面幾何的許多性 質(zhì),如平移、全等、相似、長度、夾角都可以由向量的線性運(yùn)算及數(shù)量積表示出 來,因此,利用向量方法可以解決平面幾何中的一些問題。 本節(jié)課我們就來探究 一下如何利用向量解決平面幾何的問題。
在初中我們學(xué)過“對角線互相垂直的平行四邊形是菱形”這一知識(shí)?,F(xiàn)在 大家能用向量知識(shí)給出一個(gè)證明嗎?
[設(shè)計(jì)意圖]以學(xué)生熟悉的特殊平行四邊形一一菱形作為載體導(dǎo)入新課, 讓學(xué)生初 步了解利用向量解決平面幾何問題的一般流程, 體驗(yàn)向量作為工具的優(yōu)越性,激
發(fā)學(xué)生對本節(jié)內(nèi)容的探究熱情,也為接下來的探究打下伏筆。
3 .新課探究:
問題1
7、:平行四邊形是表示向量加法與減法的幾何模型。 如圖,你能發(fā)現(xiàn)平行四邊形對角線的長度與兩條鄰邊長度之間 的關(guān)系嗎?
猜想:菱形對角線的長度與兩條鄰邊長度之間有什么關(guān)系?類比猜想, 平行
四邊形也有相似的關(guān)系嗎?
[設(shè)計(jì)意圖]通過類比、猜想并討論得到結(jié)論,讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)的過程, 自然引出平面幾何中的向量方法,又讓學(xué)生產(chǎn)生新的困惑,激發(fā)他們探究的積極 性。
結(jié)論:平行四邊形四邊的平方和等于兩對角線的平方和。
教師活動(dòng):指導(dǎo)學(xué)生寫出已知求證,完善題設(shè)。
已知:平行四邊形ABCD 求證:AB2 BC2 CD2 DA2 AC2 BD2.
(學(xué)生分組討論證明,教師適當(dāng)給予簡單提醒:勾
8、股定理、直角三角形、輔助線 等知識(shí)。)
師生活動(dòng):請學(xué)生代表發(fā)表解題見解,師生共同完善解題過程。
[設(shè)計(jì)意圖]讓學(xué)生體驗(yàn)向量作為工具解決平面幾何問題的優(yōu)越性, 以及一般的解 題步驟,訓(xùn)練學(xué)生利用向量知識(shí)解決平面幾何問題的能力。
問題2:通過上面的例題,你能總結(jié)一下利用向量法解決平面幾何問題的基 本解題思路嗎?
[設(shè)計(jì)意圖]引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生扮演數(shù)學(xué)家的角色,培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納的習(xí)慣及能力, 讓學(xué)生整理、完善剛才探究時(shí)所形成的知識(shí)體系。
用向量方法解決平面幾何問題的“三步曲”:
(1)建立平面幾何與向量的聯(lián)系,用向量表示問題中涉及的幾何元素,將 平面幾何問題轉(zhuǎn)化為向量問題;
(2)通過向量
9、運(yùn)算,研究幾何元素之間的關(guān)系,如距離、夾角等問題; / (3)把運(yùn)算結(jié)果“翻譯”成幾何元素。
教師簡述:形到向量一向量的運(yùn)算一向量和數(shù)到形 A^---
課堂練習(xí):如圖所示,已知。O, AB為直徑,C為。O上任意一點(diǎn)。
求證:/ ACB=90 .
[設(shè)計(jì)意圖]引發(fā)學(xué)生利用剛剛建立的認(rèn)知進(jìn)行解題, 完善他們的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。同時(shí) 讓他們在練習(xí)中體驗(yàn)成功與進(jìn)步的喜悅。
師生活動(dòng):學(xué)生完成練習(xí),教師巡視教室,并對解題有困難的學(xué)生給予適當(dāng)?shù)闹?導(dǎo)。
思考:能否用向量坐標(biāo)形式對上述問題進(jìn)行證明?
[設(shè)計(jì)意圖]讓學(xué)生剛剛建立的認(rèn)知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的矛盾, 促進(jìn)他們繼續(xù)探究。并體 現(xiàn)一題多解,展示向量坐標(biāo)
10、在解題中的簡潔性及優(yōu)越性。
問題3:如圖,在平行四邊形ABCDK點(diǎn)E、F分別是AD、DC邊的中點(diǎn), BE、BF分別與AC交于R、T兩點(diǎn),你能發(fā)現(xiàn)AR、RT、TC之間的關(guān)系嗎? 教師活動(dòng):仔細(xì)觀察圖形,你能猜出它們之間存在什么關(guān)系嗎? 學(xué)生活動(dòng):看圖猜想并得到AR=RT=TC. /
[設(shè)計(jì)意圖]先對本題的解題方向有個(gè)大體的了解,培養(yǎng)學(xué)生的 E
觀察分析問題的能力。 /^^R 、
思考:要證明AR=RT=TC我們該從哪里下手?為了解題的 A
方便我們可以適當(dāng)假設(shè)一些量,該如何假設(shè)才是最簡單的?
[設(shè)計(jì)意圖]使學(xué)生明白解題過程中為了降低書寫及解題難度可以恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置一
些量。讓學(xué)生完成假
11、設(shè): AB a,AD b,AR r.
思考:為了證明AR=RT=TS們該從哪里入手?難道真的要證明它們?nèi)齻€(gè)相等 嗎?還是轉(zhuǎn)換方向?
師生活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生觀察分析,發(fā)現(xiàn)要直接證明 AR=RT=T有點(diǎn)困難,引導(dǎo) 學(xué)生轉(zhuǎn)換解題方向,轉(zhuǎn)而證明: AR RT TC 1AC 0
3
[設(shè)計(jì)意圖]:培養(yǎng)學(xué)生從多角度看問題,有時(shí)候解題時(shí)可以適當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 體驗(yàn) “柳暗花明又一村”的境界。
師生活動(dòng):共同完成解題過程,并強(qiáng)調(diào)利用向量解決平面幾何問題要注意的地方 及解題步驟。
4 .新課小結(jié):
請總結(jié)用向量方法解決平面幾何問題的“三步曲”是什么?
(1)建立平面幾何與向量的聯(lián)系,用向量表示問題
12、中涉及的幾何元素,將 平面幾何問題轉(zhuǎn)化為向量問題;
(2)通過向量運(yùn)算,研究幾何元素之間的關(guān)系,如距離、夾角等問題;
(3)把運(yùn)算結(jié)果“翻譯”成幾何元素。
[設(shè)計(jì)意圖]讓學(xué)生自己總結(jié),這是一個(gè)讓學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行再次優(yōu)化的過程, 這樣可以幫助學(xué)生再次認(rèn)識(shí)本節(jié)課所學(xué)習(xí)的思想方法并理清他們的知識(shí)脈絡(luò), 完
善他們的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)。
5 .作業(yè)布置:課本第125頁 習(xí)題2.5 A組 第1、2題
六、設(shè)計(jì)反思:
數(shù)學(xué)新課程在編排上十分注重?cái)?shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值, 在書中涉及應(yīng)用問題的章節(jié) 非常多。但是,學(xué)生對于這方面的知識(shí)儲(chǔ)備略顯不足, 缺乏解決應(yīng)用問題的手段 及方法。因此,本節(jié)課的設(shè)計(jì)是以學(xué)生熟悉的平行四邊形為載體, 采用逐步推進(jìn), 螺旋上升的方式,目的在于讓學(xué)生充分溶入本堂課的教學(xué)過程中來, 自始自終處
于一種積極進(jìn)取的學(xué)習(xí)狀態(tài)中,通過主動(dòng)探究、分組討論來獲得知識(shí),讓學(xué)生體 驗(yàn)數(shù)學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)的喜悅。提高課堂的教學(xué)質(zhì)量。
七、參考文獻(xiàn):
1 .普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科數(shù)學(xué)必修 4《教師教學(xué)參考書》人民教育出版社 2006 年.
2 .《新課堂教案一一數(shù)學(xué)A版必修4》人民教育出版社2006年.