視頻標(biāo)簽:雙曲線的,標(biāo)準(zhǔn)方程
所屬欄目:高中數(shù)學(xué)優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題:人教B版高中數(shù)學(xué)選修2-1第二章《2.3.1雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程》寧夏 - 吳忠
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《2.3.1 雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、 教學(xué)內(nèi)容解析
雙曲線與科研、生產(chǎn)以及人類生活有著密切的關(guān)系,因此,研究它的幾何特征及其性質(zhì)有著極其現(xiàn)實(shí)的意義。學(xué)生初步認(rèn)識圓錐曲線是從橢圓開始的,雙曲線的學(xué)習(xí)是對其研究內(nèi)容的進(jìn)一步鞏固、深化和提高.如果雙曲線研究的透徹、清楚,那么拋物線的學(xué)習(xí)就會順理成章.所以說本節(jié)課的作用就是縱向承接橢圓定義和標(biāo)準(zhǔn)方程的研究,橫向?yàn)殡p曲線的簡單性質(zhì)以及進(jìn)一步學(xué)習(xí)拋物線,解決更復(fù)雜的解析幾何綜合問題奠定良好的基礎(chǔ).
教學(xué)重點(diǎn):理解和掌握雙曲線的定義及其標(biāo)準(zhǔn)方程.
突出重點(diǎn)的手段:通過畫圖揭示出雙曲線上的點(diǎn)所滿足的條件,再通過討論歸納得出雙曲線的定義;對于雙曲線的方程,可類比橢圓方程的推導(dǎo)得出方程并加以比較,加深認(rèn)識.
二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)置
依據(jù)教材的地位與作用,以及新課改對教學(xué)目標(biāo)的要求,確定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為: 1、通過教具和信息技術(shù)手段演示雙曲線的形成,由此得出雙曲線的定義并能獨(dú)立推導(dǎo)其標(biāo)準(zhǔn)方程;
2、通過定義及標(biāo)準(zhǔn)方程的挖掘與探究 ,使學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)類比、數(shù)形結(jié)合等思想方法的運(yùn)用,提高學(xué)生的觀察與探究能力;
3、通過教師指導(dǎo)下的學(xué)生交流探索活動,讓學(xué)生體會數(shù)學(xué)的理性和嚴(yán)謹(jǐn),培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是和鍥而不舍的鉆研精神,形成學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的積極態(tài)度.
三、學(xué)生學(xué)情分析
授課班級為寧夏吳忠市吳忠中學(xué)高二年級學(xué)生。
從知識方面來說,學(xué)生從必修“平面解析幾何初步”到選修“圓錐曲線”,已經(jīng)學(xué)習(xí)直線、圓和橢圓,較為系統(tǒng)地研究了他們的性質(zhì),對解析幾何的基本思想方法有了一定的認(rèn)識,基本掌握了求曲線方程的一般方法,能對含有兩個根式的方程進(jìn)行化簡,并對數(shù)形結(jié)合、類比推理的思想方法有一定的體會.
從能力方面來說,作為高二年級的學(xué)生,其學(xué)習(xí)能力與理性思維都達(dá)到了一定的水
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平.具備一定的計(jì)算、推理、知識遷移、歸納概括和分析問題、解決問題的能力等能力,并對數(shù)形結(jié)合、類比等思想方法有了一定的感悟.
教學(xué)難點(diǎn):雙曲線定義的得出和標(biāo)準(zhǔn)方程的建立.
突破難點(diǎn)的策略:始終以“類比”作為主線,引導(dǎo)學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)、觀察、交流、歸納定義;回顧坐標(biāo)法求橢圓方程的步驟,親自體驗(yàn)建立雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程的過程.
四、教學(xué)策略分析
著名數(shù)學(xué)家波利亞認(rèn)為:“學(xué)習(xí)任何東西最好的途徑是自己去發(fā)現(xiàn).”雙曲線的定義和標(biāo)準(zhǔn)方程與橢圓很類似,學(xué)生已經(jīng)有了一些學(xué)習(xí)橢圓的經(jīng)驗(yàn),所以本節(jié)課采用了“啟發(fā)探究”、“類比教學(xué)”的教學(xué)方式,重點(diǎn)突出以下兩點(diǎn): 1、以類比思維作為教學(xué)的主線 2、以自主探究作為學(xué)生的學(xué)習(xí)方式
授之以“魚”不如授之以“漁”,教師只是課堂教學(xué)的引導(dǎo)者、啟發(fā)者,在新課程改革理念的指導(dǎo)下,要注重突出學(xué)生的主體作用.因此,在學(xué)習(xí)方法的制定上,將充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中的作用,通過學(xué)生主動探索、動手實(shí)踐調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,形成理性、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕鉀Q問題的態(tài)度.
五、教學(xué)媒體設(shè)計(jì)
充分發(fā)揮信息技術(shù)的作用,借助于多媒體手段來輔助教學(xué).運(yùn)用交互式電子白板結(jié)合PPT來展示教學(xué)內(nèi)容,展現(xiàn)優(yōu)美圖片、借助于幾何畫板軟件來演示動畫,讓學(xué)生產(chǎn)生直觀的認(rèn)識,激發(fā)興趣.同時充分發(fā)揮交互式電子白板的作用,讓學(xué)生運(yùn)用白板資源畫出曲線等,并借助于實(shí)物展示平臺來展示學(xué)生成果,既提高了課堂效率,也讓學(xué)生體會到信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用.
六、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
(一)回顧舊知,實(shí)驗(yàn)探索
師:前面我們學(xué)習(xí)了橢圓,回顧一下,橢圓是如何定義的? (請一位同學(xué)回答.)
生:平面內(nèi)與兩個定點(diǎn)F1 、F2. 的距離的和等于常數(shù)2a(2a >| F1 F2 | )的點(diǎn)的軌跡叫做橢圓.
師:若將橢圓定義中的“距離之和”改為“距離之差”.即平面內(nèi)與兩個定點(diǎn)21,FF的距離的差等于非零常數(shù)的點(diǎn)的軌跡是什么?
3
學(xué)生表示不知道.
師:我們不妨通過畫圖來探究.
教師借助于拉鏈來說明作圖方法.(如圖)
師:取一條拉鏈,拉開它的一部分,在拉鏈拉開的兩邊上
各選擇一點(diǎn),分別固定在紙板上的點(diǎn)F1 ,F(xiàn)2處,取拉頭處為M點(diǎn),由于拉鏈兩段是等長的,則221FFMFMF,把筆尖放在點(diǎn)M處,隨著拉鏈的拉開或閉攏,M點(diǎn)到F1 ,F(xiàn)2的距離的差為常數(shù).這樣的動點(diǎn)M的軌跡是什么呢?
【學(xué)生活動】請一位同學(xué)上黑板演示(用兩段繩子來模擬拉鏈,進(jìn)行作圖),其他同學(xué)觀察、思考.
學(xué)生畫出一條曲線(如圖1).
教師帶領(lǐng)學(xué)生分析:這條曲線就是滿足下面條件的點(diǎn)的集合:
12P={M||MF|-|MF|=}常數(shù)
師:如果使點(diǎn)M到F2的距離減去到點(diǎn)F1的距離所得的差等于同一個常數(shù),就得到另一條曲線(圖2).這條曲線是滿足什么條件的點(diǎn)的集合?
生:21P={M||MF|-|MF|=}常數(shù)
.
師:現(xiàn)在我們知道,平面內(nèi)到兩定點(diǎn)距離的差為常數(shù)的點(diǎn)的軌跡是這樣的兩條曲線. 這兩條曲線合起來叫做雙曲線,每一條叫做雙曲線的一支.它是滿足這兩個條件 ①12MF-MF=常數(shù)②21MF-MF=常數(shù)的點(diǎn)的集合.能不能將這兩個條件統(tǒng)一起來呢? 生:用絕對值.即12MFMF=常數(shù).
師:很好.下面我們借助于幾何畫板來更直觀地感受一下雙曲線的形成.
圖1
圖2
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【師生活動】 教師用多媒體演示雙曲線的形成,引導(dǎo)學(xué)生觀察,在點(diǎn)M運(yùn)動的過程中, 12MFMF與的差有什么特征?學(xué)生不難發(fā)現(xiàn),這個差是一組相反數(shù),即動點(diǎn)M滿足條件12MF-MF=常數(shù).再次驗(yàn)證畫圖結(jié)果.
師:雙曲線在科研和日常生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛.(出示雙曲線相關(guān)圖片——冷卻塔、立交橋、廣州塔、埃菲爾鐵塔) 這是繼橢圓之后我們要學(xué)習(xí)的第二種圓錐曲線. (板書課題:2.3.1 雙曲線及其標(biāo)準(zhǔn)方程 指明本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容.)
【設(shè)計(jì)意圖】通過復(fù)習(xí)回顧橢圓概念,引出新問題.從學(xué)生認(rèn)知的最近發(fā)展區(qū)入手,激發(fā)學(xué)生的求知欲.通過畫圖讓學(xué)生直觀地感受雙曲線的形成,并通過優(yōu)美圖片的展示,滲透數(shù)學(xué)美的教育,讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)美的同時體會數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值. 再次激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.
(二)抽象概括,歸納定義
提出問題:剛才我們通過直觀演示,觀察到動點(diǎn)的軌跡是雙曲線.你們能根據(jù)剛才畫雙曲線的過程,類比橢圓的定義,歸納概括出雙曲線的定義嗎?(出示橢圓圖形及定義,引導(dǎo)學(xué)生類比.)
學(xué)生討論交流,很快可以得出結(jié)果:平面內(nèi)與兩個定點(diǎn)21,FF的距離的差的絕對值等于常數(shù)(小于21FF)的點(diǎn)的軌跡叫做雙曲線.兩個定點(diǎn)12F,F叫做雙曲線的焦點(diǎn),兩定點(diǎn)間的距離叫做雙曲線的焦距.記為21FF=2c.
[師生活動]若學(xué)生能夠得出常數(shù)小于21FF ,繼續(xù)后續(xù)問題,如果學(xué)生沒有發(fā)現(xiàn),教師需要引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析.
師:我們通常將定義中的常數(shù)記為2a,也就是說,雙曲線就是點(diǎn)集:
121
2
P={M|MF|-|MF
|=202FF}
aa,. 【設(shè)計(jì)意圖】本環(huán)節(jié)在學(xué)生經(jīng)歷雙曲線形成的基礎(chǔ)上,類比橢圓定義,歸納概括雙曲線定義,有助于學(xué)生對雙曲線定義的理解.在這個過程中,培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?br />
5
歸納概括能力、對比分析能力,體會類比和數(shù)形結(jié)合思想方法.同時滲透數(shù)學(xué)美的教育,讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)美的同時體會數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值. 再次激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.
(三)類比橢圓,建立方程
師:得到了雙曲線的定義,知道了它的基本幾何特征,這只是一種“定性”的描述,但是對于這種曲線還具有哪些性質(zhì),尚需進(jìn)一步研究. 根據(jù)解析幾何的基本思想方法,我們需要利用坐標(biāo)法先建立雙曲線的方程“定量”的描述,然后通過對雙曲線的方程的討論,來研究其幾何性質(zhì).
師:坐標(biāo)法建立橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的步驟有哪些?
[師生活動]請學(xué)生回顧坐標(biāo)法建立橢圓方程的步驟,分析雙曲線的幾何特征.請一位同學(xué)回答.
提出探究內(nèi)容:你能類比橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的建立過程,建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,推導(dǎo)雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程嗎?
【師生活動】這一環(huán)節(jié)是本節(jié)課的難點(diǎn),但前面經(jīng)歷了橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的建立過程,學(xué)生不會感到太困難,因此本環(huán)節(jié)放手讓學(xué)生去嘗試,有困難可以互相討論.教師教師巡視、個別予以點(diǎn)撥指導(dǎo).絕大多數(shù)學(xué)生會選擇建立焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線方程.
分析如下:
(1)建系設(shè)點(diǎn):取過焦點(diǎn)12F,F的直線為x軸,線段12F,F的垂直平分線為y軸(如圖所示)建立直角坐標(biāo)系,設(shè)M(x,y)為雙曲線上任意一點(diǎn),雙曲線的焦距是2c(c>0),那么12F,F的坐標(biāo)分別是1F(-c,0),2F(c,0).又設(shè)點(diǎn)M與F1、F2的距離的差的絕對值為2a.
(2)寫動點(diǎn)滿足的集合:由定義可知,點(diǎn)M滿足集合:
1212P={M|MF|-|MF|=2}={M|MF|-|MF|=2}aa . (3)列方程(用坐標(biāo)表示條件):
22
1||()MFxcy
,22
2||()MFxcy
,2222()()2xcyxcya得
(4)化簡方程:
將這個方程移項(xiàng),使式子兩邊平衡,再兩邊平方得:
222222222222222()44()(),:(c-)x-y=(c-)
xcyaaxcyxcyaaaa移項(xiàng)整理兩邊平方可得
6
類比橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程的處理方式進(jìn)行簡化,使其簡潔美觀 ,即22
222xy1c-aa
(教師待學(xué)生得到以上的結(jié)論時,請學(xué)生展示成果.講評關(guān)鍵點(diǎn). 特別強(qiáng)調(diào)在方程的形式上可以仿照橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程的處理方式:由雙曲線定義2c>2a, 即c>a,設(shè)
2
2
2
c-=b(b>0)a,代入上式22
222xy-=1c-aa
,將式子進(jìn)一步簡化,使其簡潔、對稱,得到
方程:22
22xy-=1>0,b>0b
aa.
(5)驗(yàn)證說明(由教師帶領(lǐng)學(xué)生分析.)
師:由推導(dǎo)過程可知,雙曲線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)都滿足方程22
22xy-=1>0,b>0b
aa,
同時,以方程的解為坐標(biāo)的點(diǎn)到雙曲線的兩個焦點(diǎn)1F(-c,0),2F(c,0)的距離之差的絕對值為2a,即以方程的解為坐標(biāo)的點(diǎn)都在雙曲線上.由曲線與方程的關(guān)系可知,該方程就是雙曲線的方程,我們把它叫做雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程.它表示的雙曲線焦點(diǎn)在x軸上,焦點(diǎn)坐標(biāo)分別為1F(-c,0),2F(c,0),這里222c+ba.(教師板書兩種形式的標(biāo)準(zhǔn)方程)
師:你能得到焦點(diǎn)在y軸上的雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程嗎?
生:類比橢圓,只要交換方程中的x和y即可.這樣就得到了焦點(diǎn)在y軸上的雙曲
線的標(biāo)準(zhǔn)方程, 即為22
2210,0yxabab
.(教師板書)
得到了雙曲線的定義和方程.借助于表格進(jìn)行雙曲線再認(rèn)識.強(qiáng)化概念. 定義 圖象 方程 焦點(diǎn)
a、b、c的關(guān)系
【設(shè)計(jì)意圖】這一過程由學(xué)生自主完成,這樣設(shè)計(jì)使學(xué)生完全成了學(xué)習(xí)的主人,由被動的接受變成主動的獲取.通過雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程的建立過程,訓(xùn)練學(xué)生的運(yùn)算能力、推
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理論證能力、探究能力、分析問題、解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度,滲透數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想.并感受雙曲線方程、圖形的對稱美,獲得成功的喜悅! (四)初步應(yīng)用,例題講析
師:學(xué)習(xí)了新知識,就要應(yīng)用,來看習(xí)題. 練習(xí):
(1)已知兩定點(diǎn))0,5()0,5(21FF若動點(diǎn)P到21,FF的距離的差的絕對值等于6,則動點(diǎn)P的軌跡是 ( )
A 雙曲線 B圓 C射線 D 線段
(2)已知兩定點(diǎn))0,5()0,5(21FF若動點(diǎn)P滿足621PFPF,則動點(diǎn)P的軌跡是( )
A. 雙曲線的右支 B. 雙曲線的左支 C. 以1F為頂點(diǎn)的射線 D. 以2F為頂點(diǎn)的射線
例1、已知雙曲線兩個焦點(diǎn)的坐標(biāo)為 F1 (-5,0) F2(5,0) ,雙曲線上一點(diǎn)P到F1、F2 的距離之差的絕對值等于6,求雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程.
【師生活動】先由學(xué)生獨(dú)2立去做,待大部分同學(xué)完成后,由學(xué)生敘述,教師板書.例1要強(qiáng)調(diào)待定系數(shù)法求雙曲線方程的步驟:先確定焦點(diǎn)位置,再待定出方程,然后求解方程中的a和b,最后寫出所求方程.
例2、求適合下列條件的雙曲線的方程 (1)a=4,b=5,焦點(diǎn)在x軸上; (2)a=3,c=5.
練習(xí)是屬于概念辨析題,可以進(jìn)一步理解雙曲線的定義.例1主要是運(yùn)用待定系數(shù)法求解雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程.例2在例1的基礎(chǔ)上再次強(qiáng)化待定系數(shù)法的應(yīng)用,同時對學(xué)生進(jìn)行分類討論數(shù)學(xué)思想的滲透,達(dá)到拓展知識、提高能力的目的.
【設(shè)計(jì)意圖】 數(shù)學(xué)概念是要在運(yùn)用中得以鞏固的,通過例題使學(xué)生進(jìn)一步理解雙曲線的定義,掌握雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程的求解方法,并在解題過程中滲透數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想.通過學(xué)生的主體參與,使學(xué)生深切體會到本節(jié)課的主要內(nèi)容和思想方法,從而實(shí)現(xiàn)對
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知識的再次深化.
(五)知識總結(jié),形成體系 出示問題:
1.本節(jié)課你學(xué)到了什么知識? 2.研究雙曲線用到了什么思想方法?
讓學(xué)生自己進(jìn)行總結(jié),相互補(bǔ)充,教師點(diǎn)評:
本節(jié)課首先通過畫圖揭示出雙曲線上的點(diǎn)所滿足的條件,由此歸納概括出雙曲線的定義,運(yùn)用坐標(biāo)法建立了雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程,在習(xí)題中應(yīng)用待定系數(shù)法求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程.在整個過程中,類比橢圓的定義、圖象和標(biāo)準(zhǔn)方程的探究思路來處理雙曲線的類似問題.在這一學(xué)習(xí)過程中也進(jìn)一步體會了數(shù)形結(jié)合的思想.
【設(shè)計(jì)意圖】 以問題形式來引導(dǎo)學(xué)生自我總結(jié).通過總結(jié)使學(xué)生對所學(xué)的知識有一個完整的體系,突出重點(diǎn),抓住關(guān)鍵,培養(yǎng)概括能力.同時,通過提煉數(shù)學(xué)的基本思想方法,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng).
(六)布置作業(yè),鞏固提高 必做題: 課本55頁 練習(xí)2,3題 選做題: 課本61頁 習(xí)題A 組2題
課外作業(yè):查閱資料:GPS中的雙曲線導(dǎo)航原理.
【設(shè)計(jì)意圖】 作業(yè)設(shè)計(jì)有梯度,分為必做題和選做題,注重不同層次的學(xué)生的認(rèn)知水平,學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際學(xué)習(xí)情況完成作業(yè),盡量做到讓不同層次的學(xué)生都能有所收獲.課外作業(yè)為學(xué)生利用雙曲線性質(zhì)解決實(shí)際問題做準(zhǔn)備,既可以拓展學(xué)生的知識,又可以讓學(xué)生體會到數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)中的廣泛應(yīng)用. 五、教學(xué)設(shè)計(jì)說明
1. 本節(jié)課以新課程的教學(xué)理念為指導(dǎo),充分體現(xiàn)素質(zhì)教育的重點(diǎn):培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力.
2.本節(jié)課不僅重視結(jié)論,也重視知識的生成過程,整個教學(xué)過程注重啟發(fā)探究、類比教學(xué)方式的應(yīng)用,是研究性教學(xué)的一次有益嘗試.在教學(xué)過程中,教師作為引導(dǎo)者、參與者、合作者,努力引導(dǎo)學(xué)生動手、探索、分析,親身經(jīng)歷知識形成的過程.在整個教學(xué)
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過程中滲透了類比、數(shù)形結(jié)合等數(shù)學(xué)思想.
3.在教學(xué)過程中通過學(xué)生動手實(shí)踐、自主探索,培養(yǎng)其分析、交流、抽象概括及數(shù)學(xué)表達(dá)的能力. 在建立雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程的過程中,提高學(xué)生運(yùn)用坐標(biāo)法解決幾何問題的能力及運(yùn)算能力. 借助于信息技術(shù)平臺,也使得教學(xué)更加直觀生動.
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