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隨著“微”概念的流行,以及“翻轉(zhuǎn)課堂”和可汗學(xué)院教學(xué)模式在全球的迅速傳播,“微課”成為教育界關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)題,并在教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用.在國(guó)內(nèi),最早提出“微課”概念的是廣東省佛山市教育局的胡鐵生.隨著國(guó)內(nèi)外微課實(shí)踐的不斷豐富和相關(guān)研究的逐步深化,微課的概念在不斷的發(fā)展和改進(jìn),許多學(xué)者和教育工作者都提出來(lái)自己的看法.目前國(guó)內(nèi)對(duì)“微課”概念的界定還未達(dá)成共識(shí).
一般認(rèn)為,“微課”是指按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實(shí)踐要求,以視頻為主要載體,記錄教師在課堂內(nèi)外教育教學(xué)過(guò)程中圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)(重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn))或教學(xué)環(huán)節(jié)而開(kāi)展的精彩教與學(xué)活動(dòng)全過(guò)程[1].
“微課”的核心組成內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻(課例片段),同時(shí)還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測(cè)試及學(xué)生反饋、教師點(diǎn)評(píng)等輔教學(xué)資源,它們以一定的組織關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同“營(yíng)造”了一個(gè)半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用“小環(huán)境”[2].
根據(jù)以上分析,筆者對(duì)微課的再認(rèn)識(shí)有以下幾點(diǎn):
(1)“微課”不同于傳統(tǒng)的單一資源類(lèi)型的教學(xué)課例、教學(xué)設(shè)計(jì),是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型的教學(xué)資源.微課可以用在課前、課中,課后,在教學(xué)環(huán)節(jié)中使用靈活,是教學(xué)環(huán)節(jié)的一部分.
(2)微課的時(shí)間一般5~10分鐘,時(shí)間簡(jiǎn)短而內(nèi)容精要,但絕不是一節(jié)課的縮影,是針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或是某節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)展開(kāi),內(nèi)容選擇不宜過(guò)大.
(3)微課的應(yīng)用,使教學(xué)時(shí)間與空間得到拓展,既能提高數(shù)學(xué)教學(xué)的有效性又能促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí).
2 基于微課的數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)
微課在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮著重要的作用,下面以人教B版普通高中數(shù)學(xué)選修2-1《雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程》為例,給出以微課作為課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)重要載體的教學(xué)設(shè)計(jì).
(1)目標(biāo)分析
學(xué)生在課前通過(guò)觀看微課視頻,復(fù)習(xí)橢圓的相關(guān)知識(shí),并在視頻的引導(dǎo)下,運(yùn)用類(lèi)比的思想自主思考得到雙曲線(xiàn)的定義,深刻理解雙曲線(xiàn)的概念.進(jìn)一步在課上小組合作、自主探究推導(dǎo)得出雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程.通過(guò)探索活動(dòng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生用聯(lián)系的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)問(wèn)題.
(2)教學(xué)素材的準(zhǔn)備
課前給學(xué)生關(guān)于復(fù)習(xí)橢圓的定義與方程、類(lèi)比推導(dǎo)雙曲線(xiàn)的微視頻以及自學(xué)報(bào)告單,幾何畫(huà)板,動(dòng)態(tài)演示雙曲線(xiàn)的圖像.
(3)教學(xué)理念的準(zhǔn)備
結(jié)合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論以及思維“最近發(fā)展區(qū)”理論,開(kāi)展課堂教學(xué).在類(lèi)比橢圓的過(guò)程中,讓學(xué)生去感受、理解雙曲線(xiàn)的概念,學(xué)生往往能深刻的理解雙曲線(xiàn)的本質(zhì).同時(shí),前后知識(shí)也能很好的連貫起來(lái).本次微課雖然時(shí)間短暫,但是仍提供大量的時(shí)間給學(xué)生探索、體驗(yàn)、思考、整合,在盡可能短的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生體會(huì)雙曲線(xiàn)的形成過(guò)程.
(4)微視頻、自學(xué)報(bào)告單設(shè)計(jì)分析
2.1 微視頻
將《雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程》這一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容做成PPT,回顧橢圓的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程,用實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得雙曲線(xiàn)的定義制作成微視頻.
①溫故知新
教師用PPT呈現(xiàn)如下三個(gè)問(wèn)題:
問(wèn)題1:橢圓的定義是什么?
問(wèn)題2:橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是什么?
問(wèn)題3:如果把橢圓定義中“距離的和”改為“距離的差”那么動(dòng)點(diǎn)的軌跡會(huì)發(fā)生怎樣的變化?
要求學(xué)生將問(wèn)題1、2的答案寫(xiě)在自學(xué)報(bào)告單上,并思考問(wèn)題3.
【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)復(fù)習(xí)回顧,既檢測(cè)了學(xué)生對(duì)橢圓知識(shí)的掌握情況,同時(shí)又為下面雙曲線(xiàn)的學(xué)習(xí)做好鋪墊,導(dǎo)入新課.
②實(shí)驗(yàn)探究
師:數(shù)學(xué)家歐拉曾說(shuō)過(guò):“數(shù)學(xué)這門(mén)科學(xué)需要觀察,也需要實(shí)驗(yàn)”.下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究問(wèn)題3:
實(shí)驗(yàn)用品:大頭釘 2 個(gè),一條拉鏈,筆,剪刀
實(shí)驗(yàn)步驟:
1.取一條拉鏈,拉開(kāi)一部分,將其中一支拉鏈剪短(保證了距離之差為定值);
2.將拉鏈的兩端固定在兩個(gè)大頭釘上;
3.筆尖P放在拉鏈的拉頭處,并隨著拉頭移動(dòng).
實(shí)驗(yàn)一:慢慢將拉鏈拉開(kāi),筆尖在板上慢慢移動(dòng),看形成的圖形,思考作圖過(guò)程.
在圖形的形成過(guò)程中,兩個(gè)大頭釘間的距離是變化還是不變的?
在畫(huà)圖形的過(guò)程中,筆尖與兩個(gè)大頭釘間距離大小有怎樣的關(guān)系?
實(shí)驗(yàn)二:將兩個(gè)長(zhǎng)短拉鏈的固定位置互換,再慢慢將拉鏈拉開(kāi),筆尖在板上慢慢移動(dòng),看形成的圖形,思考作圖過(guò)程.
教師通過(guò)幾何畫(huà)板形象展示雙曲線(xiàn)的形成過(guò)程,引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納雙曲線(xiàn)的定義.
我們可以歸納出雙曲線(xiàn)定義應(yīng)包含下列要素:
由于剪掉的拉鏈長(zhǎng)度是固定的,所以點(diǎn)P到兩個(gè)定點(diǎn)的距離的差的絕對(duì)值是個(gè)定值;
點(diǎn)P到兩個(gè)定點(diǎn)的距離的差的絕對(duì)值要小于兩個(gè)定點(diǎn)之間的距離.
③類(lèi)比橢圓的定義,我??可以得到雙曲線(xiàn)的定義:
平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離的差的絕對(duì)值等于常數(shù)2a(小于|F1F2|,且不等于0)的點(diǎn)的軌跡叫做雙曲線(xiàn).這兩個(gè)定點(diǎn)叫做雙曲線(xiàn)的焦點(diǎn),兩焦點(diǎn)間的距離2c叫做雙曲線(xiàn)的焦距.
為了進(jìn)一步幫助學(xué)生理解概念,把握平面內(nèi)動(dòng)點(diǎn)的軌跡、距離差的絕對(duì)值為常數(shù) 、常數(shù)要小于|F1F2|且不等于0等重要特征,教師設(shè)置兩個(gè)問(wèn)題:
問(wèn)題1:類(lèi)比橢圓,尋找雙曲線(xiàn)定義中的關(guān)鍵字
問(wèn)題2:若分別去掉這幾個(gè)關(guān)鍵字曲線(xiàn)會(huì)發(fā)生怎樣變化?
特殊情形:
若常數(shù)2a=0,軌跡為線(xiàn)段F1F2的垂直平分線(xiàn);若常數(shù)2a>|F1F2|, 此時(shí)軌跡不存在;若常數(shù)2a=|F1F2|,此時(shí)軌跡為以F1或F2為端點(diǎn)的兩條射線(xiàn);若去掉絕對(duì)值,則表示雙曲線(xiàn)的一支.
④自主練習(xí)
學(xué)習(xí)了橢圓的定義讓我們來(lái)解決下面的問(wèn)題:
問(wèn)題1 到點(diǎn)F1(-4,0),F(xiàn)2(4,0)的距離的差的絕對(duì)值為6的動(dòng)點(diǎn)P的軌跡
答:點(diǎn)P滿(mǎn)足雙曲線(xiàn)的定義,是雙曲線(xiàn).
問(wèn)題2 到點(diǎn)F1(-4,0),F(xiàn)2(4,0)的距離的差為6的動(dòng)點(diǎn)P的軌跡
答:點(diǎn)P的軌跡雙曲線(xiàn)的一支
問(wèn)題3 到點(diǎn)F1(-4,0),F(xiàn)2(4,0)的距離的差為8的動(dòng)點(diǎn)P的軌跡
答:點(diǎn)P的軌跡為以F1或F2為端點(diǎn)的兩條射線(xiàn)
問(wèn)題4 到點(diǎn)F1(-4,0),F(xiàn)2(4,0)的距離的差為10的動(dòng)點(diǎn)P的軌跡
答:點(diǎn)P的軌跡不存在.
⑤小結(jié):
2.2 自學(xué)報(bào)告單
(6)教學(xué)過(guò)程
教師批改自學(xué)報(bào)告單,及時(shí)了解學(xué)生掌握知識(shí)的情況.進(jìn)行二次備課,適當(dāng)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì).
①開(kāi)門(mén)見(jiàn)山 直入主題
師:同學(xué)們看微課了嗎?今天我們要學(xué)習(xí)什么知識(shí)?――雙曲線(xiàn)及其標(biāo)準(zhǔn)方程(板書(shū))
師:雙曲線(xiàn)的定義是什么?
生: 平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離的差的絕對(duì)值等于常數(shù)2a(小于|F1F2|,且不等于0)的點(diǎn)的軌跡叫做雙曲線(xiàn).這兩個(gè)定點(diǎn)叫做雙曲線(xiàn)的焦點(diǎn),兩焦點(diǎn)間的距離2c叫做雙曲線(xiàn)的焦距.
②小組交流 辨析重點(diǎn)
小組內(nèi),互相批改自學(xué)報(bào)告單中的自主練習(xí),互相辨析有不同答案的題目.
通過(guò)教師提問(wèn)、小組交流的方式,教師能夠了解學(xué)生對(duì)雙曲線(xiàn)概念的掌握情況.
③小組匯報(bào) 落實(shí)重點(diǎn)
教師根據(jù)學(xué)生的小組學(xué)習(xí)情況開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng),重點(diǎn)針對(duì)學(xué)生在微課學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問(wèn)題,及時(shí)點(diǎn)撥,進(jìn)一步深化?λ?曲線(xiàn)概念的理解.
④自主探究 合作交流
利用微課解決雙曲線(xiàn)概念理解的難點(diǎn)后,接著進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)方程的教學(xué).
教師設(shè)置問(wèn)題:
問(wèn)題1 回顧橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的推導(dǎo)步驟及方法;
問(wèn)題2 類(lèi)比橢圓試著推導(dǎo)雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程;
問(wèn)題3 換元處理與橢圓有沒(méi)有區(qū)別?
問(wèn)題4 猜證雙曲線(xiàn)焦點(diǎn)在y軸上的標(biāo)準(zhǔn)方程.
學(xué)生回顧橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的推導(dǎo)步驟及方法:①建系;②設(shè)點(diǎn);③列式;④化簡(jiǎn)
小組合作交流在教師的引導(dǎo)下,認(rèn)真思考教師設(shè)置的問(wèn)題,類(lèi)比橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的推導(dǎo),嘗試完成雙曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)方程的推導(dǎo).
【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)探究、合作推導(dǎo)出雙曲線(xiàn)的兩種標(biāo)準(zhǔn)方程,加深學(xué)生對(duì)類(lèi)比思想的應(yīng)用,提高學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.
師:引導(dǎo)學(xué)生對(duì)雙曲線(xiàn)方程的兩種形式進(jìn)行比較,強(qiáng)調(diào)雙曲線(xiàn)方程的特點(diǎn)與判斷焦點(diǎn)位置的方法
生:認(rèn)真觀察雙曲線(xiàn)的兩種標(biāo)準(zhǔn)方程,通過(guò)小組討論、比較,歸納雙曲線(xiàn)方程特點(diǎn),以及如何判斷焦點(diǎn)的位置
【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)小組交流、合作探索,讓學(xué)生各抒已見(jiàn),暢所欲言,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,體驗(yàn)成功的快樂(lè).
⑤雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程
焦點(diǎn)在x軸 標(biāo)準(zhǔn)方程:x2a2-y2b2=1
焦點(diǎn)在y軸 標(biāo)準(zhǔn)方程:y2a2-x2b2=1
注意:
雙曲線(xiàn)方程特點(diǎn):
① 方程中x2 ,y2的系數(shù)異號(hào);②a>0,b>0,c2=a2+b2但a,b大小不確定.
判斷焦點(diǎn)位置:
如果x2的系數(shù)是正的,則焦點(diǎn)在x軸上;如果y2的系數(shù)是正的,則焦點(diǎn)在y軸上.
⑥例題精講 簡(jiǎn)單應(yīng)用
例1 已知雙曲線(xiàn)的焦點(diǎn) F1(-5,0), F2(5,0),雙曲線(xiàn)上一點(diǎn)P到焦點(diǎn)的距離差的絕對(duì)值等于8,求雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程.
例2 已知雙曲線(xiàn)的一個(gè)焦點(diǎn)坐標(biāo)是(0,-6),經(jīng)過(guò)A(-5,6),求雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程.
例3 已知A,B兩地相距800m,在A地聽(tīng)到炮彈爆炸聲比在B地晚2s,且聲速為340m/s,求炮彈爆炸點(diǎn)的軌跡方程.
前兩道例題由學(xué)生講解,教師指導(dǎo)補(bǔ)充.教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)例3進(jìn)行分析,詳細(xì)講解求解過(guò)程.
【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)精講例題,鞏固所學(xué),幫助學(xué)生掌握求雙曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)方程的兩種方法:定義法與待定系數(shù)法,以及雙曲線(xiàn)方程的簡(jiǎn)單應(yīng)用.
⑦歸納總結(jié) 思維提升
【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生自己來(lái)歸納總結(jié),培養(yǎng)學(xué)生自我檢查、自我小結(jié)的良好習(xí)慣,將知識(shí)進(jìn)行整理并系統(tǒng)化.
⑧分層作業(yè) 鞏固落實(shí)
【設(shè)計(jì)意圖】布置作業(yè),進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí).作業(yè)中分為必做題與選做題,實(shí)施分層教學(xué),滿(mǎn)足不同學(xué)生的不同需要.
3 幾點(diǎn)啟示
本次微課給出的是雙曲線(xiàn)的概念,是一次概念教學(xué)課.基于本次微課的教學(xué),為進(jìn)一步提高微課的教學(xué)質(zhì)量,筆者得到以下幾點(diǎn)啟示:
(1)微課教學(xué)要合理選題,切題迅速
微課的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在“微”,這個(gè)“微”字,一是指時(shí)間簡(jiǎn)短,二是指只是針對(duì)某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或某些例題.因此,并不是所有的課都適合微課教學(xué),要合理選題;同時(shí),內(nèi)容選擇上范圍不宜過(guò)大.此外,微課教學(xué)中要處理好“微”還需做到切題要快,開(kāi)門(mén)見(jiàn)山,切題迅速,選擇與所講內(nèi)容緊密相關(guān)的知識(shí),主題突出,這樣才會(huì)有時(shí)間講解重點(diǎn)內(nèi)容.
(2)微課是一個(gè)完整的教學(xué)活動(dòng)
微課是圍繞數(shù)學(xué)課程中的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或某個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)開(kāi)展的數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng),一般是教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn).俗話(huà)說(shuō):麻雀雖小,五臟俱全.微課雖然短小精悍,但它也有完整的教學(xué)過(guò)程,是完整的教學(xué)活動(dòng).每次微課都有其教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)、引入、師生互動(dòng)、相應(yīng)練習(xí)、歸納總結(jié)等[3].
(3)微課的教學(xué)對(duì)象始終都是學(xué)生
雖然錄制微視頻時(shí),沒(méi)有學(xué)生在場(chǎng),但是微課的教學(xué)對(duì)象還是學(xué)生,在視頻中也要有師生的互動(dòng).因此,設(shè)計(jì)微課,最關(guān)鍵的是從學(xué)生的角度去設(shè)計(jì),而不是從教師的角度去設(shè)計(jì),體現(xiàn)以人為本,以學(xué)生為主體的教育教學(xué)理念[4].
(4)切實(shí)重視自學(xué)報(bào)告單的應(yīng)用
一、對(duì)教材處理的建議
(一)明確解析幾何的基本思想方法。
解析法(坐標(biāo)法);突出用方程研究曲線(xiàn),用代數(shù)方法研究曲線(xiàn)的幾何性質(zhì);強(qiáng)調(diào)解析幾何解決問(wèn)題數(shù)形結(jié)合的重要性;自始至終貫穿曲線(xiàn)與方程、方程與曲線(xiàn)的關(guān)系。
解析幾何的基本思想方法是解析法(坐標(biāo)法;突出用方程研究曲線(xiàn),用代數(shù)方法研究曲線(xiàn)的幾何問(wèn)題。在《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)•數(shù)學(xué)2》A版中首先建立直線(xiàn)、圓這兩種平面上最簡(jiǎn)單的非封閉圖形與封閉圖形的方程,然后通過(guò)它們的方程,研究它們的幾何性質(zhì)。從大的范圍看,“曲線(xiàn)與方程”“方程與曲線(xiàn)”的關(guān)系反映了空間形式與數(shù)量關(guān)系之間的關(guān)系,它用數(shù)及其運(yùn)算為工具,在平面直角坐標(biāo)系下,用代數(shù)方法研究幾何問(wèn)題,是數(shù)形結(jié)合的重要方面。
(二)抓住軌跡問(wèn)題的本質(zhì)――變化過(guò)程中的不變量,建立曲線(xiàn)的方程。
軌跡是由動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)形成的曲線(xiàn)(或幾何圖形),其特點(diǎn)是,動(dòng)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中,始終有保持不變的量,由此我們建立軌跡的方程。通過(guò)軌跡的方程,判斷軌跡的形狀,研究軌跡的幾何性質(zhì)。
三種圓錐曲線(xiàn)的幾何特征明顯。在橢圓的學(xué)習(xí)過(guò)程中,我們從圓出發(fā),給出“探究”欄目,通過(guò)把細(xì)繩的兩端分開(kāi),讓學(xué)生觀察軌跡的形狀,建立與已有知識(shí)的聯(lián)系與區(qū)別。由畫(huà)圖的過(guò)程,探究形成軌跡的動(dòng)點(diǎn)滿(mǎn)足的幾何條件,展現(xiàn)曲線(xiàn)的典型幾何特征。在此基礎(chǔ)上,給出具有這種典型幾何特征的軌跡的正式名稱(chēng)――橢圓。通過(guò)觀察橢圓的形狀,引導(dǎo)學(xué)生建立適當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系,用點(diǎn)的坐標(biāo)表示距離,建立橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程。其他兩種圓錐曲線(xiàn):雙曲線(xiàn)與拋物線(xiàn),雖然它們的幾何特征與橢圓不同,但其引入過(guò)程及標(biāo)準(zhǔn)方程的建立過(guò)程,都是與橢圓相類(lèi)比展開(kāi)的。
(三)注重實(shí)際背景和應(yīng)用。
實(shí)際上,圓錐曲線(xiàn)與人類(lèi)生活、生產(chǎn)及科研有著緊密的聯(lián)系。本章引言說(shuō)明三種圓錐曲線(xiàn)都是用不垂直與圓錐的軸的平面截圓錐面得到的。改變截面與圓錐軸的夾角,可以得到橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)。這種引入,目的是使學(xué)生了解“圓錐曲線(xiàn)”名稱(chēng)的由來(lái)。另外在教材的正文中,還多次提到行星運(yùn)行軌道、發(fā)電廠(chǎng)冷卻塔的外形、拋物運(yùn)動(dòng)軌跡、探照燈的鏡面,等等。
在教材的拓展欄目中,還安排了“探究與發(fā)現(xiàn)――為什么截口曲線(xiàn)是橢圓”;“閱讀與思考――圓錐曲線(xiàn)的光學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用”。安排了大量的實(shí)例,注重實(shí)際背景和應(yīng)用的目的是讓學(xué)生感受圓錐曲線(xiàn)在刻畫(huà)現(xiàn)實(shí)世界和解決實(shí)際問(wèn)題中的重要作用。
(四)重視信息技術(shù)工具的作用。
信息技術(shù)工具在解析幾何的學(xué)習(xí)中有較大的支持作用,發(fā)揮的空間也比較大。在教材中,安排了很多“信息技術(shù)應(yīng)用”的內(nèi)容。
(1)利用信息技術(shù)工具向?qū)W生演示平面截圓錐的過(guò)程,通過(guò)改變截面與圓錐曲線(xiàn)的夾角,得出不同的圓錐曲線(xiàn)。信息技術(shù)工具的使用可以加深學(xué)生對(duì)圓錐曲線(xiàn)的直觀認(rèn)識(shí)。
(2)運(yùn)用信息技術(shù)工具的“運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中保持幾何關(guān)系不變”的特點(diǎn),非常容易探索動(dòng)點(diǎn)軌跡的形狀。一方面,信息技術(shù)工具為我們創(chuàng)造了一個(gè)實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)、猜想的環(huán)境,在動(dòng)態(tài)演示中,觀察軌跡形成的原因、軌跡的形狀,發(fā)現(xiàn)結(jié)論、形成猜想。另一方面,當(dāng)我們求出軌跡的方程后,可以用信息技術(shù)工具幫助我們進(jìn)行直觀驗(yàn)證軌跡的形狀,加深對(duì)方程所表示的曲線(xiàn)形狀的理解。比如在教學(xué)中,對(duì)雙曲線(xiàn)漸近線(xiàn)的研究是難點(diǎn)。從直觀上看,雙曲線(xiàn)的兩支是向外無(wú)限延伸的,始終在漸近線(xiàn)形成的一組對(duì)頂角中,不會(huì)越過(guò)它的漸近線(xiàn)。教材通過(guò)“信息技術(shù)應(yīng)用”欄目,讓學(xué)生通過(guò)觀察,發(fā)現(xiàn)雙曲線(xiàn)的這一性質(zhì)。正文中并沒(méi)有給出嚴(yán)格證明,拓展性欄目“探究與發(fā)現(xiàn)――為什么y=±x是雙曲線(xiàn)+=1的漸近線(xiàn)”給出了嚴(yán)格的證明,但不作為教學(xué)要求。漸近線(xiàn)的概念比較抽象,學(xué)生對(duì)它的理解需要一個(gè)過(guò)程。
二、值得注意的問(wèn)題
(一)注意整個(gè)“解析幾何”知識(shí)的前后銜接,準(zhǔn)確把握教學(xué)要求。
必修《數(shù)學(xué)2》中的直線(xiàn)與方程、圓與方程,以及(文)選修1-1,(理)選修2-1中的圓錐曲線(xiàn)與方程,系列4中的“選修4-4坐標(biāo)系與參數(shù)方程”一起構(gòu)成了經(jīng)典的平面解析幾何內(nèi)容的主干。要注意知識(shí)內(nèi)容的銜接,把相關(guān)內(nèi)容放在平面解析幾何內(nèi)容的通盤(pán)考慮,切實(shí)把握每部分的教學(xué)要求。特別注意的是新課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的教學(xué)要求中,橢圓的內(nèi)容要求“理解”,雙曲線(xiàn)的內(nèi)容只作“了解”,拋物線(xiàn)的內(nèi)容理科要求“理解”而文科要求“了解”。
準(zhǔn)確地把握教學(xué)要求包括兩個(gè)方面,第一是把握好新課標(biāo)的精神,第二是把握好學(xué)生的實(shí)際。根據(jù)新課標(biāo)的精神,圓錐曲線(xiàn)部分是屬于控制教學(xué)要求的內(nèi)容,但目前由于考試的影響,這一部分教學(xué)的要求比較高,題目的難度很大。如何控制教學(xué)要求是個(gè)難點(diǎn)。高中的教學(xué)時(shí)間有限,全體學(xué)生都必須掌握的重點(diǎn)課程應(yīng)以最基礎(chǔ)的知識(shí)和最基本的技能為主,要使學(xué)生切實(shí)把基礎(chǔ)打好,不要過(guò)分重視技巧性很強(qiáng)的難題。從學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律來(lái)說(shuō),訓(xùn)練不能一次完成,要循序漸進(jìn),打好基礎(chǔ)才能有較大的發(fā)展余地,急于求成是不可取的;學(xué)生的基礎(chǔ)、興趣、志向是不同的,要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際提出恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)要求,這樣學(xué)生才有學(xué)習(xí)的積極性,才能使學(xué)生達(dá)到預(yù)定的教學(xué)要求。
(二)圓錐曲線(xiàn)的第二定義、圓錐曲線(xiàn)的統(tǒng)一定義,以及非標(biāo)準(zhǔn)形式的圓錐曲線(xiàn)方程不作教學(xué)要求。
教學(xué)中,老師經(jīng)常說(shuō)到圓錐曲線(xiàn)的“第二定義”、圓錐曲線(xiàn)的離心率與統(tǒng)一方程,盡管是非常經(jīng)典的內(nèi)容,但不作為基本的教學(xué)要求。考慮到它們的意義,橢圓、雙曲線(xiàn)的“第二定義”在教材的相關(guān)部分的例題有所體現(xiàn),但沒(méi)有明確給出它們的“第二定義”。在拓展性欄目“信息技術(shù)應(yīng)用――用《幾何畫(huà)板》探究點(diǎn)的軌跡:橢圓”和“信息技術(shù)應(yīng)用――用《幾何畫(huà)板》探究點(diǎn)的軌跡:雙曲線(xiàn)”雖然給出了上述兩種圓錐曲線(xiàn)的“第二定義”,但是不作要求。
1. 考綱解讀:
(1)在平面直角坐標(biāo)系中,結(jié)合具體圖形,探索確定直線(xiàn)位置的幾何要素(兩個(gè)點(diǎn)、一點(diǎn)和方向).
(2)理解直線(xiàn)的傾斜角和斜率的概念,經(jīng)歷用代數(shù)方法刻畫(huà)直線(xiàn)斜率的過(guò)程,掌握過(guò)兩點(diǎn)的直線(xiàn)斜率的計(jì)算公式;了解直線(xiàn)的傾斜角的范圍;理解直線(xiàn)的斜率和傾斜角之間的關(guān)系,能根據(jù)直線(xiàn)的傾斜角求出直線(xiàn)的斜率.
(3)根據(jù)斜率判定兩條直線(xiàn)平行或垂直,根據(jù)兩條直線(xiàn)平行或垂直的位置關(guān)系求直線(xiàn)方程中參數(shù)的值.
(4)根據(jù)確定直線(xiàn)位置的幾何要素,探索并掌握直線(xiàn)方程的幾種形式(點(diǎn)斜式、兩點(diǎn)式及一般式)的特點(diǎn)和適用范圍;根據(jù)問(wèn)題的具體條件選擇恰當(dāng)?shù)男问角笾本€(xiàn)的方程;體會(huì)斜截式與一次函數(shù)的關(guān)系.
(5)了解二元一次方程組的解與兩直線(xiàn)交點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系,體會(huì)數(shù)形結(jié)合思想;能用解方程組的方法求兩直線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo).
(6)探索并掌握兩點(diǎn)間的距離公式、點(diǎn)到直線(xiàn)的距離公式;會(huì)求兩條平行直線(xiàn)間的距離.
2. 考場(chǎng)對(duì)接:
通過(guò)2012年的考點(diǎn)統(tǒng)計(jì)可以看出,在高考題中,本節(jié)內(nèi)容主要以選擇題、填空題為主要題型,考查兩直線(xiàn)的位置關(guān)系,屬于基礎(chǔ)題,難度不大.對(duì)直線(xiàn)與方程的考查,還滲透在平面解析幾何的解答題中,與其他知識(shí)(圓與圓錐曲線(xiàn))結(jié)合出題.
3. 經(jīng)典例題:
(2012浙江)設(shè)a∈R,則“a=1”是“直線(xiàn)l1:ax+2y-1=0與直線(xiàn)l2:x+(a+1)y+4=0平行”的( )
A. 充分不必要條件
B. 必要不充分條件
C. 充分必要條件
D. 既不充分也不必要條件
失分警示 本題屬于基礎(chǔ)題,解題時(shí)注意判斷充分必要條件的步驟,即先驗(yàn)證充分性,再驗(yàn)證必要性,最后綜合起來(lái)下結(jié)論. 在表述的時(shí)候要弄清順序關(guān)系,以防發(fā)生概念錯(cuò)誤.
方法突破 在研究充分和必要條件時(shí),可先求一者的等價(jià)條件,再和另一者作比較.
完美答案 當(dāng)a=1時(shí),直線(xiàn)l1:x+2y-1=0與直線(xiàn)l2:x+2y+4=0顯然平行;若直線(xiàn)l1與直線(xiàn)l2平行,則有■=■,解得a=1或a=-2. 故選A.
4. 命題趨勢(shì):
直線(xiàn)的方程、兩直線(xiàn)的位置關(guān)系、距離問(wèn)題一直是高考考查的熱點(diǎn)問(wèn)題,單純考查直線(xiàn)的知識(shí)一般在選擇題、填空題中出現(xiàn);直線(xiàn)和其他知識(shí)的交匯問(wèn)題一般出現(xiàn)在解答題中,有一定的難度.
1. 考綱解讀:
(1)回顧確定圓的幾何要素(圓心、半徑,不在同一直線(xiàn)上的三個(gè)點(diǎn)等),在平面直角坐標(biāo)系中,探索并掌握?qǐng)A的標(biāo)準(zhǔn)方程與一般方程;根據(jù)問(wèn)題的條件,選擇恰當(dāng)?shù)男问角髨A的方程;理解圓的一般方程和標(biāo)準(zhǔn)方程之間的關(guān)系,會(huì)進(jìn)行互化.
(2)根據(jù)給定直線(xiàn)和圓的方程,判斷直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系(相交、相切、相離);根據(jù)圓的方程判斷圓與圓的位置關(guān)系(外離、外切、相交、內(nèi)切、內(nèi)含).
(3)用直線(xiàn)和圓的方程解決一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題.
(4)在平面解析幾何初步的學(xué)習(xí)過(guò)程中,體會(huì)用代數(shù)方法處理幾何問(wèn)題的思想,感受“數(shù)”與“形”的對(duì)立和統(tǒng)一;初步掌握數(shù)形結(jié)合的思想方法在研究數(shù)學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用.
(5)通過(guò)具體情境,感受建立空間直角坐標(biāo)系的必要性,了解空間直角坐標(biāo)系,會(huì)用空間直角坐標(biāo)系刻畫(huà)點(diǎn)的位置;掌握空間兩點(diǎn)間的距離公式及其應(yīng)用.
2. 考場(chǎng)對(duì)接:
圓的方程,直線(xiàn)與圓、圓與圓的位置關(guān)系是高考考查的重點(diǎn),在2012年高考試題中,主要在選擇題、填空題中考查直線(xiàn)與圓、圓與圓的位置關(guān)系,尤其是含參數(shù)的問(wèn)題,考題基本上屬于中低檔難度的題.
3. 經(jīng)典例題:
(2012天津)設(shè)m,n∈R,若直線(xiàn)(m+1)x+(n+1)y-2=0與圓(x-1)2+(y-1)2=1相切,則m+n的取值范圍為( )
失分警示 本題屬于中檔題,考查直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系,不等式的性質(zhì). 注意不要忽略了m,n∈R這個(gè)條件,在運(yùn)用基本不等式時(shí)注意其成立的條件,求取值范圍時(shí)注意不要擴(kuò)大或縮小范圍.
方法突破 由直線(xiàn)與圓相切的條件可以得到一個(gè)關(guān)于m,n的等式,觀察等式的性質(zhì),利用基本不等式的形式消除差異,化為關(guān)于m+n的不等式,解出其取值范圍即可.
完美答案 因?yàn)橹本€(xiàn)(m+1)x+(n+1)y-2=0與圓(x-1)2+(y-1)2=1相切,所以■=1,化簡(jiǎn)得mn=m+n+1. 又當(dāng)m,n∈R有不等式mn≤■■成立,所以mn=m+n+1≤■,即(m+n)2-4(m+n)-4≥0,解得m+n≤2-2■或m+n≥2+2■. 故選D.
■ (2012江蘇)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,圓C的方程為x2+y2-8x+15=0,若直線(xiàn)y=kx-2上至少存在一點(diǎn),使得以該點(diǎn)為圓心,1為半徑的圓與圓C有公共點(diǎn),則k的最大值是_________.
失分警示 本題屬于中檔偏難題,解答本題時(shí)不要被題中的表面意思所迷惑,要透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì),認(rèn)真審清題意,將題意中的關(guān)系進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)化.
方法突破 數(shù)形結(jié)合理解題意,將兩圓的位置關(guān)系化為圓C的圓心到直線(xiàn)y=kx-2的距離的取值范圍問(wèn)題去處理.
完美答案 圓C的方程可化為(x-4)2+y2=1,若直線(xiàn)y=kx-2上至少存在一點(diǎn),使得以該點(diǎn)為圓心,1為半徑的圓與圓C有公共點(diǎn),則圓C上的點(diǎn)到直線(xiàn)上的點(diǎn)的距離的最小值小于或等于1,則圓心C(4,0)到直線(xiàn)y=kx-2的距離小于等或等于2. 所以■≤2,解得0≤k≤■,故k的最大值是■.
4. 命題趨勢(shì):
預(yù)計(jì)2013年高考仍將在選擇題、填空題中考查圓方程的求解,直線(xiàn)與圓、圓與圓的位置關(guān)系的判斷,特別是含參數(shù)的位置關(guān)系問(wèn)題仍將是考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn). 而在解答題中,則有可能考查以圓為背景的綜合試題,特別是圓與圓錐曲線(xiàn)的整合問(wèn)題.
1. 考綱解讀:
(1)了解圓錐曲線(xiàn)的實(shí)際背景,了解圓錐曲線(xiàn)在刻畫(huà)現(xiàn)實(shí)世界和解決實(shí)際問(wèn)題中的作用.
(2)掌握橢圓的定義和幾何圖形及標(biāo)準(zhǔn)方程,會(huì)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;掌握橢圓的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì),能運(yùn)用橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程和幾何性質(zhì)處理一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題.
2. 考場(chǎng)對(duì)接:
縱觀2012年高考數(shù)學(xué)試題可以看出,選擇題、填空題主要考查橢圓的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程和幾何性質(zhì)的理解與應(yīng)用,橢圓的離心率等相關(guān)知識(shí),難度中等;解答題主要考查橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程、幾何性質(zhì)的應(yīng)用,特別地,直線(xiàn)與橢圓的位置關(guān)系問(wèn)題是考查的熱點(diǎn)問(wèn)題,且有一定的難度.
3. 經(jīng)典例題:
失分警示 結(jié)合圖形,審清題意,注意三角形哪個(gè)角是底角,細(xì)心運(yùn)算,避免發(fā)生運(yùn)算失誤.
方法突破 求解圓錐曲線(xiàn)的離心率(或其范圍)的關(guān)鍵是根據(jù)已知條件尋求一個(gè)關(guān)于a,b,c的等式(或不等)關(guān)系,再結(jié)合a,b,c的固有關(guān)系消去b,最后得到a,c的等式(或不等)關(guān)系,從而求得離心率(或其范圍).
4. 命題趨勢(shì):
橢圓是命題的熱點(diǎn)內(nèi)容,預(yù)計(jì)2013年的高考仍將在選擇題、填空題中考查橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程、離心率的求解等知識(shí),難度中等;將在解答題中重點(diǎn)考查直線(xiàn)與橢圓的位置關(guān)系問(wèn)題,可能還會(huì)出現(xiàn)一些創(chuàng)新題型,如新定義題型、探索性問(wèn)題、定點(diǎn)定值問(wèn)題等,此類(lèi)問(wèn)題難度較大.同時(shí),會(huì)加強(qiáng)橢圓與圓,橢圓與雙曲線(xiàn),橢圓與拋物線(xiàn)等知識(shí)的交匯問(wèn)題的考查力度.
1. 考綱解讀:
了解雙曲線(xiàn)的定義、圖形和標(biāo)準(zhǔn)方程,會(huì)求雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程;會(huì)用雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程處理一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題;了解雙曲線(xiàn)的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì).
2. 考場(chǎng)對(duì)接:
分析2012年高考試題可以看出,雙曲線(xiàn)的考題基本上以選擇題、填空題為主,主要考查雙曲線(xiàn)的定義、方程和簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)的應(yīng)用,且出現(xiàn)了雙曲線(xiàn)和圓、橢圓、拋物線(xiàn)等的整合問(wèn)題,總體難度中等.
3. 經(jīng)典例題:
(2012浙江)如圖1,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別是雙曲線(xiàn)C:■-■=1(a,b>0)的左、右焦點(diǎn),B是虛軸的端點(diǎn),直線(xiàn)F1B與C的兩條漸近線(xiàn)分別交于P,Q兩點(diǎn),線(xiàn)段PQ的垂直平分線(xiàn)與x軸交于點(diǎn)M. 若MF2=F1F2,則C的離心率是( )
失分警示 本題的解題思路并不難得出,但運(yùn)算量較大,在認(rèn)真審題的前提下避免發(fā)生運(yùn)算錯(cuò)誤,同時(shí)注意雙曲線(xiàn)的離心率的取值范圍,謹(jǐn)防增根.
方法突破 本題考查雙曲線(xiàn)的幾何性質(zhì)的應(yīng)用,離心率的求解,突破的關(guān)鍵是正確求出P,Q兩點(diǎn)的坐標(biāo)(用a,b,c表示),再求出PQ的垂直平分線(xiàn)的方程,進(jìn)而用a,b,c表示出M的坐標(biāo),由MF2=F1F2列出等式,最終化為a,c的關(guān)系.
4. 命題趨勢(shì):
預(yù)計(jì)2013年高考仍將在選擇題、填空題中考查雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程的求法、定義和幾何性質(zhì)的應(yīng)用,其中離心率的求解和漸近線(xiàn)問(wèn)題是考查的熱點(diǎn). 此外,仍會(huì)加強(qiáng)將雙曲線(xiàn)和其他知識(shí)(如圓、橢圓、拋物線(xiàn))進(jìn)行交匯出題,題目難度中等偏低.
1. 考綱解讀:
(1)掌握拋物線(xiàn)的定義、圖形和標(biāo)準(zhǔn)方程,會(huì)求拋物線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程;掌握拋物線(xiàn)的簡(jiǎn)單性質(zhì),會(huì)用拋物線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程和幾何性質(zhì)處理一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題.
(2)了解方程的曲線(xiàn)與曲線(xiàn)的方程的對(duì)應(yīng)關(guān)系;了解求曲線(xiàn)方程的一般步驟,能求一些簡(jiǎn)單曲線(xiàn)的方程;掌握求直線(xiàn)和圓錐曲線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo)的方法;進(jìn)一步體會(huì)數(shù)形結(jié)合思想.
2. 考場(chǎng)對(duì)接:
透過(guò)2012年高考數(shù)學(xué)試題可以看出,拋物線(xiàn)是考查的熱點(diǎn)問(wèn)題,考題既在選擇題、填空題中出現(xiàn),也在解答題中出現(xiàn).選擇題、填空題重點(diǎn)考查拋物線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程的求法,拋物線(xiàn)的定義和性質(zhì)的應(yīng)用,以及拋物線(xiàn)在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用,同時(shí)還出現(xiàn)了拋物線(xiàn)與雙曲線(xiàn)的交匯問(wèn)題,難度中等. 解答題重點(diǎn)考查直線(xiàn)與拋物線(xiàn)的位置關(guān)系,拋物線(xiàn)與其他知識(shí)(如圓、不等式等)的整合問(wèn)題,且出現(xiàn)了探索性問(wèn)題,難度較大.而曲線(xiàn)與方程的考查則滲透在以上各大知識(shí)板塊之中.
3. 經(jīng)典例題:
(2012安徽)過(guò)拋物線(xiàn)y2=4x的焦點(diǎn)F的直線(xiàn)交拋物線(xiàn)于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)O是原點(diǎn),若AF=3,則AOB的面積為( )
失分警示 本題屬于中檔題,有一定的思維量,認(rèn)真審題,找準(zhǔn)關(guān)系,運(yùn)算準(zhǔn)確,避免發(fā)生思維受阻和運(yùn)算錯(cuò)誤.
方法突破 顯然AB是拋物線(xiàn)的焦點(diǎn)弦,且已知AF=3,若結(jié)合拋物線(xiàn)的定義,則可以求點(diǎn)A的坐標(biāo),從而直線(xiàn)AB的方程便可以得到解決,具體見(jiàn)如下的解法一. 本題也可以設(shè)角度(見(jiàn)如下的解法二),通過(guò)三角關(guān)系來(lái)表示線(xiàn)段的長(zhǎng)度,從而求出三角形的兩邊及其夾角的正弦值,再求面積.
(1)求拋物線(xiàn)C的方程;
(2)是否存在點(diǎn)M,使得直線(xiàn)MQ與拋物線(xiàn)C相切于點(diǎn)M?若存在,求出點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,說(shuō)明理由;
(3)若點(diǎn)M的橫坐標(biāo)為■,直線(xiàn)l:y=kx+■與拋物線(xiàn)C有兩個(gè)不同的交點(diǎn)A,B,l與圓Q有兩個(gè)不同的交點(diǎn)D,E,求當(dāng)■≤k≤2時(shí),AB2+DE2的最小值.
失分警示 本題難度較大,綜合性強(qiáng),涉及的知識(shí)點(diǎn)多,屬于直線(xiàn)、圓和拋物線(xiàn)的綜合問(wèn)題,解答時(shí)要注意數(shù)形結(jié)合思想的使用,審清題意. 解答第(1)小題難度不算大,但第(2)小題是一個(gè)探索性問(wèn)題,有較大的運(yùn)算量,需要扎實(shí)的運(yùn)算功底,第(3)小題將直線(xiàn)、圓和圓錐曲線(xiàn)綜合起來(lái),難度較大,需要較強(qiáng)的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.
方法突破 第(1)小題結(jié)合拋物線(xiàn)的定義以及圓的相關(guān)性質(zhì)可以列出一個(gè)關(guān)于p的方程,求解即可;第(2)小題可先假設(shè)存在點(diǎn)M,利用拋物線(xiàn)的切線(xiàn)斜率和直線(xiàn)MQ的斜率相等列等式求解;第(3)小題的解題目標(biāo)是將AB2+DE2表示為關(guān)于k的函數(shù),從而化為求函數(shù)的最值問(wèn)題去處理,但求兩線(xiàn)段的長(zhǎng)度需要用到直線(xiàn)與圓錐曲線(xiàn)相交弦長(zhǎng)公式AB=■,以及直線(xiàn)與圓的相交弦長(zhǎng)公式DE=2■等.
完美答案 (1)x2=2y.
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué);定義;定理;公式 問(wèn)題;條件;教學(xué)
2013年4月,在高中數(shù)學(xué)選修2-1第二章《圓錐曲線(xiàn)與方程》(人教版)的教學(xué)中,當(dāng)我講橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)的定義時(shí),我都會(huì)遇到同樣的一個(gè)問(wèn)題,而且是學(xué)生每每質(zhì)詢(xún)的一個(gè)問(wèn)題,那就是:“老師,定義中括號(hào)里的條件該怎么解釋?zhuān)俊?/p>
數(shù)學(xué)定義、定理、公式或問(wèn)題中都或多或少涉及到條件的限制,做好數(shù)學(xué)知識(shí)的“條件”教學(xué),對(duì)于學(xué)生透徹地理解數(shù)學(xué)理論、全面地解決數(shù)學(xué)問(wèn)題都非常有幫助,現(xiàn)在已經(jīng)完成了高中數(shù)學(xué)選修2-1第二章《圓錐曲線(xiàn)與方程》的教學(xué),我覺(jué)得有必要把我在《圓錐曲線(xiàn)》定義教學(xué)中,關(guān)于定義中條件的教學(xué)片段梳理一下。
《圓錐曲線(xiàn)》“條件”教學(xué)片段一:橢圓定義中的條件限制
講到2.2.1節(jié)《橢圓及其標(biāo)準(zhǔn)方程》時(shí),橢圓的定義(課本第38頁(yè))是:平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)的距離之和等于常數(shù)(大于)的點(diǎn)的軌跡叫做橢圓。
學(xué)生問(wèn):老師,為什么定義中括號(hào)里要加一個(gè)條件“大于”)呢?
教師答:因?yàn)槿绻サ暨@個(gè)條件,則定義所表示的圖形將不一定是橢圓。
學(xué)生問(wèn):為什么?
教師答:這個(gè)問(wèn)題可以從三個(gè)角度理解:
①如果條件是“大于”,則定義敘述的內(nèi)容表示橢圓,這毫無(wú)疑問(wèn),正如我們用小繩子按住兩頭所演示的一樣。
②如果條件是“等于”,則定義敘述的內(nèi)容表示線(xiàn)段。(我在黑板上劃線(xiàn)段,并取其上一點(diǎn)P,并演示,學(xué)生點(diǎn)頭表示理解)。
③如果條件是“小于”,則定義敘述的內(nèi)容不表示任何圖形,即動(dòng)點(diǎn)軌跡不存在。(我在黑板上演示,顯然不能產(chǎn)生任何圖形)。
進(jìn)一步,我用三個(gè)小問(wèn)題進(jìn)行鞏固:
問(wèn)題:試判斷以下情況動(dòng)點(diǎn)的軌跡:
(1)到兩定點(diǎn)的距離之和大于14的點(diǎn)的軌跡是什么?
(2)到兩定點(diǎn)的距離之和等于14的點(diǎn)的軌跡是什么?
(3)到兩定點(diǎn)的距離之和小于14的點(diǎn)的軌跡是什么?
學(xué)生很快就可以得出結(jié)論。
《圓錐曲線(xiàn)》“條件”教學(xué)片段二:雙曲線(xiàn)定義中的條件限制
很有戲劇性,講到2.3.1節(jié)《雙曲線(xiàn)及其標(biāo)準(zhǔn)方程》時(shí),其境遇竟然和講橢圓的定義時(shí),驚人的相似。
雙曲線(xiàn)的定義(課本第52頁(yè))是:平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)的距離的差的絕對(duì)值等于常數(shù)的點(diǎn)的軌跡叫做雙曲線(xiàn)。
學(xué)生問(wèn):老師,為什么定義中括號(hào)里要加一個(gè)條件“小于”呢?
教師答:因?yàn)槿绻サ暨@個(gè)條件,則定義所表示的圖形將不一定是雙曲線(xiàn)。
學(xué)生問(wèn):為什么?
教師答:這個(gè)問(wèn)題可以從三個(gè)角度理解:
①如果條件是“小于”,則定義敘述的內(nèi)容表示雙曲線(xiàn),這毫無(wú)疑問(wèn),正如我們用拉鏈按住兩頭所演示的一樣。
②如果條件是“等于”,則定義敘述的內(nèi)容表示以為端點(diǎn)的兩條射線(xiàn)(包含端點(diǎn))。(我在黑板上劃出直線(xiàn),并在點(diǎn)兩側(cè)各取兩點(diǎn)P、Q,并演示,指出動(dòng)點(diǎn)的軌跡是射線(xiàn),學(xué)生點(diǎn)頭表示贊同)。
③如果條件是“大于”,則定義敘述的內(nèi)容不表示任何圖形,即動(dòng)點(diǎn)軌跡不存在。(我在黑板上演示,顯然不能產(chǎn)生任何圖形)。
同樣,我給出三個(gè)小問(wèn)題加以辨別:
問(wèn)題:試判斷以下情況動(dòng)點(diǎn)的軌跡:
(1)動(dòng)點(diǎn)P到兩定點(diǎn)的距離之差的絕對(duì)值小于14的點(diǎn)的軌跡是什么?
(2)動(dòng)點(diǎn)P到兩定點(diǎn)的距離之差的絕對(duì)值等于14的點(diǎn)的軌跡是什么?
(3)動(dòng)點(diǎn)P到兩定點(diǎn)的距離之差的絕對(duì)值大于14的點(diǎn)的軌跡是什么?
學(xué)生也可以很快得出結(jié)論。
然后,我又給出兩個(gè)問(wèn)題:
條件改為,動(dòng)點(diǎn)的軌跡又會(huì)怎樣呢?
若條件改為,動(dòng)點(diǎn)的軌跡又會(huì)怎樣呢?
學(xué)生結(jié)合雙曲線(xiàn)的圖形,很容易判斷是:雙曲線(xiàn)的左支和右支。
《圓錐曲線(xiàn)》“條件”教學(xué)片段三:拋物線(xiàn)定義中的條件限制
講到2.4.1節(jié)《拋物線(xiàn)及其標(biāo)準(zhǔn)方程》一課時(shí),同樣遇到了“條件”問(wèn)題。
拋物線(xiàn)的定義(課本第65頁(yè))是:平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條定直線(xiàn)(不經(jīng)過(guò)點(diǎn)F)距離相等的點(diǎn)的軌跡叫拋物線(xiàn)。
在用直尺、三角板、細(xì)繩等演示了拋物線(xiàn)形成過(guò)程之后,學(xué)生又不禁要對(duì)“條件”發(fā)問(wèn)了。
學(xué)生問(wèn):老師,為什么定義中括號(hào)里要加一個(gè)條件“(不經(jīng)過(guò)點(diǎn)F)”呢?
教師答:如果去掉“(不經(jīng)過(guò)點(diǎn)F)”這個(gè)條件,則定義所表示的圖形將不一定是拋物線(xiàn)。
學(xué)生問(wèn):為什么?
教師答:這個(gè)問(wèn)題可以從兩個(gè)角度理解:
①如果條件是“(不經(jīng)過(guò)點(diǎn)F)”,則定義敘述的內(nèi)容表示拋物線(xiàn),這正如我們直尺、三角板、細(xì)繩等所演示的一樣。
②如果沒(méi)有“(不經(jīng)過(guò)點(diǎn)F)”條件限制,則當(dāng)經(jīng)過(guò)點(diǎn)F時(shí),點(diǎn)的軌跡是過(guò)定點(diǎn)F,且垂直于直線(xiàn)的一條直線(xiàn),定義敘述的內(nèi)容表示的圖形是一條直線(xiàn)而非拋物線(xiàn)。(然后我在黑板上畫(huà)圖演示,學(xué)生恍然大悟,看來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)必須要細(xì)致?。?/p>
然后,我又出了兩道題加以鞏固。
(1)平面內(nèi)到定點(diǎn)F的距離等于到定直線(xiàn)的距離的點(diǎn)的軌跡是( )
A.拋物線(xiàn) B.直線(xiàn)
C.拋物線(xiàn)或直線(xiàn) D.不存在
(2)求過(guò)點(diǎn)F(1,0)且與直線(xiàn):x+y-1=0的距離相等的點(diǎn)的軌跡。
關(guān)鍵詞:圓錐曲線(xiàn);統(tǒng)一性;定義;性質(zhì)
橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)同屬于圓錐曲線(xiàn),它們都是可以由平面截圓錐面得到的截線(xiàn),故而將這三種曲線(xiàn)統(tǒng)稱(chēng)為圓錐曲線(xiàn);通過(guò)直角坐標(biāo)系,圓錐曲線(xiàn)又與二次方程對(duì)應(yīng),所以圓錐曲線(xiàn)又叫做二次曲線(xiàn).圓錐曲線(xiàn)一直是幾何學(xué)研究的重要課題之一,在我們的現(xiàn)實(shí)生活中也存在著許許多多的圓錐曲線(xiàn),它們有著非常廣泛的實(shí)際應(yīng)用,因此有必要深入了解圓錐曲線(xiàn)各種性質(zhì).本文將追尋前輩們的探索足跡,從錐面截線(xiàn)、軌跡觀點(diǎn)、圓心運(yùn)動(dòng)、方程形式、曲線(xiàn)性質(zhì)等五個(gè)方面對(duì)圓錐曲線(xiàn)的統(tǒng)一性進(jìn)行歸納,希望有助于大家更全面地認(rèn)識(shí)圓錐曲線(xiàn).
我們來(lái)重新回顧一下圓錐曲線(xiàn)產(chǎn)生和發(fā)展的主要探索歷程:早在兩千多年前,古希臘數(shù)學(xué)家對(duì)它們已經(jīng)很熟悉了,古希臘數(shù)學(xué)家阿波羅尼采用平面切割圓錐的方法來(lái)研究這幾種曲線(xiàn),用垂直與錐軸的平面去截圓錐,得到的是圓;把平面漸漸傾斜,得到橢圓;當(dāng)平面和圓錐的一條母線(xiàn)平行時(shí),得到拋物線(xiàn);當(dāng)平面再傾斜一些就可以得到雙曲線(xiàn).阿波羅尼曾把橢圓叫“虧曲線(xiàn)”,把雙曲線(xiàn)叫做“超曲線(xiàn)”,把拋物線(xiàn)叫做“齊曲線(xiàn)”.對(duì)于圓錐曲線(xiàn),他們當(dāng)初的主要興趣在于用它來(lái)幫助解決古代的三大作圖問(wèn)題――化圓為方、倍立方和三等分角問(wèn)題.直到16世紀(jì),有兩件事促使了人們對(duì)圓錐曲線(xiàn)作進(jìn)一步研究,一是德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒(Kepler,1571~1630)繼承了哥白尼的日心說(shuō),揭示出行星按橢圓軌道環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的事實(shí),二是意大利物理學(xué)家伽利略(Galileo,1564~1642)得出物體斜拋運(yùn)動(dòng)的軌道是拋物線(xiàn).人們發(fā)現(xiàn)圓錐曲線(xiàn)不僅是依附在圓錐面上的靜態(tài)曲線(xiàn),而且是自然界物體運(yùn)動(dòng)的普遍形式.17世紀(jì)初,在當(dāng)時(shí)關(guān)于一個(gè)數(shù)學(xué)對(duì)象能從一個(gè)形狀連續(xù)地變到另一形狀的新思想的影響下,開(kāi)普勒對(duì)圓錐曲線(xiàn)的性質(zhì)作了新的闡述,他發(fā)現(xiàn)了圓錐曲線(xiàn)的焦點(diǎn)和離心率,并指出拋物線(xiàn)還有一個(gè)在無(wú)窮遠(yuǎn)處的焦點(diǎn),直線(xiàn)是圓心在無(wú)窮遠(yuǎn)處的圓,這為圓錐曲線(xiàn)現(xiàn)代的統(tǒng)一定義提供了一個(gè)合乎邏輯的直觀基礎(chǔ).而當(dāng)法國(guó)另外兩位數(shù)學(xué)家笛卡兒和費(fèi)馬創(chuàng)立了解析幾何,人們對(duì)圓錐曲線(xiàn)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)新階段,對(duì)圓錐曲線(xiàn)的研究方法朝著解析法的方向發(fā)展,即通過(guò)建立坐標(biāo)系,得到圓錐曲線(xiàn)的方程,進(jìn)而利用方程來(lái)研究圓錐曲線(xiàn),以期擺脫幾何直觀而達(dá)到抽象化的目標(biāo),也可求得對(duì)圓錐曲線(xiàn)研究高度的概括和統(tǒng)一.到18世紀(jì),人們廣泛地探討了解析幾何,除直角坐標(biāo)系之外又建立極坐標(biāo)系,并能把這兩種坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)換.1745年,歐拉發(fā)表了《分析引論》,這是解析幾何發(fā)展史上的一部重要著作,也是圓錐曲線(xiàn)研究的經(jīng)典之作,在這部著作中,歐拉給出了現(xiàn)代形式下圓錐曲線(xiàn)的系統(tǒng)闡述,從一般二次方程出發(fā),圓錐曲線(xiàn)的各種情形經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換,總可以化為標(biāo)準(zhǔn)形式.繼歐拉之后,三維解析幾何也蓬勃地發(fā)展起來(lái),由圓錐曲線(xiàn)導(dǎo)出了許多重要的曲面諸如球面、橢球面、單葉和雙葉雙曲面以及各種拋物面等.
一、錐面截線(xiàn)的統(tǒng)一
現(xiàn)在我們都知道,用一個(gè)平面去截一個(gè)雙圓錐面,會(huì)得到圓、橢圓、拋物線(xiàn)、雙曲線(xiàn).
如果用一個(gè)不過(guò)圓錐頂點(diǎn)的平面去截圓錐的側(cè)面,設(shè)圓錐的半頂角為α,圓錐的軸與平面所成的角為θ;當(dāng)θ= ,交線(xiàn)是圓;當(dāng)α
如果平面與圓錐側(cè)面只交于一點(diǎn)(如下圖a),當(dāng)θ=α?xí)r,平面與圓錐側(cè)面相切于一條母線(xiàn)(如下圖b);當(dāng)θ
二、軌跡觀點(diǎn)的統(tǒng)一
從點(diǎn)的集合或軌跡的觀點(diǎn)看,到一個(gè)定點(diǎn)F的距離和到一條定直線(xiàn)L的距離之比是一個(gè)常數(shù)e的點(diǎn)的軌跡叫做做圓錐曲線(xiàn).這個(gè)定點(diǎn)F叫做焦點(diǎn),這條定直線(xiàn)L叫做準(zhǔn)線(xiàn),常數(shù)e叫做離心率.當(dāng)0
這一結(jié)論在天體物理方面是有具體應(yīng)用的:當(dāng)人造衛(wèi)星的初速度等于第二宇宙速度時(shí),衛(wèi)星的軌道是拋物線(xiàn);當(dāng)人造衛(wèi)星的初速度小于第二宇宙速度時(shí),軌道變成橢圓;當(dāng)人造衛(wèi)星的初速度大于第二宇宙速度時(shí),軌道就成了雙曲線(xiàn)的一支.
三、圓心運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一
兩條互相垂直的直線(xiàn)L與L1,垂足為K,定點(diǎn)O與動(dòng)點(diǎn)O1在直線(xiàn)L1上,以O(shè)1為圓心以O(shè)1K為半徑做圓O1(如右圖).
(1)如果動(dòng)點(diǎn)即圓心O1在定點(diǎn)O的右邊,點(diǎn)A在圓O1上運(yùn)動(dòng),定點(diǎn)O與點(diǎn)A連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)與連線(xiàn)O1A交點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)軌跡就是以點(diǎn)O、O1為焦點(diǎn)的橢圓C1.
(2)如果動(dòng)點(diǎn)即圓心O1從定點(diǎn)O右邊沿著直線(xiàn)L1向左移動(dòng)與O重合,這時(shí)橢圓就變成了圓.
(3)如果動(dòng)點(diǎn)即圓心O1沿著直線(xiàn)L1向右移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處,這時(shí)圓O1就是直線(xiàn)L,當(dāng)點(diǎn)A在直線(xiàn)L上運(yùn)動(dòng),定點(diǎn)O與點(diǎn)A連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)與連線(xiàn)O1A交點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)軌跡就是以點(diǎn)O為焦點(diǎn),以L(fǎng)為準(zhǔn)線(xiàn)的拋物線(xiàn)C2.
(4)如果動(dòng)點(diǎn)即圓心O1沿著直線(xiàn)L1從左邊回來(lái),點(diǎn)A在圓O1上運(yùn)動(dòng),定點(diǎn)O與點(diǎn)A連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)與連線(xiàn)O1A交點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)軌跡就是以點(diǎn)O、O1為焦點(diǎn)的雙曲線(xiàn)C3.
(5)如果動(dòng)點(diǎn)即圓心O1從左邊沿著直線(xiàn)L1向右移動(dòng)到與O重合,這時(shí)雙曲線(xiàn)退化為兩條相交的直線(xiàn).
簡(jiǎn)而言之,橢圓有兩個(gè)焦點(diǎn)O、O1(假定點(diǎn)O1在點(diǎn)O右邊),若O固定,考慮O1的移動(dòng),當(dāng)O1向左移動(dòng),橢圓逐漸趨向于圓,O1與O重合時(shí)即為圓;當(dāng)O1向右移動(dòng),橢圓逐漸趨向于拋物線(xiàn),O1到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)即為拋物線(xiàn);當(dāng)O1從無(wú)窮遠(yuǎn)處由左邊回到圓錐曲線(xiàn)的軸上來(lái),即為雙曲線(xiàn);當(dāng)O1繼續(xù)向右移動(dòng),O1又與O重合時(shí)即為兩相交直線(xiàn),亦即退化的圓錐曲線(xiàn).我們看到了這樣的事實(shí):橢圓、拋物線(xiàn)、雙曲線(xiàn)、圓以及由兩條直線(xiàn)組成的退化圓錐曲線(xiàn),都可以從其中一個(gè)連續(xù)地變?yōu)榱硪粋€(gè),只需考慮焦點(diǎn)的各種移動(dòng)方式.此外也可以說(shuō)拋物線(xiàn)還有一個(gè)在無(wú)窮遠(yuǎn)處的焦點(diǎn),直線(xiàn)是圓心在無(wú)窮遠(yuǎn)處的圓.
四、方程形式的統(tǒng)一
1.在平面直角坐標(biāo)系中,圓錐曲線(xiàn)都可以用二元二次方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0(B≠0,A2+C2≠0)來(lái)表示,①當(dāng)B2-AC0時(shí),它表示雙曲線(xiàn).代數(shù)式B2-AC值的變化超過(guò)某一界限會(huì)引起曲線(xiàn)類(lèi)型的改變,而這些曲線(xiàn)在代數(shù)上的區(qū)別只在于方程系數(shù)B2-AC的正負(fù)號(hào).
另外,圓錐曲線(xiàn)還可以表示為:(1-e2)x2+y2-2px+p2=0.這是以定直線(xiàn)L為y軸,并且使x軸通過(guò)焦點(diǎn)F,得到的圓錐曲線(xiàn)的軌跡方程,其中p是定點(diǎn)F到定直線(xiàn)L的距離,e是離心率.
2.在極坐標(biāo)系中,圓錐曲線(xiàn)也有統(tǒng)一的方程:當(dāng)0
五、曲線(xiàn)性質(zhì)的統(tǒng)一
由于圓錐曲線(xiàn)定義上的統(tǒng)一,必然會(huì)有其性質(zhì)上的統(tǒng)一,即具有相似的性質(zhì).以下就其中的一部分作些初步的探討.
性質(zhì)一:(1)橢圓與雙曲線(xiàn)上任一點(diǎn)M的兩條焦半徑MO、MO1與通過(guò)M點(diǎn)的切線(xiàn)夾相等的角度.
(2)拋物線(xiàn)上任一點(diǎn)M的焦半徑MO、MO1(過(guò)M平行于軸的射線(xiàn))與拋物線(xiàn)在M點(diǎn)的切線(xiàn)夾相等的角度.
據(jù)此易知,圓錐曲線(xiàn)具有如下的光學(xué)性質(zhì).
橢圓的光學(xué)性質(zhì):從橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)發(fā)出的光線(xiàn)或聲波在經(jīng)過(guò)橢圓周上反射后,反射都經(jīng)過(guò)橢圓的另一個(gè)焦點(diǎn).
雙曲線(xiàn)的光學(xué)性質(zhì):如果光源或聲源放在雙曲線(xiàn)的一個(gè)焦點(diǎn)O處,光線(xiàn)或聲波射到雙曲線(xiàn)靠近O的一支上,經(jīng)過(guò)反射以后,就好像從另一個(gè)焦點(diǎn)O1處射出來(lái)一樣.
拋物線(xiàn)的光學(xué)性質(zhì):從拋物線(xiàn)的焦點(diǎn)發(fā)出的光線(xiàn)或聲波在經(jīng)拋物線(xiàn)反射后,反射光線(xiàn)平行于拋物線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸.
顯然,由圓心運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一定義直接可以得出性質(zhì)一的結(jié)論.下面再采用解析方法,以橢圓為例給出證明.
性質(zhì)二:已知切點(diǎn)(x0,y0),圓錐曲線(xiàn)Ax2+Cy2+Dx+Ey+F=0的切線(xiàn)方程統(tǒng)一的形式為
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一、考試要求:
1.直線(xiàn)與方程
①在平面直角坐標(biāo)系中,結(jié)合具體圖形,確定直線(xiàn)位置的幾何要素。
②理解直線(xiàn)的傾斜角和斜率的概念,掌握過(guò)兩點(diǎn)的直線(xiàn)斜率的計(jì)算公式。
③能根據(jù)兩條直線(xiàn)的斜率判定這兩條直線(xiàn)平行或垂直。
④掌握確定直線(xiàn)位置的幾何要素,掌握直線(xiàn)方程的幾種形式(點(diǎn)斜式、兩點(diǎn)式及一般式),了解斜截式與一次函數(shù)的關(guān)系。
⑤能用解方程組的方法求兩直線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo)。
⑥掌握兩點(diǎn)間的距離公式、點(diǎn)到直線(xiàn)的距離公式,會(huì)求兩條平行直線(xiàn)間的距離。
2.圓與方程
①掌握確定圓的幾何要素,掌握?qǐng)A的標(biāo)準(zhǔn)方程與一般方程。
②能根據(jù)給定直線(xiàn)、圓的方程,判斷直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系;能根據(jù)給定兩個(gè)圓的方程,判斷兩圓的位置關(guān)系。
③能用直線(xiàn)和圓的方程解決一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題。
④初步了解用代數(shù)方法處理幾何問(wèn)題的思想。
3.圓錐曲線(xiàn)與方程
①了解圓錐曲線(xiàn)的實(shí)際背景,了解圓錐曲線(xiàn)在刻畫(huà)現(xiàn)實(shí)世界和解決實(shí)際問(wèn)題中的作用。
②掌握橢圓的定義、幾何圖形、標(biāo)準(zhǔn)方程及簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)。
③了解雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)的定義、幾何圖形和標(biāo)準(zhǔn)方程,知道它的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)。
④理解數(shù)形結(jié)合的思想。
⑤了解圓錐曲線(xiàn)的簡(jiǎn)單應(yīng)用。
二、試題分析
1 近三年考點(diǎn)分布統(tǒng)計(jì)
2.考題特點(diǎn)
解析幾何試題一般設(shè)計(jì)兩道小題、一道解答題,通常占20分以上,考查的知識(shí)點(diǎn)約為20個(gè)左右。新課標(biāo)遵循螺旋式上升到原則,將解析幾何的內(nèi)容分為解析幾何初步與圓錐曲線(xiàn)兩部分,分別安排在必修模塊和選修模塊中。近三年對(duì)必修模塊的考查一般以選擇、填空題形式出現(xiàn);選修模塊中的圓錐曲線(xiàn)部分設(shè)計(jì)了一個(gè)選擇題和一道綜合題,選擇題主要考查圓錐曲線(xiàn)的幾何性質(zhì),解答題一般在21題或22題的位置,解答題重點(diǎn)考查圓錐曲線(xiàn)中的重要知識(shí)點(diǎn),通過(guò)知識(shí)的重組與鏈接,使知識(shí)形成網(wǎng)絡(luò),著重考查直線(xiàn)與圓錐曲線(xiàn)的位置關(guān)系,求解有時(shí)還要用到平幾的基本知識(shí)、函數(shù)的思想方法和向量的基本方法,這一點(diǎn)值得強(qiáng)化。具體來(lái)說(shuō),解析幾何試題有以下特點(diǎn)和命題規(guī)律。
2.1立足基礎(chǔ)知識(shí)
高中數(shù)學(xué)解析幾何包括直線(xiàn)與圓的方程、圓錐曲線(xiàn)定義、圓錐曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程與幾何性質(zhì)等基本內(nèi)容,在歷年的高考題中,都會(huì)有一道直接考查這些內(nèi)容的基礎(chǔ)知識(shí)的容易題。如2011年理科第8題,直接考查雙曲線(xiàn)幾何性質(zhì)、直線(xiàn)與圓相切;2012年10題,考查了雙曲線(xiàn)漸近線(xiàn)、直線(xiàn)與橢圓相交;2013年理科第9題考查直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系。
“科學(xué)、公正、安全、規(guī)范”是高考命題的基本要求,高考試題則必然立足于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本思想方法的考查。
2.2注重綜合聯(lián)系
解析幾何可以將函數(shù)、數(shù)列、三角函數(shù)、不等式、向量等數(shù)學(xué)知識(shí)融為一體,近幾年的解析幾何考題既體現(xiàn)了知識(shí)的縱向聯(lián)系,又注重了與上述知識(shí)的橫向聯(lián)系,成為考查學(xué)生綜合能力的絕佳素材。如2011年8題,分別考查了圓與雙曲線(xiàn)的性質(zhì)。圓是圓錐曲線(xiàn)的特例,圓的方程是二次曲線(xiàn)方程的特例。課程標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)列出“圓及其方程”,是基于學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了圓的基本性質(zhì),更容易體會(huì)坐標(biāo)法與綜合法的異同,體會(huì)坐標(biāo)法的本質(zhì)。將圓與雙曲線(xiàn)的性質(zhì)同時(shí)考查,則有利于知識(shí)點(diǎn)銜接,體現(xiàn)解析幾何知識(shí)的縱向聯(lián)系。
2012年21題,把拋物線(xiàn)與直線(xiàn)方程、導(dǎo)數(shù)及函數(shù)最值問(wèn)題融合在一起,既體現(xiàn)了知識(shí)的橫向聯(lián)系,又使學(xué)生加深了對(duì)解析幾何思想的理解。
2.3突出通性通法
從解析幾何綜合題來(lái)看,在注重考查數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、數(shù)學(xué)思想方法與數(shù)學(xué)能力的同時(shí),更加突出解析幾何的本質(zhì)特征,注重考查通性通法。即在數(shù)形結(jié)合的思想指導(dǎo)下,以坐標(biāo)法為核心,用代數(shù)方法研究幾何圖形的位置關(guān)系和性質(zhì)。
三、復(fù)習(xí)建議
(1)夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí), 構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
近幾年高考中, 試題遵循 穩(wěn)字當(dāng)頭, 穩(wěn)中有變, 變中求新 方針, 重視基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的考查. 試題源于課本, 高于課本. 復(fù)習(xí)時(shí), 應(yīng)重視教材的基礎(chǔ)作用, 以課本知識(shí)為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn), 以不變應(yīng)萬(wàn)變 , 同時(shí)強(qiáng)化對(duì)知識(shí)的梳理, 優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)、構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò).
(2)注重通解通法, 淡化特殊技巧
高考中這部分試題是通過(guò)對(duì)常見(jiàn)題型進(jìn)行改編, 通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的整合、變式和拓展, 從而加工為立意高、情境新、設(shè)問(wèn)巧的解析幾何問(wèn)題, 堅(jiān)持新題不難, 難題不怪的命題方向. 這要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念、基本技能和基本數(shù)學(xué)思想的應(yīng)用,通過(guò)對(duì)課本上重點(diǎn)例題和習(xí)題的變通, 積累一些常規(guī)基本問(wèn)題的解法,反復(fù)體會(huì)其中的思維軌跡, 把解題方法提高到數(shù)學(xué)思想的高度, 提高綜合能力.
(3)強(qiáng)化數(shù)學(xué)思想, 提高運(yùn)算能力
解析幾何對(duì)思維能力考查要求較高, 解答題背景新穎、綜合性強(qiáng), 代數(shù)推理能力要求高, 因此在引導(dǎo)學(xué)生縱向深入、橫向聯(lián)系的同時(shí), 注重強(qiáng)化數(shù)學(xué)思想方法, 特別是函數(shù)方程、等價(jià)轉(zhuǎn)化、分類(lèi)討論、數(shù)形結(jié)合等; 思維固然重要, 但是繁雜、冗長(zhǎng)的計(jì)算也是必不可少的, 提高學(xué)生的運(yùn)算能力, 絕對(duì)要讓學(xué)生避免一看就會(huì), 一算就錯(cuò) 的毛病.
(4)重視新增知識(shí), 關(guān)注知識(shí)交匯
高考二輪數(shù)學(xué)考點(diǎn)突破復(fù)習(xí):解析幾何
解析幾何是高考的必考內(nèi)容,它包括直線(xiàn)、圓、圓錐曲線(xiàn)和圓錐曲線(xiàn)綜合應(yīng)用等內(nèi)容.高考常設(shè)置三個(gè)客觀題和一個(gè)解答題,對(duì)解析幾何知識(shí)和數(shù)學(xué)思想方法的應(yīng)用進(jìn)行考查,其分值約為27分,約占總分的16%.近年高考解析幾何試題的考查特點(diǎn),一是設(shè)置客觀題,考查直線(xiàn)、兩直線(xiàn)位置關(guān)系、點(diǎn)線(xiàn)距離、圓有關(guān)的概念、性質(zhì)及其簡(jiǎn)單應(yīng)用;考查圓錐曲線(xiàn)即橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)的概念、性質(zhì)及其簡(jiǎn)單應(yīng)用等基礎(chǔ)知識(shí);二是以直線(xiàn)與圓位置關(guān)系、直線(xiàn)與圓錐曲線(xiàn)位置關(guān)系為載體,在代數(shù)、三角函數(shù)、向量等知識(shí)的交匯處設(shè)置解答題,考查圓錐曲線(xiàn)性質(zhì)和向量有關(guān)公式、性質(zhì)的應(yīng)用,考查解決軌跡、不等式、參數(shù)范圍、探索型等綜合問(wèn)題的思想方法,并且注重測(cè)試邏輯推理能力.
1.2011年高考試題預(yù)測(cè)縱觀近年高考解析幾何試題的課程特點(diǎn)和高考命題的發(fā)展趨勢(shì),下列內(nèi)容仍是今后高考的重點(diǎn)內(nèi)容.
(1)直線(xiàn)斜率的概念及其計(jì)算,直線(xiàn)方程的五種形式;兩條直線(xiàn)平行與垂直的條件及其判斷,兩條直線(xiàn)所成的角和點(diǎn)到直線(xiàn)的距離公式;線(xiàn)性規(guī)劃的意義及其簡(jiǎn)單應(yīng)用.
(2)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程、一般方程、參數(shù)方程的概念、性質(zhì)及其應(yīng)用.
(3)橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程及其幾何性質(zhì)和橢圓的參數(shù)方程.
(4)圓錐曲線(xiàn)的初步應(yīng)用,即以直線(xiàn)與圓錐曲線(xiàn)位置關(guān)系為載體,考查軌跡問(wèn)題,圓錐曲線(xiàn)與平面向量、不等式、參數(shù)范圍、探索型等綜合問(wèn)題.
(5)函數(shù)方程思想、數(shù)形結(jié)合思想、分類(lèi)討論思想在解析幾何中的應(yīng)用.
高考二輪數(shù)學(xué)考點(diǎn)突破復(fù)習(xí):概率與統(tǒng)計(jì)
1.高考對(duì)兩個(gè)原理的考查主要集中在排列、組合及其綜合題方面,題目靈活多樣.
2.二項(xiàng)式定理重點(diǎn)考查二項(xiàng)展開(kāi)式中的指定項(xiàng)及二項(xiàng)式的展開(kāi)式系數(shù)問(wèn)題.
3.概率統(tǒng)計(jì)內(nèi)容是中學(xué)數(shù)學(xué)的重要知識(shí),與高等數(shù)學(xué)聯(lián)系非常密切,是進(jìn)一步學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),也是高考數(shù)學(xué)命題的熱點(diǎn)內(nèi)容,縱觀全國(guó)及各自主命題省市近幾年的高考試題,概率與統(tǒng)計(jì)知識(shí)在選擇、填空、解答三種題型中每年都有試題,分值在17分到20分之間.主要考查以下三點(diǎn):
(1)會(huì)用隨機(jī)抽樣的基本方法和樣本估計(jì)總體的思想,解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題;
(2)理解古典概型及其概率計(jì)算公式,會(huì)計(jì)算一些隨機(jī)事件所含的基本事件數(shù)及事件發(fā)生的概率;
(3)理解取有限個(gè)值的離散型隨機(jī)變量均值、方差的概念,能計(jì)算簡(jiǎn)單離散型隨機(jī)變量的均值、方差,并能解決一些相應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題.
1.2011年高考試題預(yù)測(cè)
(1)高考對(duì)兩個(gè)原理及二項(xiàng)式定理的考查.以基礎(chǔ)題為主,考查形式比較穩(wěn)定.
①?gòu)膬?nèi)容上看,主要考查分類(lèi)計(jì)數(shù)原理和分步計(jì)數(shù)原理,排列、組合的概念及簡(jiǎn)單應(yīng)用.例如2010全國(guó)Ⅰ,6;2010山東,8.
②從考查形式上看,多為選擇題和填空題.例如2010北京,4;2010浙江,17.
③從能力要求上看,主要考查學(xué)生理解問(wèn)題的能力、分析和解決問(wèn)題的能力及分類(lèi)討論的思想.例如2010江西,14;2010上海,14.
最近,筆者仔細(xì)查閱了前幾年在教學(xué)“拋物線(xiàn)及其標(biāo)準(zhǔn)方程”一課時(shí)的教案。整個(gè)教學(xué)過(guò)程是:
1.教師由問(wèn)題“平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條定直線(xiàn)l(F l)的距離相等的點(diǎn)的軌跡是什么”來(lái)導(dǎo)入本節(jié)課;
2.教師拿教具給學(xué)生作演示并得出結(jié)論:符合題意的點(diǎn)的軌跡是拋物線(xiàn);
3.告訴學(xué)生如何推導(dǎo)出拋物線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程,并在大屏幕上顯示出推導(dǎo)過(guò)程;講解定義、標(biāo)準(zhǔn)方程及相關(guān)注意事項(xiàng);
4.教師講解課本上的例題,學(xué)生做練習(xí)。
反思這節(jié)課,明顯存在這樣幾個(gè)缺點(diǎn):①在教學(xué)過(guò)程中,以教師的教為主體,教師講、學(xué)生練,學(xué)生圍著教師轉(zhuǎn),學(xué)生失去了自主性和主動(dòng)性;②讓學(xué)生死記數(shù)學(xué)公式,機(jī)械地模仿教科書(shū)上解決問(wèn)題的方法,忽視了師生之間、生生之間應(yīng)有的合作學(xué)習(xí)與情感交流,喪失了學(xué)習(xí)過(guò)程中的情感性和發(fā)展性。姑且不談這節(jié)課是如何令人感到拖沓冗長(zhǎng),就訓(xùn)練學(xué)生思維能力而言,筆者認(rèn)識(shí)到這節(jié)課很有可能是無(wú)效的。同時(shí),在課堂提問(wèn)中,筆者提出的問(wèn)題大多是陳述性問(wèn)題,并讓學(xué)生圍繞某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行大量的練習(xí),缺少對(duì)開(kāi)放性創(chuàng)新題型的設(shè)置。
二、對(duì)“拋物線(xiàn)及其標(biāo)準(zhǔn)方程”一課的改進(jìn)
1.精心設(shè)置課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)
筆者預(yù)想了兩個(gè)方案:方案一,鑒于學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)關(guān)于橢圓、雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程及相關(guān)性質(zhì),因而可以采用直接導(dǎo)入本節(jié)課的主要內(nèi)容“拋物線(xiàn)及其標(biāo)準(zhǔn)方程”的方法。方案二,從橢圓和雙曲線(xiàn)的第二定義入手,即歸結(jié)為平面內(nèi)動(dòng)點(diǎn)到定點(diǎn)和定直線(xiàn)的距離之比問(wèn)題(比值的范圍不同,所得到的曲線(xiàn)就不同。當(dāng)比值在0到1之間,動(dòng)點(diǎn)的軌跡是橢圓;比值大于1,動(dòng)點(diǎn)軌跡是雙曲線(xiàn))。這時(shí)可以提出問(wèn)題:這些比值的范圍還應(yīng)有哪些?即它們的補(bǔ)集是什么?從而得出研究對(duì)象:比值等于1時(shí)動(dòng)點(diǎn)的軌跡問(wèn)題。這樣就將本節(jié)課要研究的問(wèn)題很自然地引出來(lái)了:平面內(nèi)到定點(diǎn)的距離和到定直線(xiàn)的距離相等的點(diǎn)的軌跡是什么?
經(jīng)過(guò)對(duì)這兩種方案的研究比較,筆者決定采用第二種方案來(lái)導(dǎo)入新課。因?yàn)檫@樣的設(shè)計(jì),可以在向?qū)W生灌輸類(lèi)比的數(shù)學(xué)思想的同時(shí),也加強(qiáng)了知識(shí)的前后聯(lián)系,向?qū)W生展示了數(shù)學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性和完備性。并且,在得出拋物線(xiàn)的定義后,也可以讓同學(xué)對(duì)生活中的拋物線(xiàn)圖形進(jìn)行深入思考,闡述數(shù)學(xué)既來(lái)源于生活、亦可解釋生活的理念。
導(dǎo)入后,在有趣的教具的輔助下進(jìn)一步拓展學(xué)生的視野,使數(shù)學(xué)知識(shí)的發(fā)生及形成更為自然,更能貼近學(xué)生的認(rèn)知特征。
2.在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力
對(duì)于拋物線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程的推導(dǎo),筆者采取先由教師點(diǎn)撥(設(shè)點(diǎn)F到直線(xiàn)l的距離為p[p>0]),再由學(xué)生自己合理建立直角坐標(biāo)系、討論整理出拋物線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程的方法。由于學(xué)生建系方法不同(或?qū)⒍ㄖ本€(xiàn)當(dāng)做y軸,或?qū)⒍c(diǎn)當(dāng)原點(diǎn),亦或按照標(biāo)準(zhǔn)方程的建系方法,甚或?qū)⒍c(diǎn)和定直線(xiàn)斜放于坐標(biāo)系內(nèi)),得到的方程式必然不同。教師要在肯定學(xué)生的研究成果的同時(shí),與學(xué)生一起選出最佳建系方法。這樣做可以使每個(gè)學(xué)生都動(dòng)起來(lái),自己探究知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程,而不是由老師直接給出答案,更杜絕了讓學(xué)生死記公式、機(jī)械模仿的授課現(xiàn)象。可以根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)水平(掌握了橢圓、雙曲線(xiàn)的相關(guān)知識(shí),可以根據(jù)橢圓、雙曲線(xiàn)因焦點(diǎn)位置的不同而得出兩種標(biāo)準(zhǔn)方程),讓他們對(duì)橢圓、雙曲線(xiàn)和類(lèi)比拋物線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比,得出拋物線(xiàn)因焦點(diǎn)位置的不同也可以有不同的標(biāo)準(zhǔn)方程的結(jié)論,即加入拋物線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)方程的其他三種表達(dá)形式。
除了使用課本上的例題和練習(xí)以外,筆者還設(shè)計(jì)了這樣一組題:
1.平面上一動(dòng)點(diǎn)M到點(diǎn)F(1,0)的距離與它到直線(xiàn)x=-1的距離相等,求M點(diǎn)的軌跡方程。
2.平面上一動(dòng)點(diǎn)M到點(diǎn)F(1,0)的距離比它到直線(xiàn)x=-2的距離小1,求M點(diǎn)的軌跡方程。
3.平面上一動(dòng)點(diǎn)M到點(diǎn)F(1,0)的距離與它到直線(xiàn)x-1=0的距離相等,求M點(diǎn)的軌跡方程。
讓學(xué)生通過(guò)對(duì)這三道題的探究,明白拋物線(xiàn)的定義中最重要的一點(diǎn)就是:定點(diǎn)不在定直線(xiàn)上。
經(jīng)過(guò)這樣一番精心準(zhǔn)備,實(shí)際的課堂效果非常好,學(xué)生們的表現(xiàn)相當(dāng)積極,充分地展示了他們的聰明才智。
3.教學(xué)別注意了對(duì)不同層次的學(xué)生的關(guān)照
在完成如何建系求出拋物線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程的教學(xué)過(guò)程中,筆者特別注意了對(duì)不同層次的學(xué)生的關(guān)照。為了使大多數(shù)學(xué)生能夠在課堂上完成對(duì)教學(xué)內(nèi)容的充分學(xué)習(xí),筆者特意在小組活動(dòng)后找了不同小組中的成績(jī)中游或者中游偏下的學(xué)生到黑板前面為全班同學(xué)作講解。
同學(xué)甲是以直線(xiàn)l為y軸,以過(guò)點(diǎn)F且與l垂直的直線(xiàn)為x軸建立直角坐標(biāo)系,得到的方程為y2=2px-p2(p>0);同學(xué)乙是以過(guò)點(diǎn)F且與l垂直的直線(xiàn)為x軸,x軸與l相交于點(diǎn)K,以線(xiàn)段KF的中垂線(xiàn)為y軸建立直角坐標(biāo)系,得到的方程為y2=2px(p>0);同學(xué)丙是以點(diǎn)F為坐標(biāo)原點(diǎn),以過(guò)點(diǎn)F且與l垂直的直線(xiàn)為x軸建系,得到的方程為y2=2px+p2(p>0)。
接著同學(xué)們開(kāi)始點(diǎn)評(píng),有的認(rèn)為乙的方法好,因?yàn)橐易詈蟮玫降姆匠淌胶?jiǎn)單;有的則評(píng)價(jià)乙沒(méi)有從學(xué)生的思維角度來(lái)進(jìn)行講解,即只知道告訴大家如何做,而沒(méi)有分析為什么這樣做,對(duì)此,乙是這樣解釋的:“我們小組經(jīng)過(guò)討論后,知道不同的建系方法會(huì)得到不同的方程,所以我們?cè)谛〗M內(nèi)又分成了三個(gè)小組,分別使用了以直線(xiàn)l為y軸、以KF的中垂線(xiàn)為y軸、以點(diǎn)F為坐標(biāo)原點(diǎn)(x軸都相同)三種方法來(lái)建系,最后經(jīng)過(guò)比較才得出這樣的結(jié)論的。”原來(lái)如此!想不到他們的小組竟然想出了這種合作方式,這種創(chuàng)新的意識(shí)不正是我們的課堂教學(xué)所急需的嗎?
三、對(duì)教學(xué)過(guò)程的再反思
本節(jié)課的優(yōu)點(diǎn):①在這堂課中,學(xué)生不但學(xué)會(huì)了基礎(chǔ)知識(shí),而且還體驗(yàn)了知識(shí)的推導(dǎo)過(guò)程,嘗試了有條理地思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程。②讓學(xué)生到講臺(tái)上針對(duì)某些內(nèi)容進(jìn)行講解,不僅使學(xué)生增強(qiáng)了自信心,并且使之在參與授課的體驗(yàn)中,進(jìn)一步深入思考應(yīng)該如何聽(tīng)課,即不能只為聽(tīng)答案而聽(tīng)課,而應(yīng)該深究答案的淵源,應(yīng)該學(xué)會(huì)分析問(wèn)題。③通過(guò)小組合作學(xué)習(xí),學(xué)生鍛煉了自學(xué)能力,培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí),提高了人際交往能力,學(xué)會(huì)了如何關(guān)懷和幫助他人、評(píng)價(jià)他人,學(xué)會(huì)了承認(rèn)他人的優(yōu)點(diǎn)、容忍他人的缺點(diǎn),虛心學(xué)習(xí)、聽(tīng)取意見(jiàn)。
本節(jié)課存在的問(wèn)題:①在小組討論時(shí),有的學(xué)生對(duì)自己要進(jìn)行的探究比較茫然,找不準(zhǔn)思考問(wèn)題的方向,對(duì)所要完成的任務(wù)也搞不清楚。這就需要教師在備課時(shí)創(chuàng)設(shè)有效的情境,把問(wèn)題設(shè)計(jì)得恰到好處,讓這些問(wèn)題有助于引導(dǎo)學(xué)生理解知識(shí)的核心和問(wèn)題的本質(zhì)。②個(gè)別學(xué)習(xí)成績(jī)不太好的學(xué)生在小組討論時(shí)不敢發(fā)言、不敢表態(tài),逐漸地遠(yuǎn)離了討論的中心,顯得很被動(dòng)。為了使全體學(xué)生都能夠在課堂學(xué)習(xí)中獲得有效提高,教師必須要充分了解自己的學(xué)生,了解他們的性格、知識(shí)水平等多方面的信息,特別是對(duì)于成績(jī)暫時(shí)處于下游的學(xué)生,要從他們的實(shí)際認(rèn)知水平出發(fā)合理設(shè)計(jì)課堂教學(xué)內(nèi)容、采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法,盡量避免無(wú)效的提問(wèn)。同時(shí),在他們不能順利、正確地作出回答時(shí),教師要熱情地啟發(fā)和鼓勵(lì)他們,讓他們保持積極的學(xué)習(xí)情緒,積極地參與進(jìn)來(lái),而不是讓課堂變成學(xué)習(xí)成績(jī)好的同學(xué)的“一言堂”,杜絕由老師替代思考轉(zhuǎn)變?yōu)橛珊脤W(xué)生替代思考的現(xiàn)象。③做練習(xí)是數(shù)學(xué)教學(xué)的有機(jī)組成部分,是學(xué)生學(xué)好數(shù)學(xué)的必要條件。做練習(xí)可以幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行正確的理解、釋疑、深化及反饋,所以教師在教學(xué)中要注意在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間選擇恰當(dāng)?shù)木毩?xí)來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固并提高所學(xué)知識(shí);同時(shí),要加強(qiáng)對(duì)解題的指導(dǎo),對(duì)解題思想方法作必要的概括。而本節(jié)課中,學(xué)生做的練習(xí)以口算為主,筆答的時(shí)間少了些,這么做雖然關(guān)注了對(duì)學(xué)生的思維能力的培養(yǎng),但忽視筆頭上的練習(xí),無(wú)法展示和了解學(xué)生在做題過(guò)程中發(fā)生的錯(cuò)誤,更無(wú)法規(guī)范學(xué)生的做題步驟。這是需要再次改進(jìn)的地方。④沒(méi)有恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)。若能在課件中動(dòng)態(tài)地展示拋物線(xiàn)的開(kāi)口方向、x與y的指數(shù)等,那么在對(duì)拋物線(xiàn)的其他標(biāo)準(zhǔn)方程進(jìn)行討論時(shí),學(xué)生將會(huì)感到“柳暗花明又一村”。
關(guān)鍵詞 發(fā)散思維 橢圓 雙曲線(xiàn) 卡西尼卵形線(xiàn)
【分類(lèi)號(hào)】G633.7
“同課異構(gòu)”是指不同的教師面對(duì)相同的教材,根據(jù)自己學(xué)生的具體情況,結(jié)合自己對(duì)教材的理解設(shè)計(jì)出不同的教學(xué)方式。同課異構(gòu)就是鼓勵(lì)教師從不同途徑,用不同方法,多方面、多渠道地探索新的教學(xué)模式,從而有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生變更思考角度,變換思維方式來(lái)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題,促使學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力的提高和充分發(fā)揮。
1 案例背景
“橢圓及其標(biāo)準(zhǔn)方程”是平面解析幾何的重要內(nèi)容,是高考考查主要內(nèi)容之一。教學(xué)目標(biāo)是掌握橢圓的定義及其標(biāo)準(zhǔn)方程,為后續(xù)的橢圓的幾何性質(zhì)及應(yīng)用的學(xué)習(xí)做好鋪墊。教學(xué)重點(diǎn)是橢圓的定義和橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,教學(xué)難點(diǎn)是橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的推導(dǎo)。
2 兩種設(shè)計(jì)
案例1
(1)創(chuàng)設(shè)情境,提出問(wèn)題。
教師向?qū)W生們展示了神州七號(hào)“嫦娥奔月”的相關(guān)圖片,并讓學(xué)生們列舉日常生活中有關(guān)橢圓形的實(shí)物,比如:雞蛋、橄欖球、油罐車(chē)、地球的軌道……等等,從而引出橢圓這一概念,從而設(shè)問(wèn):滿(mǎn)足什么條件的點(diǎn)的軌跡是橢圓呢?
(2)構(gòu)建模型,解決問(wèn)題。
給出畫(huà)橢圓的一種方法:取一條一定長(zhǎng)的細(xì)繩,兩端固定在畫(huà)板上的兩定點(diǎn) 上,當(dāng)細(xì)繩長(zhǎng)大于 的距離時(shí),用筆尖拉直細(xì)繩在畫(huà)板上緩慢移動(dòng),就可以畫(huà)出橢圓圖形(如圖所示)。
(3)追蹤成果,提出猜想。
引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察、體驗(yàn)橢圓的畫(huà)法,一起歸納、總結(jié)橢圓的定義:平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn) 的距離之和等于常數(shù)(大于 )的點(diǎn)的軌跡叫作橢圓。
(4)深入細(xì)微,深化理解。
教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析發(fā)現(xiàn)橢圓定義中容易遺漏的三個(gè)地方:①兩個(gè)定點(diǎn)---兩點(diǎn)間距離即 確定;②繩長(zhǎng)--軌跡上任意一點(diǎn)到兩定點(diǎn)距離和即 確定;③繩長(zhǎng)大于兩點(diǎn)間距離即 。其次引導(dǎo)學(xué)生思考:若在定義中缺少 時(shí),點(diǎn)的軌跡還有意義嗎?若有,代表什么圖形?最后進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考發(fā)現(xiàn):在同樣的繩長(zhǎng)下,兩定點(diǎn)間距離較長(zhǎng),則所畫(huà)出的橢圓較扁(橢圓 線(xiàn)段);兩定點(diǎn)間距離較短,則所畫(huà)出的橢圓較圓(橢圓 圓)。由此,橢圓的形狀與兩定點(diǎn)間距離、繩長(zhǎng)有關(guān)(為后續(xù)離心率相關(guān)概念的學(xué)習(xí)作鋪墊)。
現(xiàn)在已經(jīng)學(xué)習(xí)了橢圓的定義,那么橢圓有橢圓方程嗎?若有,如何求出其方程?更進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生建立直角坐標(biāo)系,求出橢圓方程。建系可能出現(xiàn)多種方法,例如:①以 為原點(diǎn), 為 軸,過(guò) 垂直 的直線(xiàn)為 軸建系;②以 為 軸,線(xiàn)段 的中垂線(xiàn)為 軸建系,……。在這么多的建系方式中,哪一種比較好呢?請(qǐng)學(xué)生認(rèn)真感受一下,大部分的學(xué)生感覺(jué)方法②比較好,能體現(xiàn)數(shù)學(xué)的對(duì)稱(chēng)美感。
(5)學(xué)以致用,拓展延伸。
練習(xí)1:已知橢圓的焦點(diǎn)為 ,且過(guò)點(diǎn) ,求滿(mǎn)足條件的橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程。
練習(xí)2:已知橢圓過(guò)點(diǎn) 求滿(mǎn)足條件的橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程。
案例2
由實(shí)際例子引入橢圓的概念,教師提出問(wèn)題:什么是橢圓呢?怎么定義?引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想圓的定義:平面上到定點(diǎn)的距離等于定長(zhǎng)的點(diǎn)的軌跡就是圓,并畫(huà)出圓的圖形;再引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到:其實(shí)圓也可以看成:動(dòng)點(diǎn)到定點(diǎn)的來(lái)回距離之和為常數(shù)的點(diǎn)的軌跡。接著教師設(shè)問(wèn):若把圓的這個(gè)定點(diǎn)一分為二,那么這樣“來(lái)回”的距離之和等于常數(shù)的點(diǎn)的軌跡是什么?再構(gòu)建畫(huà)橢圓模型,在上述畫(huà)圓的基礎(chǔ)上做如下改變:將細(xì)繩的兩端由原來(lái)都綁在同一釘子上,改為分別綁在兩個(gè)釘子上,并拉開(kāi)釘子使其有一定的距離,用筆尖拉直細(xì)繩在畫(huà)板上緩慢移動(dòng),就可以畫(huà)出橢圓圖形,從而組織學(xué)生歸納、總結(jié)橢圓的定義。
得到橢圓定義后,案例2的教學(xué)設(shè)計(jì)基本上與案例1相同。
3 設(shè)計(jì)反思
本節(jié)課是一節(jié)概念課,完整的概念課教學(xué)包含以下幾個(gè)內(nèi)容:(1)問(wèn)題背景引入;(2)具體例子的分析與綜合;(3)概括概念的本質(zhì)屬性;(4)下定義;(5)概念的辨析;(6)用概念做判斷與解Q問(wèn)題。
案例1基本上涵蓋了上述的幾個(gè)步驟,各個(gè)步驟之間的過(guò)度比較自然,整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)流暢合理,通過(guò)師生之間的良好互動(dòng)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,是一節(jié)比較成功的概念課教學(xué)設(shè)計(jì)。
案例2與案例1相比,不同之處在于:通過(guò)圓這個(gè)定義的聯(lián)想類(lèi)比,創(chuàng)設(shè)良好的文化氛圍,使得橢圓這個(gè)新知識(shí)是:在擁有肥沃的土壤(圓的概念)中自然的“生長(zhǎng)”出來(lái)。從而使學(xué)生對(duì)橢圓定義的理解經(jīng)歷了由模糊到清楚、由零碎到完整,并逐步完美的融合到原有的知識(shí)體系中來(lái)。概念課的引入一般會(huì)從這三個(gè)方面入手,①實(shí)際應(yīng)用的需要;②利用類(lèi)比引入;③數(shù)學(xué)知識(shí)發(fā)展的本身需要。所以,案例1和案例2的引入是各有千秋。
但是,在受案例2橢圓定義的創(chuàng)造性引入方式及橢圓定義的啟發(fā),好學(xué)的學(xué)生可能會(huì)疑問(wèn):平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn) 的距離之和等于常數(shù)(大于 )的點(diǎn)的軌跡叫作橢圓,那么距離之差的點(diǎn)的軌跡呢?距離之比呢?距離之積呢?在這種發(fā)散思維的觸動(dòng)下,筆者認(rèn)為可以將此案例進(jìn)一步改進(jìn)為“橢圓、雙曲線(xiàn)及卡西尼卵形線(xiàn)定義”的教學(xué),進(jìn)行一次有意義的探究實(shí)驗(yàn)。
4 案例改進(jìn)
拓展1:平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn) 的距離之差為定值的點(diǎn)的軌跡是什么?
① 當(dāng) 時(shí),圖象分為兩支,隨著 的減小而分別向 收縮;
② 當(dāng) 時(shí),圖象成8形自相交叉,稱(chēng)為雙紐線(xiàn);
③ 當(dāng) 時(shí),圖象是一條沒(méi)有自交點(diǎn)的光滑曲線(xiàn),曲線(xiàn)中部有凹進(jìn)的細(xì)腰。
④ 當(dāng) 時(shí),與前種情況一樣,但中部變平。
⑤ 當(dāng) 時(shí),曲線(xiàn)中部凸起。
卡西尼卵形線(xiàn)圖象由此組成(如右圖所示)。
所以,由上可得:平面內(nèi)到兩個(gè)定點(diǎn) 的距離之積為常數(shù)的所有點(diǎn)組成的圖形稱(chēng)為卡西尼卵形線(xiàn)。
由上述案例的改進(jìn)所給的啟發(fā)知,在數(shù)學(xué)教學(xué)中,當(dāng)學(xué)生具備了一定的數(shù)學(xué)能力后,教師一方面可以鼓勵(lì)學(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大膽質(zhì)疑、猜想,提出富有探索性的新問(wèn)題,讓學(xué)生憑借所學(xué)的知識(shí)與技能,善于發(fā)現(xiàn)、勇于探索,不斷構(gòu)建自己的數(shù)學(xué)思維,提高數(shù)學(xué)思維的應(yīng)用能力;另一方面,教師在平常的教師實(shí)踐中要有意識(shí)、有目的、有重點(diǎn)地向?qū)W生進(jìn)行設(shè)問(wèn),制造“障礙”,從而引導(dǎo)學(xué)生突破自己的思維定勢(shì),培養(yǎng)思維的靈活性和廣泛性。
參考文獻(xiàn)
[1] 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū) 數(shù)學(xué)選修2-1(理科) 湖南教育出版社 2005年8月第1版
[2] 馬小平 橢圓及其標(biāo)準(zhǔn)方程教學(xué)設(shè)計(jì) 學(xué)周刊學(xué)術(shù)研究 2012年第11期