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囿变几何对象的不变性探究


一.教学任务分析

学生学习平面解析几何后,对运动对象的不变性有了一定的了解。本课的教学任务是让学生通过对满足一定条件的动直线的不变性(如恒过某定点)的探究,了解“囿变几何对象的不变性”探究的基本方法,这是解析几何中的常见问题,也是学生数学学习的一个难点。这类问题之所以成为学生学习的难点,主要是所研究的几何对象动不起来。为此,我们利用TI图形计算器这一平台可以解决这一困难. 本节课的主要教学目的是训练学生从特殊到一般的归纳能力,以及从运动变化的事物中寻求“规律”的能力. 学生这些能力的形成,会使他们即使有一天忘记了曾学习过的某些具体问题,但是研究这些问题的思想与方法却已深深地烙在他们的脑海中了。

二.教学重点难点

重点:训练学生从特殊到一般的归纳能力,以及囿变几何对象的不变性的探究方法。

难点:在获得囿变几何对象的不变性后,如何从数学上加以严格的证明.

三.教学基本流程

四.教学情景设计

问       题

问题设计意图

师生活动

1.已知抛物线上两个动点和点,试问动直线具有什么特征?

在运动中发现结论:动直线恒过某定点.

师:让学生动手操作,或老师在屏幕演示

生:发现不变的点

略解:,则

…………①

代入①式整理得:…………②

    另一方面,设直线所在的直线方程为,与抛物线联列,消去字母并整理得,从而

     
   
将①②分别代入并化简得

    直线的方程为,即

    直线恒过定点

2.如果点的坐标改变,结论是否成立呢?

发现新的问题

师:演示课件,或让学生自己动手.

生:猜想结果,观察动画,发现规律,验证猜想.

结论:不论点在抛物线上的位置如何,动直线恒过某个定点;点的位置变化时,点的位置也随之发生变化。这个结论比原题更具有一般性

3.已知点为抛物线上的一个动点,连接分别与抛物线相交于另外一个交点,求证直线恒过一个定点,并求出该定点的坐标。

进一步研究较为复杂的动直线恒过定点的问题.

师:演示课件,或让学生自己动手.

生:通过观察,发现定点的大概位置,并形成解题思路

略解:,则

方程:,化简得

与抛物线方程联列,消去字母并整理得:

,由韦达定理得

,将代入并解得…………①

同样的方法可求得…………②

设直线的方程为

与抛物线方程联列,消去字母并整理得:,由韦达定理

。将①②分别代入并解之得

直线方程为

按字母降次排列:

,可令解得直线恒过定点

4.思考一系列的问题

1)当点与重合时情况如何?点能否与点重合?为什么?

2)当点在无穷远处情况如何?

3)当MAB三点共线时情况如何?

多方面观察,培养思维的严密性,在技术环境下让思维能力得到更充分的发挥.

师生:(1)当重合时,直线轴垂直但仍然过定点,且点不能与点重合;(2)点接近无穷远处时,直线接近平行,但直线仍然过定点;(3)当MAB三点共线时,点重合,这时直线蜕化为抛物线的一条切线,该切线仍然过定点.

如下图.

5.求直线的斜率的取值范围.

(这个问题是由追踪直线的轨迹以后意外地发现的,这充分体现了技术的魅力.)

培养逆向思维的能力和数形结合的数学思想方法.

略解:这是一个利用导数求函数的值域的问题.前面我们已经求出,利用技术手段作出函数的图象,再对k求导,令得到当,对应的,故,如右图所示.

6.能否从知识、方法、技术三个方面对本节课进行小结?

学会概括总结,加深对知识和方法的理解掌握.

师:从三个方面让学生回顾本节课所学内容.

生:讨论、提炼、语言刻画.

五.课后反思

信息技术的介入使我们的学习方式发生了根本性的改变,并且使我们的数学思维形式发生了变化。在技术落后的时候,我们把大部分精力都花在复杂的计算和凭空的想象中。虽然运算能力和想象能力是数学的重要能力,但是人的计算能力和想象的空间毕竟是有限的。有了技术的介入,我们的运算和想象力就象插上了翅膀,我们不再为生活中的大量繁琐的数据而犯愁,我们也不再满足于只会做一两个题目。

本文获得“高中数学课程教材与信息技术整合的研究”课题子课题论文和优秀案例评比一等奖


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