高中数学新课程创新教学设计案例50篇 38 平面向量的基本定理

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第一篇:高中数学新课程创新教学设计案例50篇 38 平面向量的基本定理

平面向量的基本定理

教材分析

平面向量的基本定理是说明同一平面内任一向量都可以表示为两个不共线向量的线性组合,它是平面向量坐标表示的基础,也是平面图形中任一向量都可由某两个不共线向量量化的依据.这节内容以共线向量为基础,通过把一个向量在其他两个向量上的分解,说明了该定理的本质.教学时无须严格证明该定理,只要让学生弄清定理的条件和结论,会用该定理就可以了.

向量的加法、减法、实数与向量的积的混合运算称为向量的线性运算,也叫“向量的初等运算”.由平面向量的基本定理,知任一平面内的直线型图形都可表示为某些向量的线性组合,这样在证明几何命题时,可先把已知和结论表示成向量形式,再通过向量的运算,有时能很容易证明几何命题.因此,向量是数学中证明几何命题的有效工具之一.为降低难度,目前要求用向量表示几何关系,而不要求用向量证明几何命题.

平面向量的基本定理的理解是学习的难点,而应用基本向量表示平面内的某一向量是学习的重点.

教学目标

1.了解平面向量基本定理的条件和结论,会用它来表示平面图形中任一向量,为向量坐标化打下基础.

2.通过对平面向量基本定理的归纳、抽象和概括,体验数学定理的产生、形成过程,提升学生的抽象和概括能力.

3.通过对平面向量基本定理的运用,增强向量的应用意识,进一步体会向量是处理几何问题的强有力的工具之一.

任务分析

这节课是在学生熟悉向量加、减、数乘线性运算的基础上展开的,为了使学生理解和掌握好平面向量的基本定理,教学时,常应用构造式的作图方法,同时采用师生共同操作,增强直观认识,归纳和总结出任意向量与基本向量的线性组合关系,并且通过适当的练习,使学生进一步认识和理解这一基本定理.

教学设计

一、问题情景 1.在ABCD中,(1)已知=a,=b,试用b,b来表示,;

(2)已知=c,=d,试用c,d表示向量,.2.给定平面内任意两个不共线向量e1,e2,试作出向量3e1+2e2,e1-2e2. 3.平面内的任一向量是否都可以用形如λ1e1+λ2e2的向量表示?

二、建立模型 1.学生回答

(1)由向量加法,知=a+b;由向量减法,知=a-b,=a+0·b.

(2)设AC,BD交于点O,由向量加法,知

2.师生总结

以a,b为基本向量,可以表示两对角线的相应向量,还可表示一边对应的向量估计任一向量都可以写成a·b的线性表达.

任意改成另两个不共线向量c,d作基本向量,也可表示其他向量. 3.教师启发,通过了e1+2e2,e1-2e2的作法,让学生感悟通过改变λ1,λ2的值,可以作出许多向量a=λ1e1+λ2e2.在此基础上,可自然形成一个更理性的认识———平面向量的基本定理.

4.教师明晰

如图,设e1,e2是平面内两个不共线的向量,a是这一平面内的任一向量.

在平面内任取一点O,作

=e1,=e2,=a;过点C作平行于直线OB的直线,与直线OA交于M;过点C作平行于直线OA的直线,与直线OB交于N.这时有且只有实数λ1,λ2,使

=λ1e1,=λ2e2.由于

+,所以a=λ1e1+λ2e2,也就是说任一向量a都可表示成λ1e1+λ2e2的形式,从而有

平面向量的基本定理 如果e1,e2是一平面内的两个不平行向量,那么该平面内的任一向量a,存在唯一的一对实数λ1,λ2,使a=λ1e1+λ2e2.

我们把不共线向量e1,e2叫作表示这一平面内所有向量的一组基底,有序实数对(λ1,λ2)叫a在基底e1,e2下的坐标.

三、解释应用 [例 题]

1.已知向量e1,e2(如图38-3),求作向量-2.5e1+3e2. 注:可按加法或减法运算进行.

2.如图38-4,解:∵,不共线,=t(t∈R),用,表示.

[练习]

1.已知:不共线向量e1,e2,求作向量a=e1-2e2.

2.已知:不共线向量e1,e2,并且e1-3e2=λ1e1+λ2e2,求实数λ1,λ2. 3.已知:基底{a,b},求实数x,y满足向量等式:3xa+(10-y)b=(4y+7)a+2xb.

4.在△ABC中,=a,=b,点G是△ABC的重心,试用a,b表示.

5.已知:ABCDEF为正六边形,=a,.

=b,试用a,b表示向量6.已知:M是平行四边形ABCD的中心,求证:对于平面上任一点O,都有

.四、拓展延伸

点 评

这篇案例由向量加、减、数乘运算过渡到平面向量的基本定理,引入比较自然,合理,使学生由感性认识上升为理性认识这种既重结果又重过程的教学理念符合新课程标准的精神.同时,有关向量基本定理的应用的例、习题的设计也较有梯度和力度,强化了知识的应用,为提高学生的分析问题和解决问题的能力打下了一定的基础.如果能把多媒体教学等信息技术用于向量的分解,那么会使问题更为直观,进而学生更易于接受.

第二篇:平面向量基本定理(教学设计)

平面向量基本定理

教学设计

平面向量基本定理教学设计

一、教材分析

本节课是在学习了共线向量基本定理的前提下,进一步研究平面内任一向量的表示,为今后平面向量的坐标运算打下坚实的基础。所以,本节在本章中起到承上启下的作用。

平面向量基本定理揭示了平面向量之间的基本关系,是向量解决问题的理论基础。平面向量基本定理提供了一种重要的数学思想—转化思想。

二、教学目标

知识与技能: 理解平面向量基本定理,学会利用平面向量基本定理解决问题,掌握基向量表示平面上的任一向量.过程与方法:通过学习习近平面向量基本定理,让学生体验数学的转化思想,培养学生发现问题的能力.情感态度与价值观:通过学习习近平面向量基本定理,培养学生敢于实践的创新精神,在解决问题中培养学生的应用意识。

教学重点:平面向量基本定理的应用; 教学难点:平面向量基本定理的理解.三、教学教法

1.学情分析: 学生已经学习了向量的基本知识,并且对向量的物理背景有了初步的了解.2.教学方法:采用“问题导学—讨论探究—展示演练”的教学方法,完成教学目标.3.教学手段:有效使用多媒体和视频辅助教学,直观形象.四、学法指导

1.导学:设置问题情境,激发学生学习的求知欲,引发思考.2.探究:引导学生合作探究,解决问题,注重知识的形成过程.3.应用:在解决问题中培养学生的应用意识与学以致用的能力.五、教学过程

针对以上情况,结合我校“学本课堂”模式,我设计了如下教学过程,分为六个环节。第一环节:问题导学 自主学习

首先是课前预习,预习学案分为问题导学、典例精析、巩固拓展三大部分。通过预习学案,可以帮助学生完成课前预习。设计意图:通过预习学案让学生预习新知识,发现问题,使学习更具针对性,培养学生的自学与探索能力.第二环节:创设情境 导入课题

进入新课,引入课题采用问题情境的办法。通过导弹的飞行方向和力的分解两个实例,将问题类比,引入本节问题-向量的分解。为了帮助学生理解,提供了两段直观的视频,直观形象。设计意图:借助实际与物理问题设置情境,引发学生思考与想象,将问题类比,引入本节课题。

第三环节:分组讨论 合作探究

提出问题,进入探究阶段。采用分组讨论,合作探究的方法,先让学生回顾知识-向量加法的平行四边形法则。进入小组讨论,共同讨论两个问题。

问题1:向量a与向量e1,e2共起点,向量a是同一平面内任一向量,e1与e2不共线,探究向量a与e1,e2之间的关系.问题2:向量e1与e2是同一平面内不共线的两个向量,向量a是同一平面内任一向量,探究向量a与e1,e2之间的关系.设计意图:各小组成员讨论交流,合作学习,共同探讨问题,寻求结果,展示结果.第四环节:成果展示 归纳总结

小组讨论完毕,由几个小组展示研究成果。结合小组展示成果,借助多媒体展示,由师生共同探究向量的分解。展示过程中,要重点强调平移共起点,借助平行四边形法则解说分解过程,加深学生的直观映像,完成向量的分解。通过向量的分解,由学生小组讨论,共同归纳本节的核心知识—平面向量基本定理。在定理中重点补充强调以下几点说明:(1)基底e1,e2不共线,零向量不能做基底;(2)定理中向量a是任一向量,实数1,2唯一;(3)1e1e2叫做向量a关于基底e1,e2的分解式.第五环节:问题解决 巩固训练

引入定理后,应用定理解决学案例题与练习。例题1重在考查基底的概念,引导学生思考向量作为基底的条件,将问题转化为两个向量的共线问题。讲解完例题1之后,通过一个练习,巩固所学。通过两个问题,让学生认识理解基底的概念,把握基底的本质,突出重点——平面向量基本定理的应用。在例题2中继续强化对基底概念的理解,采用分组讨论,合作探究的教学方法,共同探讨解法,并由小组板演解题过程,最后强调解题步骤;此后,给出例2的一个变式题,让学生进一步深刻理解基底,体会基底的重要作用。解决本节难点——平面向量基本定理的理解,通过例题3对平面向量基本定理综合应用,解决三点共线问题。采用先启发引导后学生探究的方法,解决学生的困惑。例题讲解完毕后,对本题结论适当拓展,得到“当t11,点P是AB的中点,OP=(OAOB)”的重要结论。通过探究22本题,可以使学生深化对平面向量基本定理的理解,培养学生综合运用知识的能力.为了加强对定理的应用,在学案中设计了几个巩固练习,在课堂上当场完成,并及时纠错,巩固本节所学。

第六环节:拓展演练 反馈检测

为了攻克难点,检测效果,最后设计了几道课后习题进行拓展延伸,培养学生的综合能力。通过这些设计,可以增强教学的针对性,提高教学效果。在本节尾声,让学生回顾本节主要内容,完成小结,并在小结中强调转化的数学思想及方法。最后是布置课后作业及时间分配与板书设计。

六、评价感悟

本节教学设计在“学本课堂”的教学模式下,采用“问题导学—讨论探究—展示演练”的教学方法,引导学生自主学习,发现问题,小组讨论,合作探究,解决问题。在教学过程中,学生处于主体地位,教师充分发挥学生的积极性,力求打造高效课堂。

以平面向量基本定理为主题,从预习知识到探究定理,学生始终参与学习,参与探究,主观性与积极性得到了充分发挥,学习与探求知识的能力得到了极大的提升;应用定理解决问题,培养了学生的应用意识;通过学习定理,让学生体会了转化思想,提高了学习的综合能力。

第三篇:高中数学新课程创新教学设计案例50篇__40-43平面向量

平面向量的数量积

教材分析

两个向量的数量积是中学代数以往内容中从未遇到过的一种新的乘法,它区别于数的乘法.这篇案例从学生熟知的功的概念出发,引出平面向量数量积的概念和性质及其几何意义,介绍向量数量积的运算律及坐标表示.向量的数量积把向量的长度和三角函数联系在一起,这为解决三角形的有关问题提供了方便,特别是能有效解决线段的垂直等问题.这节内容是整个向量部分的重要内容之一,对它的理解与掌握将直接影响向量其他内容的学习.这节内容的教学难点是对平面向量数量积的定义及运算律的理解和对平面向量数量积的应用.

教学目标

1.理解并掌握平面向量的数量积、几何意义和数量积的坐标表示,会初步使用平面向量的数量积来处理有关长度、角度和垂直的问题,掌握向量垂直的条件.

2.通过对数量积的引入和应用,初步体会知识发生、发展的过程和运用过程,培养学生的科学思维习惯.

任务分析

两个向量的数量积从形式和实质上都与数的乘法有区别,这就给理解和掌握这个概念带来了一些困难.在学习时,要充分让学生理解、明白两个向量的数量积是一个数量,而不是向量.两个向量的数量积的值是这两个向量的模与两个向量夹角余弦的乘积,其符号由夹角余弦值的正负而确定.

两向量的数量积“a·b”不同于两实数之积“ab”.

通过实例理解a·b=b·c与a=c的关系,a·b=0与a=0或b=0的关系,以及(a·b)c=a(b·c)与(ab)c=a(bc)的不同.

教学设计

一、问题情景

如图40-1所示,一个力f作用于一个物体,使该物体发生了位移s,如何计算这个力所做的功.由于图示的力f的方向与前进方向有一个夹角θ,真正使物体前进的力是f在物体前进方向上的分力,这个分力与物体位移的乘积才是力f做的功.即力f使物体位移x所做的功W可用下式计算.

W=|s||f|cosθ.

其中|f|cosθ就是f在物体前进方向上的分量,也就是力f在物体前进方向上正射影的数量.

问题:像功这样的数量值,它由力和位移两个向量来确定.我们能否从中得到启发,把“功”看成这两个向量的一种运算的结果呢?

二、建立模型

1.引导学生从“功”的模型中得到如下概念:

已知两个非零向量a与b,把数量|a||b|cosθ叫a与b的数量积(内积),记作a·b=|a||b|cosθ.其中θ是a与b夹角,|a|cosθ(|b|cosθ)叫a在b方向上(b在a方向上)的投影.

规定0与任一向量的数量积为0.

由上述定义可知,两个向量a与b的数量积是一个实数.

说明:向量a与b的夹角θ是指把a,b起点平移到一起所成的夹角,其中0≤θ≤π.当θ=时,称a和b垂直,记作a⊥b.为方便起见,a与b的夹角记作〈a,b〉. 2.引导学生思考讨论

根据向量数量积的定义,可以得出

(1)设e是单位向量,a·e=|a|cos〈a,e〉.(2)设a·b是非零向量,则a⊥b(3)a·a=|a|2,于是|a|=

a·b=0.

.(4)cos〈a,b〉=.(5)|a·b|≤|a||b|(这与实数|ab|=|a||b|不同).

三、解释应用 [例 题]

已知|a|=5,|b|=4,〈a,b〉=120°,求a·b. 解:a·b=|a||b|cos〈a,b〉=5×4×cos120°=-10. [练习]

1.已知|a|=3,b在a上的投影为-2,求:(1)a·b.

(2)a在b上的投影.

2.已知:在△ABC中,a=5,b=8,c=60°,求

四、建立向量数量积的运算律

·.

1.出示问题:从数学的角度考虑,我们希望向量的数量积运算,也能像数量乘法那样满足某些运算律,这样数量积运算才更富有意义.回忆实数的运算律,你能类比和归纳出向量数量积的一些运算律吗?它们成立吗?为什么?

2.运算律及其推导

已知:向量a,b,c和λ∈R,则(1)a·b=b·a(交换律). 证明:左=|a||b|cosθ=右.

(2)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb)(数乘结合律). 证明:设a,b夹角为θ,当λ>0时,λa与b的夹角为θ,∴(λa)·b=(λa)·|b|cosθ=λ|a||b|cosθ=λ(a·b); 当λ<0时,λa与b的夹角为(π-θ),∴(λa)·b=|λa||b|cos(π-θ)=-λ|a||b|(-cosθ)=λ|a||b|cosθ=λ(a·b);

当λ=0时,(λa)·b=0·b=0=λ(a·b). 总之,(λa)·b=λ(a·b); 同理a·(λb)=λ(a·b).(3)(a+b)·c=a·c+b·c(乘法对加法的分配律).

证明:如图40-2,任取一点O,作=a,=b,=c.

∵a+b(即)在c方向上的投影等于a,b在c方向上的投影的和,即

|a+b|cosθ=|a|cosθ1+|b|cosθ2,∴|c||a+b|cosθ=|c|(|a|cosθ1+|b|cosθ2)= |c||a|cosθ1+|c||b|cosθ2=c·a+c·b,∴(a+b)·c=a·c+b·c.

思考:(1)向量的数量积满足结合律,即(a·b)c=a(b·c)吗?(2)向量的数量积满足消去律,即如果a·b=c·b,那么a=c吗?

五、应用与深化 [例 题]

1.对实数a,b,有(a+b)=a+2ab+b,(a+b)(a-b)=a-b.类似地,对任意向量a,b,也有类似结论吗?为什么?

解:类比完全平方和公式与平方差公式,有

(a+b)2=a2+2a·b+b2,(a+b)·(a-b)=a2-b2. 其证明是:(a+b)=(a+b)·(a+b)= a·a+a·b+b·a+b·b= a2+2a·b+b2,2

2(a+b)·(a-b)=a·a-a·b+b·a-b·b= a2-b2. ∴有类似结论.

2.已知|a|=6,|b|=4,〈a,b〉=60°,求(a+2b)·(a-3b). 解:(a+2b)·(a-3b)= a2-3a·b+2b·a-6b2=

|a|-|a||b|cos60°-6|b|=-72.

3.已知|a|=3,|b|=4,且a与b不共线.当k为何值时,(a+kb)⊥(a-kb)? 解:(a+kb)⊥(a-kb),即(a+kb)·(a-kb)=0,即a2-k2b2=0,即9-k2×16=0,k=±. 2

2因此,当k=±时,有(a+kb)⊥(a-kb).

4.已知:正方形ABCD的边长为1,并且=a,=b,=c,求|a+b+c|.

解法1:∵a+b+c=++=2,∴|a+b+c|=2=2.

解法2:|a+b+c|2=(a+b+c)2=a2+b2+c2+2a·b+2a·c+2b·c=1+1+2+2×1×1×cos90°+2×1×

[练习]

1.|a|=4,|b|=3,(2a-3b)·(2a+b)=61,求a与b的夹角θ.

×

+2×1×

×

=8,∴|a+b+c|=2

2.在边长为2的正三角形ABC中,求

六、拓展延伸

·+·+·.

1.当向量a,b的夹角为锐角时,你能说明a·b的几何意义吗? 如图40-3,a·b,即以b在a上射影的长和a的长为两邻边的矩形面积(OA=OA1).

2.平行四边形是表示向量加法与减法的几何模型,如图40-4,=-

=+,.试说明平行四边形对角线的长度与两条邻边长度之间的关系.

3.三个单位向量a,b,c有相同终点且a+b+c=0,问:它们的起点连成怎样的三角形?

解法1:如图40-5,∵|a|=|b|=|c|=1,a+b+c=0,∴a+b=-c,∴(a+b)=(-c)2,2∴a2+b2+2a·b=c2,∴2|a|·|b|cos∠AOC=-1,cos∠AOC=,∠AOC=120°. 同理∠BOC=∠AOC=120°,故△AOB,△BOC,△BOC全等,∴AB=AC=BC,即该△ABC为等边三角形.

解法2:如图40-6,.

=c,=-a,=-b,由a+b+c=0,即=+

∵|a|=|b|=1,∴OADB为菱形.

又||=1,∴∠AOB=120°.

同理∠AOC=∠BOC=120°,…

4.在△ABC中,·=·=·,问:O点在△ABC的什么位置?

解:由同理⊥·,=⊥

·,即·(-)=0,即·=0,∴⊥,.故O是△ABC的垂心.

两角和与差的余弦

教材分析

这节内容是在掌握了任意角的三角函数的概念、向量的坐标表示以及向量数量积的坐标表示的基础上,进一步研究用单角的三角函数表示的两角和与差的三角函数.这些内容在高等数学、电功学、力学、机械设计与制造等方面有着广泛的应用,因此要求学生切实学好,并能熟练的应用,以便为今后的学习打下良好的基础. “两角差的余弦公式”在教科书中采用了一种易于教学的推导方法,即先借助于单位圆中的三角函数线,推出α,β,α-β均为锐角时成立.对于α,β为任意角的情况,教材运用向量的知识进行了探究.同时,补充了用向量的方法推导过程中的不严谨之处,这样,两角差的余弦公式便具有了一般性.

这节课的重点是两角差的余弦公式的推导,难点是把公式中的α,β角推广到任意角.

教学目标

1.通过对两角差的余弦公式的探究过程,培养学生通过交流,探索,发现和获得新知识的能力.

2.通过两角差的余弦公式的推导,体会知识的发生、发展的过程和初步的应用过程,培养学生科学的思维方法和勇于探索的科学精神.

3.能正确运用两角差的余弦公式进行简单的三角函数式的化简、求值和恒等式证明.

任务分析

这节内容以问题情景中的问题作为教学的出发点,利用单位圆中的三角函数线和平面向量的数量积的概念推导出结论,并不断补充推导过程中的不严谨之处.推导过程采用了从特殊到一般逐层递进的思维方法,学生易于接受.整个过程始终结合单位圆,以强调其直观性.对于公式中的α和β角要强调其任意性.数学中要注意运用启发式,切忌把结果直接告诉学生,尽量让学生通过观察、思考和探索,自己发现公式,使学生充分体会到成功的喜悦,进一步激发学生的学习兴趣,调动他们学习的积极性,从而使其自觉主动地学习.

教学过程

一、问题情景

我们已经学过诱导公式,如

可以这样来认识以上公式:把角α转动,则所得角α+的正弦、余弦分别等于cosα和-sinα.把角α转动π,则所得角α+π的正弦、余弦分别等于-sinα和-cosα. 由此,使我们想到一个一般性的问题:如果把角α的终边转动β(度或弧度),那么所得角α+β的正弦、余弦如何用α或β的正弦、余弦来表示呢? 出示一个实际问题:

右图41-1是架在小河边的一座吊桥的示意图.吊桥长AB=a(m),A是支点,在河的左岸.点C在河的右岸,地势比A点高.AD表示水平线,∠DAC=α,α为定值.∠CAB=β,β随吊桥的起降而变化.在吊桥起降的过程中,如何确定点B离开水平线AD的高度BE?

由图可知BE=asin(α+β).

我们的问题是:如何用α和β的三角函数来表示sin(α+β).如果α+β为锐角,你能由α,β的正弦、余弦求出sin(α+β)吗?

引导学生分析:事实上,我们在研究三角函数的变形或计算时,经常提出这样的问题:能否用α,β的三角函数去表示α±β的三角函数?为了解决这类问题,本节首先来探索α-β的余弦与α,β的函数关系式.

更一般地说,对于任意角α,β,能不能用α,β的三角函数值把α+β或α-β的三角函数值表示出来呢?

二、建立模型 1.探 究

(1)猜想:cos(α-β)=cosα-cosβ.(2)引导学生通过特例否定这一猜想.

例如,α=60°,β=30°,可以发现,左边=cos(60°-30°)=cos30°=-cos30°=-,右边=cos60°.显然,对任意角α,β,cos(α-β)=cosα-cosβ不成立.

(3)再引导学生从道理上否定这一猜想.

不妨设α,β,α-β均为锐角,则α-β<α,则cos(α-β)>cosα.又cosβ>0,所以cos(α-β)>cosα-cosβ. 2.分析讨论

(1)如何把α,β,α-β角的三角函数值之间建立起关系?要获得相应的表达式需要哪些已学过的知识?

(2)由三角函数线的定义可知,这些角的三角函数值都与单位圆中的某些有向线段有关系,那么,这些有向线段之间是否有关系呢?

3.教师明晰

通过学生的讨论,教师引导学生作出以下推理:

设角α的终边与单位圆的交点为P1,∠POP1=β,则∠POx=α-β.

过点P作PM⊥x轴,垂足为M,那么,OM即为α-β角的余弦线,这里要用表示α,β的正弦、余弦的线段来表示OM.

过点P作PA⊥OP1,垂足为A,过点A作AB⊥x轴,垂足为B,再过点P作PC⊥AB,垂足为C,那么cosβ=OA,sinβ=AP,并且∠PAC=∠P1Ox=α,于是

OM=OB+BM=OB+CP=OAcosα+APsinα= cosβcosα+sinβsinα. 4.提出问题,组织学生讨论

(1)当α,β,α-β为任意角时,上述推导过程还能成立吗?

若要说明此结果是否对任意角α,β都成立,还要做不少推广工作,可引导学生独立思考.

事实上,根据诱导公式,总可以把α,β的三角函数化为(0,)内的三角函数,再根据cos(-β)=cosβ,把α-β的余弦,化为锐角的余弦.因此,三、解释应用

[例 题]

1.求cos15°及cos105°的值.

分析:本题关键是将15°角分成45°与30°的差或者分解成60°与45°的差,再利用两角差的余弦公式即可求解.对于cos105°,可进行类似地处理,cos105°=cos(60°+45°).

2.已知sinα=的值.,α∈(,π),cosβ=-,且β是第三象限的角,求cos(α+β)分析:观察公式Cα+β与本题已知条件应先计算出cosα,cosβ,再代入公式求值.求cosα,cosβ的值可借助于同角三角函数的平方关系,并注意α,β的取值范围来求解.

[练习]

1.(1)求sin75°的值.

(2)求cos75°cos105°+sin75°sin105°的值.(3)化简cos(A+B)cosB+sin(A+B)sinB.(4)求cos215°-sin215°的值.

分析:对于(1),可先用诱导公式化sin75°为cos15°,再用例题1中的结果即可.对于(2),逆向使用公式Cα-β,即可将原式化为cos30°.对于(3),可以把A+B角看成一个整体,去替换Cα-β中的α角,用B角替换β角.

2.(1)求证:cos(-α)=sinα.

(2)已知sinθ=,且θ为第二象限角,求cos(θ-)的值.

(3)已知sin(30°+α)=,60°<α<150°,求cosα.

分析:(1)和(差)公式可看成诱导公式的推广,诱导公式是和(差)公式的特例.(2)在三角函数求值问题中,变角是一种常用的技巧,α=(30°+α)-30°,这样可充分利用题中已知的三角函数值.

3.化简cos(36°+α)cos(α-54°)+sin(36°+α)sin(α-54°).

分析:这里可以把角36°+α与α-54°均看成单角,进而直接运用公式Cα-β,不必将各式展开后再计算.

分析:本题是一道综合题,由于cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ,欲求cos(α-β)的值,只须将已知两式平方相加求出cosαcosβ+sinαsinβ即可.

四、拓展延伸

1.由任意角三角函数定义,可知角α,β的终边与单位圆交点的坐标均可用α,β的三角函数表示,即α-β角与导公式Cα-β呢?

教师引导学生分析:在平面直角坐标系xOy内作单位圆O,以Ox为始边作角α,β,它们的终边与单位圆的交点为A,B,则由向量数量积的概念,有

=(cosα,sinα),=(cosβ,sinβ).,两向量的夹角有关,那么能否用向量的有关知识来推·=||||cos(α-β)=cos(α-β).

由向量的数量积的坐标表示,有

·=cosαcosβ+sinαsinβ.

于是,有

cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ.

依据向量数量积的概念,角α-β必须符合0≤α-β≤π,即在此条件下,以上推导才是正确的.

由于α,β都是任意角,α-β也是任意角,因此,须研究α-β为任意角时,以上推导是否正确.

当α-β为任意角时,由诱导公式总可以找到一个角θ,θ∈[0,2π),使cosθ=cos(α-β).

若θ∈[0,π],则·=cosθ=cos(α-β);

若θ∈[π,2π],则2π-θ∈[0,π],且 ·=cos(2π-θ)=cosθ=cos(α-β).

于是,对于任意角α,β都有

2.教师提出进一步拓展性问题:本节问题情景中,涉及如何用sinα,sinβ,cosα,cosβ来表示sin(α+β)的问题,试探索与研究sin(α+β)的表达式.

两角和与差的正弦

教材分析

在这节内容中,公式较多,一旦处理不当,将成为学生学习的一种负担.针对这个特点,应充分揭示公式的内在联系,使学生理解公式的形成过程及其使用条件,在公式体系中掌握相关的公式.同时,通过练习使学生能够熟练地运用这些公式.当然,这些公式的基础是两角和差的余弦公式.通过诱导公式sin(-α)=sinα,sinπ(-α)=cosα(α为任意

-(α+β)]角),可以实现正、余弦函数间的转换,也可推广为sin(α+β)=cos[=cos[(-α)-β],sin(α-β)=[

-(α-β)]=cos[(-α)+β].借助于Cα+β和Cα-β即可推导出公式Sα+β和Sα-β.Cα+β,Cα-β,Sα+β和Sα-β四个公式的左边均为两角和与差的正、余弦,右边均为单角α,β的正、余弦形式.不同点为公式Sα+β,Sα-β两边的运算符号相同,Cα+β与Cα-β两边的运算符号相反.Sα+β与Sα-β中右边是两单角异名三角函数的乘积,而Cα-β与Cα+β的右边是两单角同名三角函数的乘积.

任务分析

这节课计划采用启发引导和讲练结合的教学方式,对三角函数中的每一个公式要求学生会推导,会使用,要求不但掌握公式的原形,还应掌握它们的变形公式,会把“asinx+bcosx”类型的三角函数化成一个角的三角函数.在课堂教学中,将采用循序渐进的原则,设计有一定梯度的题目,以利于培养学生通过观察、类比的方法去分析问题和解决问题的能力,培养学生良好的思维习惯.在教学中,及时提醒学生分析、探索、化归、换元、类比等常用的基本方法在三角变换中的作用.这节课的重点是准确、熟练、灵活地运用两角和差的正、余弦公式进行三角函数式的求值、化简和证明,难点是公式的变形使用和逆向使用.

教学目标 1.能用两角差的余弦公式导出两角和的余弦公式,两角和差的正弦公式,并了解各个公式之间的内在联系.

2.能运用两角和差的正、余弦公式进行三角函数式的化简、求值和证明.

3.通过公式的推导过程,培养学生的逻辑思维能力,同时渗透数学中常用的换元、整体代换等思想方法.

教学过程

一、问题情景

如图42-1,为了保持在道路拐弯处的电线杆OB的稳固性,要加一根固定钢丝绳,要求钢丝绳与地面成75°角.已知电线杆的高度为5m,问:至少要准备多长的钢丝绳?

设电线杆与地面接触点为B,顶端为O,钢丝绳与地面接触点为A. 在Rt△AOB中,如果能求出sin75°的值,那么即可求出钢丝绳的长度.75°角可表示成两个特殊角45°与30°的和,那么sin75°的值能否用这两特殊角的三角函数值来表示呢?

二、建立模型 1.探 究

已知cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ,则sin(α+β),sin(α-β)中的角及函数名与cos(α+β)和cos(α-β)有何关系? 通过诱导公式可实现正、余弦函数的转换,即sin(α+β)=推导以上公式的方法并不是唯一的,其他推导方法由学生课后自己探索. 3.分析公式的结构特征

Sα+β与Sα-β中两边的加减运算符号相同,右边为α与β角的异名三角函数的乘积.应特别注意公式两边符号的差异.

三、解释应用 [例题一]

已知sinα=-,且α为第四象限角,求sin(-α)cos(+α)的值.

分析:本题主要训练公式Sα-β与Sα+β的使用.

由sinα=-及α为第四象限角,可求出cosα=,再代入公式求值.

[练习一]

分析:1.(1)强调公式的直接运用,寻找所求角与已知角之间的关系,α=(30°+α)-30°,再利用已知条件求出cos(30°+α).

2.应注意三角形的内角之间的关系,C=π-(A+B),再由诱导公式cos(π-α)=-cosα,要求cosC即转化为求-cos(A+B).

3.应注意分析角之间的关系,2β=(α+β)-(α-β),因此,求cos2β还应求出sin(α-β)和cos(α+β).解此题时,先把α+β与α-β看成单角,然后把2β用这两个单角来表示.

4.该题是在已有知识的基础上进一步深化,引导学生分三步进行:(1)求出α+β角的某个三角函数值.(2)确定角的范围.(3)确定角的值.其中,求α+β的某个三角函数值时,应分清是求cos(α-β)还是求sin(α-β).

已知向量的坐标. =(3,4),若将其绕原点旋转45°到′→的位置,求点P′(x′,y′)解:设∠xOP=α,∵|OP|=5,∴cosα=,sinα=.

∵x′=5cos(α+45°)=5(cosαcos45°-sinαsin45°)=-,y′=5sin(α+45°)=5(sinαcos45°+cosαsin45°)=,∴P′ -,.

已知向量=(4,3),若将其绕原点旋转60°,-135°到

1,2的位置,求点P1,P2的坐标.

[例题三]

求下列函数的最大值和最小值.

(1)y=cosx-sinx.

(2)y=3sinx+4cosx.

(3)y=asinx+bcosx,(ab≠0). 注:(1),(2)为一般性问题,是为(3)作铺垫,推导时,要关注解题过程,以便让学生充分理解辅助角φ满足的条件.

(3)解:考查以(a,b)为坐标的点P(a,b),设以OP为终边的一个角为φ,则

[练习三]

求下列函数的最大值和最小值.(1)y=cosx-sinx.

(2)y=sinx-sin(x+)

(3)已知两个电流瞬时值函数式分别是I1=12sin(ωt-45°),I2=10sin(ωt+30°),求合成的正弦波I=I1+I2的函数式.

四、拓展延伸

出示两道延伸性问题,引导学生独立思考,然后师生共同解决.

1.已知三个电流瞬时值的函数式分别为I1=5sinωt,I2=6sin(ωt-60°),I3=10sin(ωt+60°),求它们合成后的电流瞬时值的函数式I=I1+I2+I3,并指出这个函数的振幅、初相和周期.

2.已知点P(x,y),与原点的距离保持不变绕原点旋转θ角到点P′(x′,y′)(如图42-2),求证:

三角形边和角关系的探索

教材分析

初中已研究过解直角三角形,这节所研究的正、余弦定理是解直角三角形知识的延伸与推广,它们都反映了三角形边、角之间的等量关系,并且应用正、余弦定理和三角形内角和定理,可以解斜三角形.正弦定理的推证运用了从特殊到一般的方法,把直角三角形中得到的边角关系式推广到锐角三角形,再推广到钝角三角形,进而得出一般性的结论.余弦定理的推证采用向量的数量积做工具,将向量的长度与三角形的边长、向量的夹角与三角形的内角联系起来.对于正、余弦定理的推论,除了这节课的证法之外,还有其他的一些推证方法.教材中还要求,在证明了正、余弦定理之后,让学生尝试用文字语言叙述两个定理,以便理解其实质.当然,就知识而言,正弦定理有三个等式,可视为三个方程;余弦定理的三个式子也可看成三个方程,每个方程中均有四个量,知道其中任意三个量便可求第四个量.

这节课的重点是正、余弦定理的证明,以及用正、余弦定理解斜三角形,难点是发现定理、推证定理以及用定理解决实际问题.

任务分析

这节内容是在初中对三角形有了初步认识的基础上,进一步研究三角形的边、角之间的等量关系.对正弦定理的推导,教材中采用了从特殊到一般的方法,逐层递进,学生易于接受,而余弦定理的证明采用了向量的方法.应用两个定理解三角形时,要分清它们的使用条件.将正、余弦定理结合起来应用,经常能很好地解决三角形中的有关问题.

教学目标

1.理解正、余弦定理的推证方法,并掌握两个定理. 2.能运用正、余弦定理解斜三角形.

3.理解并初步运用数学建模的思想,结合解三角形的知识,解决生产、生活中的简单问题.

教学设计

一、问题情景

1.A,B两地相距2558m,从A,B两处发出的两束探照灯光照射在上方一架飞机的机身上(如图43-1),问:飞机离两探照灯的距离分别是多少?

2.如图43-2,自动卸货汽车的车厢采用液压机构,设计时应计算油泵顶杆BC的长度.已知车厢的最大仰角为60°,油泵顶点B与车厢支点A之间的距离为1.95m,AB与水平的夹角为6°20′,AC长为1.40m,计算BC的长.(精确到0.01m)

问题:(1)图中涉及怎样的三角形?(2)在三角形中已知什么?求什么?

二、建立模型

1.教师引导学生分析讨论

在问题情景(1)中,已知在△ABC中,∠A=72.3°,∠B=76.5°,AB=2558m.求AC,BC的长.

组织学生讨论如何利用已知条件求出AC,BC的长度.(让学生思考,允许有不同的解法)

结论:如图40-3,作AD⊥BC,垂足为D.由三角函数的定义,知AD=AC·sinC,AD=AB·sinB.

由此可得AC·sinC=AB·sinB.

又由∠A,∠B的度数可求∠C的度数,代入上式即可求出AC的长度,同理可求BC的长度.

教师明晰:

(1)当△ABC为直角三角形时,由正弦函数的定义,得

(2)当△ABC为锐角三角形时,设AB边上的高为CD,根据三角函数的定义,得CD=asinB=bsinA,所以,同理

.(3)当△ABC为钝角三角形时,结论是否仍然成立?引导学生自己推出.(详细给出解答过程)

事实上,当∠A为钝角时,由(2)易知设BC边上的高为CD,则由三角函数的定义,得 CD=asinB=bsin(180°-A).

根据诱导公式,知sin(180°-A)=sinA,.∴asinB=bsinA,即.正弦定理 在一个三角形中,各边和它所对角的正弦的比相等,即

.正弦定理指出了任意三角形中三条边与它对应角的正弦之间的一个关系式,描述了任意三角形中边、角之间的一种数量关系.

思考:正弦定理可以解决有关三角形的哪些问题? 2.组织学生讨论问题情景(2)

这一实际问题可化归为:已知△ABC的边AB=1.95,AC=1.4,夹角为6°20′,求BC的长. 组织学生讨论:能用什么方法求出BC?(学生有可能有多种不同的解法)

教师明晰:如果已知三角形的两边和夹角,这个三角形为确定的三角形,那么怎样去计算它的第三边呢?由于涉及边长及夹角的问题,故可以考虑用平面向量的数量积.(也可用两点间的距离公式)

如图,设=a,=b,=c,则c=a-b.

∵|c|2=c·c=(a-b)·(a-b)=a2+b2-2abcosC,∴c=a+b-2abcosC.

同理a2=b2+c2-2bccosA,b2=c2+a2-2accosB. 于是得到以下定理:

余弦定理 三角形中任何一边的平方等于其他两边的平方的和减去这两边与它们的夹角的余弦的积的两倍.即

a2=b2+c2-2bccosA,b2=c2+a2-2accosB,c2=a2+b2-2abcosC.

思考:余弦定理可以解决一些怎样的解三角形问题? 3.进一步的问题

勾股定理指出了直角三角形中三边之间的等量关系,余弦定理则指出了一般三角形三边之间的等量关系,那么这两个定理之间存在怎样的关系?如何利用余弦定理来判断三角形是锐角三角形还是钝角三角形?

三、解释应用 [例 题] 2221.(1)已知:在△ABC中,A=32.0°,B=81.8°,a=42.9cm,解三角形.

(2)已知:在△ABC中,a=20cm,b=28cm,A=40°,解三角形.(角精确到1°,边长精确到1cm)

分析:(1)本题为给出三角形的两角和一边解三角形问题,可由三角形内角和定理先求出第三个角,再两次利用正弦定理分别求出另两边.

(2)本题给出了三角形的两边及其中一边的对角,于是可用正弦定理求出b边的对角B的正弦,sinB≈0.8999,但0<B<π,故B角有两个值(如图43-8),从而C角与c边的取值也有两种可能.学生在解题时容易丢掉一组解,应引导学生从图形上寻找漏掉的解.

2.(1)已知:在△ABC中,已知b=60cm,c=34cm,A=41°,解三角形.(角精确到1°,边长精确到1cm)

(2)已知:在△ABC中,a=134.6cm,b=87.8cm,c=161.7cm,解三角形.(角精确到1′).

分析:本例中的(1)题,给出了两边及其夹角,可先用余弦定理求出第三边,求其他两角时既可用余弦定理也可用正弦定理.(2)题给出了三边长,可先用余弦定理求出其中一角,然后同样既可用正弦定理,也可用余弦定理求出其他两角.

3.AB是底部B不可到达的建筑物,A为建筑物的最高点.设计一种测量建筑物高度AB的方法. 分析:由于建筑物的底部B是不可到达的,所以不能直接测量出建筑物的高.由解直角三角形的知识,只要能知道一点C到建筑物顶部A的距离CA,并能测出由点C观察A的仰角,就可以计算出建筑物的高.为了求出CA的长,可选择一条水平基线HG(如图43-9),使H,G,B三点在同一条直线上.在G,H两点用测角仪器测得A的仰角分别为α,β,设CD=a,测角仪器的高为h,则在△ACD中,由正弦定理,得-β),从而可求得AB=AE+h=ACsinα+h=[练习]

1.在△ABC中,已知下列条件,解三角形.(角精确到1°,边长精确到1cm)(1)A=45°,C=30°,c=10cm.(2)A=60°,B=45°,c=20cm.(3)a=20cm,b=11cm,B=30°.(4)c=54cm,b=39cm,c=115°.

2.在△ABC中,已知下列条件,解三角形.(角精确到0.1°,边长精确到0.1cm)(1)a=2.7cm,b=3.696cm,C=82.2°.(2)b=12.9cm,c=15.4cm,A=42.3°.(3)a=7cm,b=10cm,c=6cm.

四、拓展延伸

1.在△ABC中,有正弦定理

+h.,sin(α

这涉及比值的连等式.请探索并研究是一个什么样的量,并加以证明.

2.在△ABC中,已知三边的长为a,b,c,如何判定△ABC的形状? 3.已知:在△ABC中,a=60,b=50,A=38°,求B.(精确到1°)

分析:.∵0°<B<180°,∴B≈31°或B≈149°,但当B≈149°时,A+B=187°,这与A,B为三角形内角矛盾,故B角只能取31°. 由此题与例1中的(2)题的分析可以发现,在已知三角形两边及其一边对角解三角形时,在某些条件下会出现一解或两解的情形,那么会不会出现无解的情形呢?

(1)当A为钝角或直角,必须满足a>b才有解(a≤b无解),并且由sinB=计算B时,只能取锐角,因此,只有一解,如图43-10.

(2)当A为锐角时,①若a>b或a=b,则由sinB=解,如图40-11.

计算B时,只能取锐角的值,因此,只有一②若a<bsinA,则由sinB=,得sinB>1,因此,无解.如图43-12.

③若a=bsinA,则由sinB=,得sinB=1,即B为直角,故只有一解,如图43-13.

④若b>a>bsinA,则sinB<1,故B可取一个锐角和一个钝角的值,如图43-14.

思考:若已知三角形的两角和一边、三边、两边及其夹角来解三角形时,它们的解会是怎样的?

第四篇:平面向量基本定理(教学设计)

平面向量基本定理

教学设计

教材分析:

分析基本定理在教材中的作用,让学生有目标性地学习. 教学目标:

1.通过作图法理解并掌握平面向量基本定理的内容及含义.

2.深刻理解向量的基底表示的意义及作用,会将平面内的任意一个向量用一组基底表示. 2.理解平面上两个向量的夹角的概念及范围,掌握平面内两个向量的位置关系. 3.会用平面向量基本定理解决向量相互表示的问题. 教学重难点:

重点:平面向量基本定理的内容,向量基底的意义及应用; 难点:平面向量基本定理的应用.

教学方法:CAI课件、图形模拟法、形成性归纳与总结. 课时安排:1课时. 教学过程: Ⅰ 新课导入

【回顾】:向量数乘运算.(重点回顾几何意义及作图方法)【图片】:

幻灯片1

(展示生活中许多结构与矢量的联系)

【引入】:物理中力的合成与分解.

幻灯片2

(展示物理学中力的合成与分解)

【问题】:力是物理学中的矢量,矢量也就是数学中的向量,那么平面内的任一向量a能否都可以表示成1e12e2的形式呢?

Ⅱ 新课讲授

一、知识点精讲 1.作图分析

幻灯片3 幻灯片4 2.形成结论

幻灯片5 幻灯片6 3.练习

幻灯片7 Ⅲ 课时小结

本节课学习了平面向量的基本定理,注意基本定理的应用与向量的互相表示,这是重点,也是难点,同时还是以后学习向量坐标运算以及空间向量的基础. Ⅳ 课后作业

(两个例题,巩固练习)

(归纳整理向量夹角的定义)

(动态展示向量的合成与分解)

(学生训练)

(归纳整理平面向量基本定理的内容)

T3. 课本P102-Ⅴ 教学反思

第五篇:平面向量基本定理教案

§2.3.1平面向量基本定理教学设计

教学目的:

(1)了解平面向量基本定理;

(2)理解平面里的任何一个向量都可以用两个不共线的向量来表示,初步掌握应用向量解决实际问题的重要思想方法;(3)能够在具体问题中适当地选取基底,使其他向量都能够用基底来表达.教学重点:平面向量基本定理.教学难点:平面向量基本定理的理解与应用.授课类型:新授课 教学过程:

一、复习引入:

1.实数与向量的积:实数λ与向量a的积是一个向量,记作:λa

(1)|λa|=|λ||a|;

(2)λ>0时λa与a方向相同;λ<0时λa与a方向相反;λ=0时λa=0

2.运算定律

结合律:λ(μa)=(λμ)a ;

分配律:(λ+μ)a=λa+μa,λ(a+b)=λa+λb

3.向量共线定理 向量b与非零向量a共线的充要条件是:有且只有一个非零实数λ,使b=λa.二、讲解新课:

1.提出问题:由平行四边形想到:

(1)是不是每一个向量都可以分解成两个不共线向量?且分解是唯一?(2)对于平面上两个不共线向量e1,e2是不是平面上的所有向量都可以用它们来表示?

2.设e1,e2是不共线向量,a是平面内任一向量,e1 a

MC

N B e2

O OA=e1,OM=λ

1e2; OB=e2,ON=λe2

21OC=a=OM+ON=λ

e1+λe2,2平面向量基本定理:如果e1,e2是同一平面内的两个不共线向量,那么对

于这一平面内的任一向量a,有且只有一对实数λ1,λ2使a=λ1e1+λ2e2.探究:

(1)我们把不共线向量e1、e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底;(2)基底不惟一,关键是不共线;

(3)由定理可将任一向量a在给出基底e1、e2的条件下进行分解;

(4)基底给定时,分解形式惟一.λ1,λ2是被a,e1,e2唯一确定的数量

3、两个非零向量的夹角:

 如图所示,已知两个非零向量a,b,在平面上任取一点O,作OAaO ,Bb,则AOB0叫做向量a与b的夹角,ba BAO θbθ bAOB aa【说明】(1)研究两个非零向量的夹角时,必须先将这两个向量的起点移至同一个点;但是当两个向量的终点重合时,表示向量的这两条线段所成的0,范围内的角也等于这两个向量之间的夹角。(2)只有非零向量之间才存在夹角;

(3)如果∠AOB=0°a与b同向;

(4)如果∠AOB=90°,我们就说向量a与b垂直,记作:ab;

(5)如果∠AOB=180°a与b反向。

三、讲解范例:

例1 已知向量e1,e2 求作向量2.5e1+3e2.作法:见教材

四、课堂练习:

1.设e1、e2是同一平面内的两个向量,则有()A.e1、e2一定平行

e2e1B.e1、e2的模相等

C.同一平面内的任一向量a都有a =λe1+μe2(λ、μ∈R)D.若e1、e2不共线,则同一平面内的任一向量a都有a =λe1+ue2(λ、u∈R)2.已知矢量a = e1-2e2,b =2e1+e2,其中e1、e2不共线,则a+b与c =6e1-2e2的关系

A.不共线 B.共线 C.相等 D.无法确定

3.已知向量e1、e2不共线,实数x、y满足(3x-4y)e1+(2x-3y)e2=6e1+3e2,则x-y的值等于()A.3 B.-3 C.0 D.2

五、小结:平面向量基本定理,其实质在于:同一平面内任一向量都可以表示为两个不共线向量的线性组合.

六、课后作业:课本:101页1,2 板书设计:略

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