利用“几何画板”辅助圆锥曲线的教学.doc

利用 “几何画板”辅助圆锥曲线的教学沈卫忠 李 莉（江苏省锡山高级中学）苏教版高中数学选修2-1圆锥曲线的情境很丰富，除了原人教版的平面截圆锥面、拉线得椭圆、拉链得双曲线等外，新增了章头图行星运动轨道及Dandlin双球发现椭圆，还有操作题和“几何画板”辅助圆锥曲线的教学.一、用折纸折出圆锥曲线 例1.(选修2-1P.29第7题)准备一张圆形纸片(半径为R)，在圆内任取不同于圆心的一点F，将纸片折起，使圆周过点F，然后将纸展开，就得到一条折痕L(为了看清楚，可以把直线L画出来)，这样继续折下去，得到若干折痕.这些折痕的轮廓形成什么曲线？如何证明？图1【解析】折痕L画得多一点，效果还是很好的，学生会惊喜地发现，众多折痕就是一个椭圆的轮廓.如图1，将圆周过点F的点记为F，连结OF 、FF，设折痕所在直线L与OF的交点为P， PF=PF，又PF=R，且OFOF. 点P是以O、F为焦点，R为长轴的椭圆.链接折出椭圆观察发现：直线L与椭圆只有一个交点P，联想直线与圆只有一个交点，称该直线L是圆的切线.若圆方程为，则切点为的切线方程为.若椭圆方程为，点可以证明切线L的方程为图2 例2.(选修2-1P.39第8题)在纸上画一个圆O(半径为R)，在圆外任取一个定点F，将纸片折起，使圆周过点F，然后将纸展开，就得到一条折痕L，这样继续折下去，得到若干折痕.这些折痕的轮廓形成什么曲线？如何证明？【解析】同例1，折痕的轮廓形成双曲线(如图2)， PF=PF，|PF-OF|=R， |PF-OF|=R，又OFR,点P是以O、F为焦点，R为实轴的双曲线.链接折出双曲线，直线L都与双曲线相切，若双曲线方程为，点可以证明切线L方程为例3.(选修2-1P.50第11题)将长方形纸片ABCD的一只角斜折，将纸片折起，使点A总是落在对边CD上，然后将纸展开，就得到一条折痕L，这样继续折下去，得到若干折痕.这些折痕的轮廓形成什么曲线？如何证明？图3【解析】同例1，折痕的轮廓形成抛物线(如图3)，过作，交直线L于P，连结AP， AP=AP, 点P是以A为焦点，DC为准线的抛物线.链接折出抛物线，直线L都与形成的抛物线相切，若抛物线方程为，点可以证明切线L方程为二、用统一定义画圆锥曲线例4.选修2-1P.51利用“几何画板”探究到定点与定直线距离比分别为0.5和2的轨迹是什么曲线，按下列简单画法，利用“几何画板”，可作出任意离心率的圆锥曲线.图4【画法】1.如图4，圆锥曲线的轴直线HA；2.过H作圆锥曲线的准线L；3.HA上取一个点F(圆锥曲线的焦点)；4.滑块e(圆锥曲线的离心率)；5.在直线HA上任取点P，度量PH记作d，并过P作准线L的平行线L；6.计算ed并以F为圆心，d长为半径画圆，与直线L交点为P和P；7.过P作准线的垂线，垂足为H，追踪点P、P，隐藏辅助线，拉动点P(构造点P的动画)，则动点P到定点F的距离与定直线L的距离为常数e；8.根据需要调整离心率e的取值，可任意作出圆锥曲线示意图；再调整焦点到准线的距离HF，可精确作出任意给定条件的圆锥曲线图象(按Ctrl+B可擦除刚刚生成的轨迹).图5三、用“几何画板”探究动点轨迹例5.设B是半径为R的定圆A内的一个定点，D是圆上的动点，过线段BD的中点E作BD的垂线与半径AD交于点P，求点P的轨迹【解析】由PE是BD的垂直平分线，所以BP=DP，又AD是圆的半径R，即AP+BP=RAB，即点P是以A、B为焦点R为长轴的椭圆.【探究1】点E的轨迹？与点P轨迹的关系？点E的轨迹有的学生猜想是一个椭圆，经过讨论，多数学生认为是一个圆.从画板上作出图5的轨迹，可发现OE=AD/2，即点E的轨迹是以O圆心，R/2为半径的圆且是椭圆的外切圆.图6【探究2】如果将点B放在圆外，点P与点E的轨迹各是什么？两者的关系又如何？运动点D可得图6，PB=PD，PD-PA=PB-PA 所以|PB-PA|=RAB，所以点P轨迹是以A、B为焦点，R为实轴的双曲线；OE=AD/2，即点E的轨迹是