高二数学《直线的倾斜角和斜率》教学设计

直线的倾斜角和斜率直线的倾斜角和斜率 教学设计教学设计 教学过程设计教学过程设计 一 引言 一 引言 在平面几何里 我们直接依据图形中点 线 面的关系 研究图形的性质 现在我们采用另一种研究方法 坐标法 坐标法是在坐标系的基础上 把几何 问题转化为代数问题 通过代数运算研究几何图形性质的一种方法 本章首先在平面直角坐标系中 给直线插上方程的 翅膀 通过直线方 程研究直线之间的位置关系 平行 垂直 以及两条直线的交点坐标 点到直 线的距离等 解析几何是 17 世纪法国数学家笛卡尔和费马共同创立的 解析几何的创立 是数学发展史上的一个重要的里程碑 数学从此由常量数学进入变量数学时期 解析几何由此成为近代数学的基础之一 本课时我们将研究最基础的知识 直线的倾斜角和斜率 并在其学习过 程中体会和感受解析几何研究问题的基本方法和思想 设计意图 使学生了解学习的新内容的特点及意义 二 倾斜角概念的形成 二 倾斜角概念的形成 问题问题 1 1 平面几何中 确定直线的条件是什么 对于平面直角坐标系内的一 条直线l 它的位置由哪些条件确定呢 设计意图 引导学生复习初中学过的相关知识 寻找本课时学习内容的 固着点 生长点 预设的回答 两点确定一条直线 启发引导 还有没有别的方法 能否利用给定的直角坐标系 在学生一定时间的思考后提出在学生一定时间的思考后提出 问题问题 2 2 在直角坐标系内任给一个点 过这个点的直线有无数条 再给一个 什么条件就可以唯一确定一条直线呢 请动手操作一下 预设的回答预设的回答 可能会有 与 x 轴的交角 与 y 轴的交角 等 启发性讲解 借助于信息技术演示 可以发现 过一个点的直线有无数 条 再借助坐标轴 给定直线与坐标轴的交角 那么直线就唯一确定了 一般 的 我们以水平线 x 轴为基准 这也符合我们日常表示物体倾斜程度的习惯 因此我们约定图 1 中的角 表示直线的倾斜程度 把它叫做直线的倾斜角 由教师给出直线的倾斜角的定义 指出倾斜角的意义 当直线l与x轴相交时 我们取x轴作为基准 x轴正向与直线l向上方 向之间所成的角 叫做直线l的倾斜角 angle of inclination 图 2 中直 线l的倾斜角 为锐角 直线l 的倾斜角 为钝角 当直线与x轴平行或 重合时 我们规定它的倾斜角为 0o 这个定义可否这样给出 当直线l与x轴相交时 我们取x轴作为基准 x轴正向与直线l向上方向之间所成的最小正 这三个字是否添加要看必修教 材教学的顺序 如果是 12345 的顺序 就不需要添加 正 字 如果是 14523 的顺序 则需要添加 角 叫做直线l的倾斜角 angle of inclination 当直线与x轴平行或重合时 我们规定它的倾斜 角为 0o 因此直线的倾斜角 的取值范围为 0o 180o 这样做的原因是 定义简洁 自明 惟一 可以根据定义进行判断 而不需要用图形对定义进行 补充说明 追问追问 由定义 倾斜角的范围是什么 设计意图 在定义的形成过程中主要上针对个别条直线 研究的重点是 定义的形成 通过这个问题引导学生研究所有直线与其倾斜角的关系 将定义 具体化 全面化 同时得到倾斜角的意义 预设的答案预设的答案 倾斜角 的取值范围为 0o 180o 倾斜角的意义 平面内每一条直线都有一个确定的倾斜角 且倾斜程度相 同的直线 其倾斜角相等 倾斜程度不同的直线 其倾斜角步等 因此 直线 的倾斜角表示平面内一条直线的倾斜程度 三 斜率概念的形成 三 斜率概念的形成 问题问题 3 3 日常生活中我们经常遇到上坡下坡之类的问题 你知道哪些表示倾 斜程度的量吗 这些量与倾斜角有关系吗 设计意图 设计意图 了解学生的知识经验 并引导学生建立坡度与倾斜角的关系 活动方式 活动方式 先由学生在回忆的基础上做答 教师收集整理 挑选其中合 理的成份 之后再在学生回答的基础上引导学生建立这个量与倾斜角之间的关 系 预设的复习答案预设的复习答案 可以用坡度表示斜坡的倾斜程度 如图 3 有坡度 比 此处可举具体的数字进行解释或复习 坡度与倾斜角的关系预设的答案坡度与倾斜角的关系预设的答案 如图 3 所示是斜坡的主视图 可见 斜 坡可以抽象为一条直线 它关于水平面的倾斜角记为 那么这里的坡度 比 实际就是 倾斜角 的正切值 小结讲授小结讲授 把一条直线的倾斜角 的正切值叫做这条直线的斜率 slope 斜率常用小写字母k表示 即k tan 问题问题 4 4 如图 2 直线l的倾斜角 45 o 直线l 的倾斜角 135 o 写出两条直线的斜率 再选取一些数据如倾斜角为 30 o 150 o 60 o 120 o 等 计算相应直线的斜率 并分析直线的倾斜角不同时 直线的斜率取值是否 也不同 在此基础上总结斜率的意义 提示 提示 当 为锐角时 tan 180 o tan 设计意图 设计意图 引导学生通过有代表性的具体实例的分析 利用 提示 中 的知识 结合初中学过的正切值 了解斜率取值的特点 渗透分类讨论点思想 总结出斜率的意义 此处也可以多增加一些角 用计算器计算 活动方式活动方式 由学生独立完成 教师在方法上予以指导 分类讨论法 并类比倾斜角的意义思考概括 计算过程 表计算过程 表 1 1 倾斜角 30 o45 o60 o135 o120 o150 o 斜率 预设的答案预设的答案 倾斜角 是 90 o的直线没有斜率 倾斜角 不是 90 o的直 线都有斜率 倾斜角不同 直线的斜率也不同 斜率大于 0 的直线的倾斜角为 锐角 并且斜率越大倾斜角越大 斜率小于 0 的直线的倾斜角为钝角 并且斜 率越小倾斜角越大 此处可以结合具体计算过程得到的表 1 进行理解 因此 我们可以用斜率表示直线的倾斜程度 四 直线斜率的坐标计算法 四 直线斜率的坐标计算法 问题问题 5 5 确定直线的两个条件 点和倾斜角 或斜率 中的点可以用坐 标表示 倾斜角已经代数化为斜率 在引言中已经谈到 解析几何的基本方法 就是坐标法 因此要利用倾斜角和斜率对直线进行进一步的代数化的研究必须 建立斜率的坐标表示方法 根据斜率定义的过程 你能否将坡度进一步坐标化 在此基础上求出斜率的坐标表示 设计意图设计意图 逐步实践坐标法 活动方式活动方式 先由学生初步坐标化 教师引导分类求解 活动过程活动过程 原问题转化为原问题转化为 给定两点P1 x1 y1 P2 x2 y2 其中x1 x2 的坐标 求出直线P1 P2的斜率k 分析 分析 解决这个问题需要分类求解 首先是对于特殊直线 与x轴垂直或 平行 重合 的直线进行分析求解 对于其他直线分类的依据是两点在直线上 位置以及直线的倾斜角是锐角还是钝角 所以二级分类共得到四种不同的情况 如图 4 所示 分类求解 解决的具体思路是 先就图 4 1 求解 再变式为图 4 2 比较异同 求解 之后就图 4 3 求解 再变式为图 4 4 类比求解 活动结果活动结果 综上所述 我们得到经过两点的直线的斜率公式是 追问 追问 上述公式的适用范围是什么 与所取的点的坐标是否有有关 与所 取点的先后顺序是否有关 设计意图 辨析公式 五 应用理解 五 应用理解 例 1 如图 5 已知A 3 2 B 4 1 C 0 1 求直线AB BC CA的斜 率 并判断这些直线的倾斜角是锐角还是钝角 设计意图 巩固本课时所学的基本知识 例 2 在平面直角坐标系中 画出经过原点且斜率分别为 1 1 和 2 的 直线 设计意图 通过逆向思维 进一步加深对本课时所学的基本知识的理解 渗透坐标法的逆用和数形结合思想 六 小结 六 小结 问题问题 6 6 通过本节课的学习你有哪些收获 可以从知识 方法 数学思想 经验等方面谈谈 预设的回答 预设的回答 知识方面 倾斜角的定义 斜率的定义和利用坐标求斜率的公式及其适用 范围 方法 坐标法 数学思想 数形结合 分类讨论 化归等数学思想 经验 今天所学的知识都是源于已有的知识经验 倾斜角是角概念基础上 学的 斜率是在坡度概念基础上进一步坐标