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文档简介

初中七年级数学上学期《整式:单项式》单元教学设计

  一、单元整体分析与设计理念

  (一)课标要求与内容本质解读

  《义务教育数学课程标准(2022年版)》在“数与代数”领域第三学段(7-9年级)明确要求:理解整式的概念,掌握合并同类项和去括号的法则,能进行简单的整式加减运算。单项式作为整式系统中最基本、最核心的构成单元,是学生从具体的“数”的运算迈向抽象的“式”的运算的关键转折点,是从算术思维过渡到代数思维的标志性内容之一。其本质在于用抽象的数学符号(字母)代表一般化的数,从而实现对数量关系、规律和结构的普适性表达。本单元的学习,不仅关乎后续多项式、整式加减乃至整个代数式运算的基础,更是培养学生数学抽象、符号意识、运算能力和模型观念等核心素养的奠基性载体。

  (二)教材地位与知识结构分析

  在本套教材体系中,“整式”上承“有理数”及其运算,下启“整式的加减”、“一元一次方程”以及后续的“整式乘除”。单项式是整式概念生长的“种子”。教材通常从学生熟悉的实际问题或具体数字运算规律出发,引入用字母表示数,继而生成一类具有特定结构的代数式——单项式。其知识演进逻辑清晰:由数字到字母(符号化)→由具体算式到一般表达式(抽象化)→由单项式识别到系数、次数剖析(结构化)→由单项式到多项式(系统化)。深刻理解单项式的概念(特别是系数、次数的双重含义),是后续辨析同类项、进行合并同类项等操作的认知前提。

  (三)学情分析与学习难点预见

  七年级学生正处于形式运算思维的形成期,其认知特点是从具体运算向命题运算过渡。他们已在小学阶段接触过用字母表示运算律、公式,并初步学习了简单的代数式求值,这为本单元的学习提供了认知锚点。然而,从“用字母表示一个特定的数或一种关系”到“将字母本身视为可参与运算的一般对象”,并深入理解由数字与字母乘积构成的“单项式”这一抽象数学对象的双重属性(系数代表的“数”的属性和次数代表的“字母”的维度属性),是一个质的飞跃。预见的主要学习难点包括:1.概念抽象性:理解“字母表示任意数”的普遍性以及单项式作为“一类式子”的整体性。2.系数与次数的辨析:系数(包括符号)是“数字因数”,次数是所有“字母因数”的指数和,需克服将数字指数计入次数或忽略系数符号的常见错误。3.π的角色认知:理解圆周率π是一个具体的常数(无理数),在单项式中应视为系数的一部分,而非字母因数。4.从算式到式的心理转换:学生习惯将代数式视为一个待计算的“过程”或“问题”,而非一个独立的、可操作的“对象”。教学需着力促进这一观念转变。

  (四)核心素养发展目标

  基于以上分析,本单元教学旨在发展学生以下核心素养:

  1.数学抽象与符号意识:经历从具体情境中抽象出数量关系并用单项式进行符号表达的过程,理解单项式中系数、次数等符号的数学含义,增强主动运用符号表征数学对象的意识和能力。

  2.逻辑推理:通过对大量实例的观察、比较、分析和归纳,抽象概括出单项式的本质特征(由数字与字母的乘积构成),并能够依据定义对代数式进行理性辨析与分类,发展归纳推理和演绎推理能力。

  3.数学运算:理解单项式的系数和次数概念,为后续整式的加减(合并同类项)运算奠定概念基础,初步体会“式”的运算与“数”的运算之间的关联与差异。

  4.模型观念:在运用单项式表示几何图形的面积、体积、周长,或表示物理、经济等跨学科情境中的简单数量关系时,初步体会单项式作为数学模型的功能,感知数学的广泛应用性。

  (五)跨学科视野与整体教学观

  本单元教学不应囿于数学内部知识的演绎,而应主动构建跨学科链接,展现数学作为基础科学的工具价值与思维价值。例如:联系物理学中的速度公式(s=vt)、电流表达式(I=Q/t),说明其中的vt、Q/t(当t为常数时)可视为单项式;联系几何学中长方形面积(S=ab)、圆面积(S=πr²)、圆柱体积(V=πr²h)等公式,直观呈现单项式的几何背景;甚至可以简单联系经济学中的总价计算(总价=单价×数量)。这种联系旨在丰富单项式的现实原型,深化理解,而非引入跨学科复杂知识。同时,秉持整体教学观,将本单元置于“整式”大概念下,明晰单项式是“整式”概念建构的起点,其学习过程应渗透结构化思维,为多项式概念的自然生成预留接口。

  二、单元教学规划

  (一)单元教学目标

  1.知识与技能:

  (1)理解用字母表示数的意义,能分析简单实际问题中的数量关系,并用代数式表示。

  (2)理解单项式、单项式的系数和次数的概念。

  (3)能准确判断一个代数式是否为单项式,能正确确定一个单项式的系数和次数。

  (4)能根据简单的数量关系列出单项式,并能求单项式的值。

  2.过程与方法:

  (1)经历从具体实例中抽象出数学概念的过程,积累数学活动经验,发展观察、分析、归纳、概括等能力。

  (2)通过小组合作、讨论辨析等活动,加深对单项式概念及其相关概念的理解,提高语言表达和合作交流能力。

  (3)通过解决涉及几何、物理等情境的问题,体验数学建模的基本过程,感受数学的广泛应用性。

  3.情感、态度与价值观:

  (1)在探索单项式概念的过程中,感受数学的简洁美、抽象美和一般性,激发学习代数的兴趣。

  (2)通过克服概念理解中的困难,培养严谨求实、一丝不苟的科学态度和克服困难的意志品质。

  (3)在跨学科联系中,体会数学的基础性和工具性,增强学习数学的价值认同感。

  (二)课时安排(共3课时)

  第一课时:字母表示数与单项式的概念

  第二课时:单项式的系数与次数

  第三课时:单项式的应用、求值与单元小结

  (三)教学重点与难点

  教学重点:单项式的概念,单项式的系数和次数。

  教学难点:准确理解单项式概念的内涵与外延;正确确定单项式的系数(特别是负系数和分数系数)和次数(尤其是含多个字母的情况)。

  三、第一课时详案:字母表示数与单项式的诞生

  (一)课时目标

  1.在具体情境中,进一步体会用字母表示数的意义,能熟练用含字母的式子表示数量关系。

  2.通过观察、比较、分类一系列代数式,抽象概括出单项式的共同特征,形成单项式的概念。

  3.能初步根据概念判断一个代数式是否为单项式。

  (二)教学准备

  教师准备:多媒体课件,包含丰富的实际问题情境、动态生成代数式的动画、分类探究活动素材。

  学生准备:复习小学阶段用字母表示数的知识,准备课堂练习本。

  (三)教学实施过程

  环节一:创设情境,温故引新——激活“字母表示数”的已有经验

  1.情境导入(跨学科链接):

  师:同学们,在小学我们学习过很多用字母表示的例子。例如,物理学中,速度v、时间t、路程s之间的关系是?

  生:s=vt。

  师:在几何学中,长方形的长是a,宽是b,它的面积S如何表示?

  生:S=ab。

  师:圆的周长C与半径r的关系呢?(展示带有π的圆)

  生:C=2πr。

  师:非常好。这些式子都有一个共同特点:用字母代表了数,简洁地表达了普遍的规律。今天,我们将深入探究一类由这样的“数字与字母的联姻”所构成的特殊代数式家族。

  2.问题驱动,生成代数式:

  师:现在,让我们看几个更具体的问题,请用含有字母的式子表示结果。

  (1)一列高铁的平均速度是300千米/时,行驶t小时,路程为______千米。

  (生:300t)

  (2)一个正方形的边长为acm,它的周长是______cm,面积是______cm²。

  (生:4a;a²)

  (3)一件商品进价是x元,若以高于进价20%的价格出售,则售价为______元。

  (引导学生得出:1.2x或(1+20%)x)

  (4)一个长方体储物箱的长、宽、高分别为a米、b米、c米,它的体积是______立方米。

  (生:abc)

  (5)若m表示一个有理数,它的相反数是______。

  (生:-m)

  教师将学生回答的式子有序地板书或投影:300t,4a,a²,1.2x,abc,-m,2πr,ab,s=vt(将其变为vt),C=2πr(变为2πr)。

  师:观察我们得到的这些式子,它们在结构上有什么共同点?

  引导学生初步感知:它们都是由数字、字母通过乘法运算(包括乘方)连接而成的。

  环节二:合作探究,抽象概念——建构“单项式”的数学定义

  1.观察与比较:

  师:请同学们以小组为单位,仔细观察黑板上的这些式子:300t,4a,a²,1.2x,abc,-m,2πr,vt。它们是不是都符合我们刚才说的“由数字和字母通过乘法运算连接而成”?

  学生小组讨论。教师巡视,关注学生对a²、-m等形式的讨论。

  2.质疑与辨析:

  预计学生会对a²、-m产生疑问。

  师:有小组对a²有疑问吗?它看起来是乘方,不是乘法。

  教师引导:a²表示什么?a×a,本质上是两个a相乘,是乘法运算的一种特殊形式(相同因数相乘)。所以它符合结构。

  师:那-m呢?它看起来只有一个字母和一个负号。

  引导:-m可以看作什么?-1×m。因此,它实际上是数字-1与字母m的乘积。数字“1”常常省略不写,但我们要能看出来。

  3.归纳与命名:

  师:经过分析,这些式子都可以看作是“数字与字母的乘积”的形式。在数学上,我们把这类式子赋予一个专门的名字——单项式。

  板书课题:单项式。

  师:请尝试用自己的语言给单项式下个定义。

  学生尝试表述。教师引导完善,给出精确的数学定义:由数与字母的乘积组成的代数式叫做单项式。单独的一个数或一个字母也是单项式。

  4.概念的深化理解(剖析定义关键词):

  师:定义中有两个关键词:“数”、“字母”、“乘积”。如何理解?

  (1)“数”:可以是整数、分数(小数)、正数、负数。在单项式中,我们称这个数为“系数”,下节课将深入研究。

  (2)“字母”:代表未知数或变量。可以是不同的字母,如x,y,a,b等。

  (3)“乘积”:运算关系是乘法(包含乘方)。这意味着式子中不能出现加法、减法或除法运算(字母在除数的位置上)。

  师:定义还有一个补充:“单独的一个数或一个字母也是单项式。”这是为什么?能举例说明吗?

  生:比如5,可以看作是5乘以任何字母的0次方?或者就是单独的数。字母x可以看作是1乘以x。

  师:解释得很好。这可以看作是乘积形式的特例(另一个因数可以看作是不影响乘积结果的特殊因子,如1或字母的0次幂,但现阶段只需记住这个规定即可)。例如:-3,0,x,y都是单项式。

  环节三:辨析巩固,明确外延——应用概念进行判断

  1.判一判(基础辨析):

  判断下列各式中,哪些是单项式?哪些不是?并说明理由。

  (投影展示)

  ①3x;②a+b;③-5;④x²y;⑤1/x;⑥(1/2)ab;⑦m;⑧2(a+b);⑨0;⑩π。

  学生独立思考后回答,并阐述理由。

  关键点引导:

  ②a+b:含有加法运算,不是乘积形式,不是单项式。

  ⑤1/x:字母出现在分母,可以看作是x的-1次方,但七年级阶段视为除法运算,不符合“乘积”要求,不是单项式(为后续分式留伏笔,此处明确即可)。

  ⑧2(a+b):虽然整体是乘积,但一个因式(a+b)不是单个字母,而是一个多项式,因此整个式子不是单项式(是单项式与多项式的乘积,属后续要学的多项式)。

  ⑩π:圆周率π是一个具体的常数(无理数),单独一个数,是单项式。

  2.议一议(深化理解):

  师:像2πr,½ab这样的式子,数字部分可能包含π或分数,它们是不是单项式?

  生:是,因为π是数,½也是数,它们仍然是数与字母的乘积。

  师:像x+y/2这样的式子呢?

  引导学生分析:它等于x+(1/2)y,含有加法运算,不是单项式。强调判断的关键是看“最终运算”:如果一个代数式在进行了所有可能的化简(如去括号、合并数字计算)后,只包含数字与字母的乘法(含乘方)运算,或者单独的数或字母,那么它就是单项式。

  3.小游戏:单项式“速捕手”:

  教师快速口述或投影闪现一系列代数式,学生以手势(“√”或“×”)判断是否为单项式。旨在训练快速反应和概念直觉。

  环节四:联系生活,初步建模——体验单项式的生成过程

  师:单项式就隐藏在我们身边。请同学们尝试自己创设一个简单的实际问题情境,使其中某个数量关系可以用一个单项式来表示。

  给学生1-2分钟思考,然后分享。

  生1:我买了n支铅笔,每支0.5元,总价是0.5n元。

  生2:一个三角形底边为a,这边上的高为h,它的面积是(1/2)ah。

  生3:我们班有m个小组,每组6人,全班共有6m人。

  教师点评,鼓励学生从几何、经济、生活等多角度寻找模型,强化“数学来源于生活又应用于生活”的理念。

  环节五:课堂小结与反思

  师:通过本节课的学习,你收获了哪些?还有什么困惑?

  引导学生从知识、方法、体验三个层面进行小结:

  知识:知道了单项式的定义(由数与字母的乘积组成的代数式;单独一个数或字母也是)。

  方法:学习了从具体例子中观察、归纳、抽象出数学概念的方法;掌握了判断单项式的关键——看“运算”是否为乘法(乘方)。

  体验:感受到了数学的抽象与简洁,体会了用数学符号(单项式)表达现实数量关系的威力。

  环节六:分层作业设计

  A组(基础巩固):

  1.课本相关练习题(略)。

  2.写出5个不同的单项式。

  3.判断下列各式是否是单项式,是的打√,不是的打×,并简述理由:

  (1)3a(2)x+1(3)-y(4)2/3(5)ab²c(6)(x+1)/2(7)0(8)1/a

  B组(能力提升):

  1.请写出一个系数为-2,且只含有字母x和y的单项式(写出三个不同的)。

  2.用单项式表示:

  (1)半径为r的圆的面积。

  (2)底边长为a,高为h的平行四边形的面积。

  (3)棱长为a的正方体的表面积。

  3.(思考题)式子(m-1)x是单项式吗?为什么?讨论m取不同值时的情况。

  四、第二课时详案:剖析结构——系数与次数

  (一)课时目标

  1.理解单项式的系数和次数的概念。

  2.能准确、熟练地确定一个单项式的系数和次数。

  3.通过探究系数和次数的数学含义,进一步深化对单项式作为“数”与“式”统一体的认识。

  (二)教学实施过程

  环节一:复习旧知,聚焦结构

  师:上节课我们认识了代数式家族中的重要成员——单项式。请判断这些式子(3x,-a²,½xy,πr²,m,-5)是否是单项式?并回忆单项式的定义。

  师:今天,我们要像解剖学家一样,深入单项式的内部,研究它的两个重要“解剖特征”:系数和次数。

  环节二:概念探究——系数

  1.实例观察:

  师:观察单项式3x,-a²,½xy,πr²,-5。它们都由数字部分和字母部分组成(-5可视为-5乘以字母的0次幂)。我们把其中的数字因数叫做这个单项式的系数。

  2.定义形成:

  单项式中的数字因数叫做这个单项式的系数。

  3.辨析与应用:

  (1)确定下列单项式的系数:

  ①6x²y→系数是6。

  ②-xy→系数是-1。(强调“-”是性质符号,是数字因数的一部分)

  ③a²b→系数是1。(强调“1”通常省略不写,但确定系数时要补上)

  ④πd→系数是π。(强调π是常数,是数字因数)

  ⑤-(2/3)a³→系数是-2/3。(强调带分数或小数系数要整体看作数字因数)

  (2)教师引导学生归纳确定系数的方法步骤:①将单项式写成数字与字母乘积的规范形式(如-xy写成-1×xy);②提取其中的数字部分(包括符号、π等常数);③该数字部分即为系数。

  4.小组讨论:系数的作用是什么?它代表了单项式哪方面的属性?

  引导总结:系数主要反映了单项式中“数”的尺度或倍数关系。在几何或物理模型中,系数往往与特定的常数(如π、重力加速度g等)或比例因子相关。

  环节三:概念探究——次数

  1.问题引入:

  师:单项式3x和3x²的系数都是3,它们完全一样吗?显然不同。区别在哪里?在于字母x的指数不同。这引出了单项式的另一个重要特征:次数。

  2.定义形成:

  一个单项式中,所有字母的指数的和叫做这个单项式的次数。

  3.关键点剖析:

  (1)“所有字母”:意味着要对每一个字母的指数求和。

  (2)“指数的和”:是加法运算。

  (3)对于单独一个非零数字(常数项),它的次数是多少?

  探究:例如,-5可以看作是-5×x⁰,所以字母的指数和是0。因此规定:单独一个非零数的次数是0。

  (4)数字0的次数如何规定?0可以看作0乘以任何字母,其次数没有唯一确定性,通常不讨论0的次数,或者说0是唯一一个没有定义次数的单项式。

  4.示例与练习:

  确定下列单项式的次数:

  ①6x²y→字母x指数是2,y指数是1,次数是2+1=3。

  ②-xy→x、y指数都是1,次数是1+1=2。

  ③a²b³c→次数是2+3+1=6。

  ④7→次数是0。

  ⑤πr²→r的指数是2,次数是2。(π是数字因数,不参与次数计算)

  ⑥(1/2)a²b→次数是2+1=3。

  5.陷阱辨析:

  判断正误,并说明理由:

  (1)单项式3²x的次数是2。(错误。3²是数字计算,等于9,是系数的一部分;x的指数是1,次数是1)

  (2)单项式-2³x²y的次数是5。(错误。先算数字:-2³=-8,是系数;字母指数和:2+1=3,次数是3)

  强调:在确定次数时,只关心字母的指数,系数中的任何数字运算(包括乘方)都不影响次数。

  环节四:综合应用与深化

  1.“身份卡”填写活动:

  给出一组单项式,要求学生为其填写“身份信息卡”:①是/不是单项式;②如果是,系数是多少?③次数是多少?

  例如:-3x²y³,0.5abc,m²n,-πh,2(a+b),1/x,0。

  2.根据描述写单项式:

  (1)请写出一个系数为-3,次数为4的单项式。(如:-3x²y²,-3xy³等)

  (2)请写出一个只含有字母x和y,次数为3,系数任意的单项式。(如:x²y,xy²,2x²y,-½xy²等)

  (3)写出一个次数是2的单项式。(答案开放,如:ab,πr²,5x²等)

  此活动旨在逆向思维,加深对系数和次数概念的理解,并体会概念的确定性(次数、系数值)与不确定性(具体字母和系数值的选择)。

  3.探究系数与次数的“分工”(跨学科类比):

  师:在单项式这个“乘积模型”中,系数和次数分别扮演了什么角色?我们可以做一个类比:假设我们要描述一堆立方体盒子。

  系数→好比是“每排每层每列摆放的盒子数”(一个基准单元的大小或密度)。

  次数→好比是“维度的数量”。例如,abc(次数3)可以类比为长、宽、高三个维度;a²b(次数3)可以类比为两个长维度和一个宽维度。

  这个类比帮助学生形象理解:系数是“量”的缩放因子,次数是“元”(变量)或“维度”的复杂程度。

  环节五:课堂小结与反思

  小结重点:1.单项式的两个核心要素:系数(数字因数)和次数(所有字母指数和)。2.确定系数和次数的规范方法与注意事项(符号、省略1、π的处理、仅字母指数参与次数计算、常数次数为0)。3.系数和次数的数学意义。

  环节六:分层作业设计

  A组:

  1.课本练习题(略)。

  2.填写下表(列出多个单项式要求填写系数和次数)。

  B组:

  1.已知单项式-2xᵐy³的次数是7,求m的值。

  2.若(m-2)x³yⁿ是一个关于x,y的系数为1的六次单项式,求m,n的值。

  3.你能写出两个不同的单项式,使它们的系数互为相反数,次数相同吗?请举例。

  五、第三课时详案:应用、求值与单元整合

  (一)课时目标

  1.能熟练地在实际问题中列出单项式表示数量关系,并会求单项式的值。

  2.通过综合练习和单元小结,系统巩固单项式的相关概念(定义、系数、次数)。

  3.初步感受单项式在更复杂代数式中的地位,为多项式学习做铺垫。

  (二)教学实施过程

  环节一:热身练习,概念回顾

  通过一组快速抢答或小组竞赛题,回顾前两课时核心概念:判断单项式、确定系数和次数。

  环节二:单项式的值

  1.概念引入:

  师:单项式是一个含有字母的代数式。当字母代表具体的数时,这个单项式就有了一个确定的值。

  2.求值方法与示范:

  例题:当a=2,b=-1时,求下列单项式的值:

  (1)3a²b(2)-ab³

  解:(1)当a=2,b=-1时,3a²b=3×2²×(-1)=3×4×(-1)=-12。

  强调书写格式:先写出单项式,再代入数值,最后计算。代入负数或分数时,通常需要添加括号,确保运算正确。

  (2)当a=2,b=-1时,-ab³=-(2)×(-1)³=-2×(-1)=2。

  3.学生练习:

  求值:①-2x²y,其中x=½,y=-2;②πr²,其中r=5(π取3.14)。

  4.应用建模:

  师:现在我们用“列单项式→求值”的完整步骤解决实际问题。

  问题:一种树苗的高度每年增长的高度约为上一年末高度的0.2倍。设初始高度为h米。

  (1)一年后的高度为多少米?(列式)

  (2)两年后的高度为多少米?(列式,提示:第二年增长的是第一年高度h(1+0.2)的0.2倍,总高度为[h(1+0.2)](1+0.2)=h(1+0.2)²)

  (3)若初始高度h=1.5米,计算一年后和两年后的高度(精确到0.1米)。

  解:(1)一年后高度:h+0.2h=1.2h(米)

  (2)两年后高度:h(1+0.2)²=1.44h(米)或1.2h×1.2=1.44h(米)

  (3)当h=1.5时,一年后:1.2×1.5=1.8(米);两年后:1.44×1.5=2.16≈2.2(米)。

  引导学生注意:1.2h和1.44h都是单项式,它们有效地模型化了树木的生长问题。

  环节三:单元整合与结构化梳理

  1.构建概念图:

  师生共同构建以“整式(先行组织者)”为起点,以“单项式”为核心的概念图。

  代数式

  |

  整式(?)——(下节课揭晓:多项式也是)

  |

  单项式(本单元核心)

  /\

  定义:数×字母特例:单独数/字母

  /\

  系数(数字因数)次数(字母指数和)

  ||

  (含符号、π)(求和、常数项次数0)

  师:我们目前学习的“单项式”是“整式”这个大家族的一部分。下节课我们将认识家族的另一重要成员,它们是由像我们班同学(单项式)这样的个体,通过“团队合作”(加法)组成的。

  2.易错点大排查:

  教师呈现本单元常见的错误类型,学生充当“医生”诊断并“治疗”。

  类型一:概念混淆。如:认为a+b是单项式。

  类型二:系数确定错误。如:-xy的系数写成1;πr的系数写成1或3.14。

  类型三:次数确定错误。如:3²x²的次数写成4;把数字指数算入次数。

  类型四:求值时代入错误。如:a=-2时,a²代入成-4(应为4),忘记括号。

  环节四:综合拓展练习

  1.开放创作题:请设计一个包含至少两个不同单项式的简单应用题(例如涉及面积、体积、价格、速度等)。并请同桌求解。

  2.探究题:观察下列一组单项式:x,-2x²,3x³,-4x⁴,…

  (1)写出第5个和第n个单项式(n为正整数)。

  (2)判断第2023个单项式的系数和次数。

  此题旨在渗透规律探索,并自然引出“多项式”的雏形(这些单项式可以相加),为下一章做铺垫。

  环节五:单元学习评价与反思

  引导学生完成一份简短的自我评价量表(非评分,用于反思):

  1.我能清晰说出单项式的定义,并能准确判断一个代数式是否为单项式。(是/基本是/否)

  2.我能正确确定任意一个单项式的系数和次数。(是/基本是/否)

  3.我能在简单实际问题中列出单项式,并会求值。(是/基本是/否)

  4.我在本单元学习中遇到的最大困难是什么?是如何解决的?

  5.我认为单项式这一概念,在今后学习________时会很有用。(试着预测)

  环节六:作业设计与预习指导

  A组(综合应用):

  1.复习单元所有内容,整理错题。

  2.完成一份综合练习卷(涵盖本单元所有知识点)。

  B组(拓展挑战):

  1.已知单项式-(2/5)xᵃyᵇ与7x³y是同类项(提示:这意味着字母相同,且相同字母的指数也相同),求a²+b²的值。

  2.研究性学习小课题(选做):查阅资料,了解“代数”的发展史中,从“算术”到“符号代数”的关键一步——“用字母表示数”是如何发生的,并撰写一段200字的小报告。

  预习指导:请预习

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