高中数学圆锥曲线与方程教案(共61页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上第二章 圆锥曲线与方程 一、课程目标在必修阶段学习平面解析几何初步的基础上,在本模块中,学生将学习圆锥曲线与方程,了解圆锥曲线与二次方程的关系,掌握圆锥曲线的基本几何性质,感受圆锥曲线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用。结合已学过的曲线及其方程的实例,了解曲线与方程的对应关系,进一步体会数形结合的思想。二、学习目标:(1)、圆锥曲线:了解圆锥曲线的实际背景,感受圆锥曲线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用。经历从具体情境中抽象出椭圆、抛物线模型的过程,掌握它们的定义、标准方程、几何图形及简单性质。了解双曲线的定义、几何图形和标准方程,知道双曲线的有关性质。能用坐标法
2、解决一些与圆锥曲线有关的简单几何问题(直线与圆锥曲线的位置关系)和实际问题。通过圆锥曲线的学习,进一步体会数形结合的思想。三、本章知识结构框图: 坐标法曲线与方程曲线与方程求曲线的方程椭圆椭圆及其标准方程椭圆的简单几何性质双曲线双曲线及其标准方程双曲线的简单几何性质抛物线抛物线及其标准方程抛物线的简单几何性质2.1 求曲线的轨迹方程(新授课)一、教学目标知识与技能:结合已经学过的曲线及方程的实例,了解曲线与方程的对应关系,了解两条曲线交点的求法;能根据曲线的已知条件求出曲线的方程,并初步学会通过方程来研究曲线的性质。过程与方法: 通过求曲线方程的学习,可培养我们的转化能力和全面分析问题的能力,
3、帮助我们理解研究圆锥曲线的基本方法。情感、态度与价值观:通过曲线与方程概念的学习,可培养我们数与形相互联系,对立统一的辩证唯物主义观。二、教学重点与难点重点:求动点的轨迹方程的常用技巧与方法难点:作相关点法求动点的轨迹方法三、教学过程(一)复习引入平面解析几何研究的主要问题是:1、根据已知条件,求出表示平面曲线的方程;2、通过方程,研究平面曲线的性质我们已经对常见曲线圆、椭圆、双曲线以及抛物线进行过这两个方面的研究,今天在上面已经研究的基础上来对根据已知条件求曲线的轨迹方程的常见技巧与方法进行系统分析(二)几种常见求轨迹方程的方法1直接法由题设所给(或通过分析图形的几何性质而得出)的动点所满足
4、的几何条件列出等式,再用坐标代替这等式,化简得曲线的方程,这种方法叫直接法例1、(1)求和定圆x2+y2=R2的圆周的距离等于R的动点P的轨迹方程;(2)过点A(a,o)作圆Ox2+y2=R2(aRo)的割线,求割线被圆O截得弦的中点的轨迹对(1)分析:动点P的轨迹是不知道的,不能考查其几何特征,但是给出了动点P的运动规律:|OP|=2R或|OP|=0解:设动点P(x,y),则有|OP|=2R或|OP|=0即x2+y2=4R2或x2+y2=0故所求动点P的轨迹方程为x2+y2=4R2或x2+y2=0对(2)分析:题设中没有具体给出动点所满足的几何条件,但可以通过分析图形的几何性质而得出,即圆心
5、与弦的中点连线垂直于弦,它们的斜率互为负倒数解答为:设弦的中点为M(x,y),连结OM,则OMAM kOMkAM=-1,其轨迹是以OA为直径的圆在圆O内的一段弧(不含端点)2定义法利用所学过的圆的定义、椭圆的定义、双曲线的定义、抛物线的定义直接写出所求的动点的轨迹方程,这种方法叫做定义法这种方法要求题设中有定点与定直线及两定点距离之和或差为定值的条件,或利用平面几何知识分析得出这些条件直平分线l交半径OQ于点P(见图245),当Q点在圆周上运动时,求点P的轨迹方程分析:点P在AQ的垂直平分线上,|PQ|=|PA|又P在半径OQ上|PO|+|PQ|=R,即|PO|+|PA|=R故P点到两定点距离
6、之和是定值,可用椭圆定义写出P点的轨迹方程解:连接PA lPQ,|PA|=|PQ|又P在半径OQ上|PO|+|PQ|=2由椭圆定义可知:P点轨迹是以O、A为焦点的椭圆3相关点法若动点P(x,y)随已知曲线上的点Q(x0,y0)的变动而变动,且x0、y0可用x、y表示,则将Q点坐标表达式代入已知曲线方程,即得点P的轨迹方程这种方法称为相关点法(或代换法)例3、已知抛物线y2=x+1,定点A(3,1),B为抛物线上任意一点,点P在线段AB上,且有BPPA=12,当B点在抛物线上变动时,求点P的轨迹方程分析:P点运动的原因是B点在抛物线上运动,因此B可作为相关点,应先找出点P与点B的联系解:设点P(
7、x,y),且设点B(x0,y0)BPPA=12,且P为线段AB的内分点4待定系数法求圆、椭圆、双曲线以及抛物线的方程常用待定系数法求例4、已知抛物线y2=4x和以坐标轴为对称轴、实轴在y轴上的双曲线仅有两个公共点,又直线y=2x被双曲线所截的的线段长等于,求此双曲线方程。a2x2-4b2x+a2b2=0抛物线和双曲线仅有两个公共点,根据它们的对称性,这两个点的横坐标应相等,因此方程a2x2-4b2x+a2b2=0应有等根=16b4-4a4b2=0,即a2=2b由弦长公式得:即a2b2=4b2-a2(三)巩固练习1ABC一边的两个端点是B(0,6)和C(0,-6),另两边斜率的积是,求顶点A的轨
8、迹。2点P与一定点F(2,0)的距离和它到一定直线x=8的距离的比是12,求点P的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形?3求抛物线y2=2px(p0)上各点与焦点连线的中点的轨迹方程(四)课时小结求曲线的轨迹方程一般地有直接法、定义法、相关点法、待定系数法,还有参数法、复数法也是求曲线的轨迹方程的常见方法,这等到讲了参数方程、复数以后再作介绍(五)布置作业:习题2.1 A组2.3.4四、课后反思:2.2.1 椭圆及其标准方程(新授课)一、教学目标知识与技能:了解椭圆的实际背景,掌握椭圆的定义及其标准方程。过程与方法:通过椭圆的概念引入椭圆的标准方程的推导,培养学生的分析探索能力,熟练掌握解决解析问题
9、的方法坐标法。情感、态度与价值观:通过对椭圆的定义及标准方程的学习,渗透数形结合的思想,让学生体会运动变化、对立统一的思想,提高对各种知识的综合运用能力二、教学重点与难点重点:椭圆的定义和椭圆的标准方程难点:椭圆的标准方程的推导三、教学过程(一)椭圆概念的引入问题1:什么叫做曲线的方程?求曲线方程的一般步骤是什么? 问题3:圆的几何特征是什么?你能否可类似地提出一些轨迹命题作广泛的探索?一般学生能回答:“平面内到一定点的距离为常数的点的轨迹是圆”对学生提出的轨迹命题如:“到两定点距离之和等于常数的点的轨迹”“到两定点距离平方差等于常数的点的轨迹”“到两定点距离之差等于常数的点的轨迹”取一条一定
10、长的细绳,把它的两端固定在画图板上的F1和F2两点(如图2-13),当绳长大于F1和F2的距离时,用铅笔尖把绳子拉紧,使笔尖在图板上慢慢移动,就可以画出一个椭圆教师进一步追问:“椭圆,在哪些地方见过?”有的同学说:“立体几何中圆的直观图”有的同学说:“人造卫星运行轨道”等在此基础上,引导学生概括椭圆的定义:平面内到两定点F1、F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点的距离叫做焦距学生开始只强调主要几何特征到两定点F1、F2的距离之和等于常数、教师在演示中要从两个方面加以强调:(1)将穿有铅笔的细线拉到图板平面外,得到的不是椭圆,而是椭球形,使
11、学生认识到需加限制条件:“在平面内”(2)这里的常数有什么限制吗?教师边演示边提示学生注意:若常数=|F1F2|,则是线段F1F2;若常数| F1F2 |,则轨迹不存在;若要轨迹是椭圆,还必须加上限制条件:“此常数大于| F1F2 |”(二)椭圆标准方程的推导1标准方程的推导由椭圆的定义,可以知道它的基本几何特征,但对椭圆还具有哪些性质,我们还一无所知,所以需要用坐标法先建立椭圆的方程如何建立椭圆的方程?根据求曲线方程的一般步骤,可分:(1)建系设点;(2)点的集合;(3)代数方程;(4)化简方程等步骤(1)建系设点建立坐标系应遵循简单和优化的原则,如使关键点的坐标、关键几何量(距离、直线斜率
12、等)的表达式简单化,注意充分利用图形的对称性,使学生认识到下列选取方法是恰当的以两定点F1、F2的直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴,建立直角坐标系(如图2-14)设| F1F2 |=2c(c0),M(x,y)为椭圆上任意一点,则有F1(-1,0),F2(c,0)(2)点的集合由定义不难得出椭圆集合为:P=M|MF1|+|MF2|=2a(3)代数方程(4)化简方程(学生板演,教师点拨)2两种标准方程的比较(引导学生归纳)0)、F2(c,0),这里c2=a2-b2;-c)、F2(0,c),这里c2=a2+b2,只须将(1)方程的x、y互换即可得到教师指出:在两种标准方程中,a2b2,可以
13、根据分母的大小来判定焦点在哪一个坐标轴上(三)例题讲解例、平面内两定点的距离是8,写出到这两定点的距离的和是10的点的轨迹的方程分析:先根据题意判断轨迹,再建立直角坐标系,采用待定系数法得出轨迹方程解:这个轨迹是一个椭圆,两个定点是焦点,用F1、F2表示取过点F1和F2的直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴,建立直角坐标系2a=10,2c=8a=5,c=4,b2=a2-c2=25-16=9b=3因此,这个椭圆的标准方程是思考:焦点F1、F2放在y轴上呢?(四)课堂练习:课本42页 练习 1、2、3、4 (五) 课时小结1定义:椭圆是平面内与两定点F1、F2的距离的和等于常数(大于|F1F
14、2|)的点的轨迹3图形(六)布置作业:习题2.2 A组 1、7四、课后反思2.2.2 椭圆的简单几何性质(新授课)一、教学目标知识与技能:通过椭圆标准方程的讨论,使学生掌握椭圆的几何性质,能正确地画出椭圆的图形,并能根据几何性质解决一些简单的问题,从而培养我们的分析、归纳、推理等能力。过程与方法:掌握利用方程研究曲线性质的基本方法,进一步体会数形结合的思想。情感、态度与价值观:通过本小节的学习,进一步体会方程与曲线的对应关系,感受圆锥曲线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用。二、教学重点与难点重点:椭圆的几何性质及初步运用难点:椭圆离心率的概念的理解三、教学过程(一)复习提问1椭圆的定义是什么
15、?2椭圆的标准方程是什么?(二)几何性质根据曲线的方程研究曲线的几何性质,并正确地画出它的图形,是解析几何的基本问题之一。1、范围即|x|a,|y|b,这说明椭圆在直线x=a和直线y=b所围成的矩形里,注意结合图形讲解,并指出描点画图时,就不能取范围以外的点2对称性先请大家阅读课本椭圆的几何性质2设问:为什么“把x换成-x,或把y换成-y?,或把x、y同时换成-x、-y时,方程都不变,所以图形关于y轴、x轴或原点对称的” 呢?事实上,在曲线的方程里,如果把x换成-x而方程不变,那么当点P(x,y)在曲线上时,点P关于y轴的对称点Q(-x,y)也在曲线上,所以曲线关于y轴对称类似可以证明其他两个
16、命题同时向学生指出:如果曲线具有关于y轴对称、关于x轴对称和关于原点对称中的任意两种,那么它一定具有另一种对称如:如果曲线关于x轴和原点对称,那么它一定关于y轴对称事实上,设P(x,y)在曲线上,因为曲线关于x轴对称,所以点P1(x,-y)必在曲线上又因为曲线关于原点对称,所以P1关于原点对称点P2(-x,y)必在曲线上因P(x,y)、P2(-x,y)都在曲线上,所以曲线关于y轴对称最后指出:x轴、y轴是椭圆的对称轴,原点是椭圆的对称中心即椭圆中心3顶点只须令x=0,得y=b,点B1(0,-b)、B2(0,b)是椭圆和y轴的两个交点;令y=0,得x=a,点A1(-a,0)、A2(a,0)是椭圆
17、和x轴的两个交点强调指出:椭圆有四个顶点A1(-a,0)、A2(a,0)、B1(0,-b)、B2(0,b)教师还需指出:(1)线段A1A2、线段B1B2分别叫椭圆的长轴和短轴,它们的长分别等于2a和2b;(2)a、b的几何意义:a是长半轴的长,b是短半轴的长;这时,教师可以小结以下:由椭圆的范围、对称性和顶点,再进行描点画图,只须描出较少的点,就可以得到较正确的图形4离心率教师直接给出椭圆的离心率的定义:等到介绍椭圆的第二定义时,再讲清离心率e的几何意义先分析椭圆的离心率e的取值范围:ac0, 0e1再结合图形分析离心率的大小对椭圆形状的影响:(2)当e接近0时,c越接近0,从而b越接近a,因
18、此椭圆接近圆;(3)当e=0时,c=0,a=b两焦点重合,椭圆的标准方程成为x2+y2=a2,图形就是圆了(三)应用为了加深对椭圆的几何性质的认识,掌握用描点法画图的基本方法,给出如下例1例1、求椭圆16x2+25y2=400的长轴和短轴的长、离心率、焦点和顶点的坐标,并用描点法画出它的图形本例前一部分请一个同学板演,教师予以订正,估计不难完成后一部分由教师讲解,以引起学生重视,步骤是:(2)描点作图先描点画出椭圆在第一象限内的图形,再利用椭圆的对称性就可以画出整个椭圆(图2-19)要强调:利用对称性可以使计算量大大减少本例实质上是椭圆的第二定义,是为以后讲解抛物线和圆锥曲线的统一定义做准备的
19、,同时再一次使学生熟悉求曲线方程的一般步骤,因此,要详细讲解:设d是点M到直线l的距离,根据题意,所求轨迹就是MF=将上式化简,得:(a2-c2)x2+a2y2=a2(a2-c2)这是椭圆的标准方程,所以点M的轨迹是椭圆由此例不难归纳出椭圆的第二定义(四)椭圆的第二定义1定义平面内点M与一个定点的距离和它到一定直线的距离的比是常数线叫做椭圆的准线,常数e是椭圆的离心率2说明这时还要讲清e的几何意义是:椭圆上一点到焦点的距离和它到准线的距离的比(五)课时小结解法研究图形的性质是通过对方程的讨论进行的,同一曲线由于坐标系选取不同,方程的形式也不同,但是最后得出的性质是一样的,即与坐标系的选取无关前
20、面我们着重分析了第一个标准方程的椭圆的性质,类似可以理解第二个标准方程的椭圆的性质布置学生最后小结下列表格:(五)布置作业1求下列椭圆的长轴和短轴的长、焦距、离心率、各个顶点和焦点坐标、准线方程:(1)25x2+4y2-100=0,(2)x2+4y2-1=02我国发射的科学实验人造地球卫星的运行轨道是以地球的中心为一个焦点的椭圆,近地点距地面266Km,远地点距地面1826Km,求这颗卫星的轨道方程3点P与一定点F(2,0)的距离和它到一定直线x=8的距离的比是12,求点P的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形四、课后反思: 2.3.1 双曲线及其标准方程(新授课)一、教学目标知识与技能:使学生理解
21、并掌握双曲线的定义,掌握双曲线的标准方程的推导及标准方程。过程与方法:了解双曲线的实际背景,经历从具体情境中抽象出双曲线模型的过程,感受双曲线定义在解决实际问题中的作用。情感、态度与价值观:通过对双曲线的定义及标准方程的学习,渗透数形结合的思想,启发我们在研究问题时,抓住问题的本质。二、教学重点与难点重点:双曲线的定义和双曲线的标准方程难点:双曲线的标准方程的推导三、教学过程(一)复习提问1椭圆的定义是什么?平面内与两定点F1、F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆教师要强调条件:(1)平面内;(2)到两定点F1、F2的距离的和等于常数;(3)常数2a|F1F2|2椭圆的
22、标准方程?(二)双曲线的概念把椭圆定义中的“距离的和”改为“距离的差”,那么点的轨迹会怎样?它的方程是怎样的呢?1简单实验(边演示、边说明)如图2-23,定点F1、F2是两个按钉,MN是一个细套管,两条细绳分别拴在按钉上且穿过套管,点M移动时,|MF1|-|MF2|是常数,这样就画出曲线的一支;由|MF2|-|MF1|是同一常数,可以画出另一支注意:常数要小于|F1F2|,否则作不出图形这样作出的曲线就叫做双曲线2设问问题1:定点F1、F2与动点M不在平面上,能否得到双曲线?请学生回答,不能强调“在平面内”问题2:|MF1|与|MF2|哪个大?请学生回答,不定:当M在双曲线右支上时,|MF1|
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- 高中数学 圆锥曲线 方程 教案 61
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