2022年人教A版数学第一章三角函数教材分析 .pdf
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1、精品资料欢迎下载必修 4“第一章三角函数”教材分析函数是刻画客观世界变化规律的数学模型,不同的变化规律应当用不同的函数来刻画。三角函数是描述客观世界中周期性变化规律的重要数学模型,在数学和其他领域中具有重要作用,它是学生在高中阶段学习的又一类重要的基本初等函数。本章中,学生将在数学1中学习函数概念与基本初等函数I 的基础上, 学习三角函数及其基本性质,体会三角函数在解决具有周期变化规律的问题中的作用通过本章的学习, 学生将进一步加深对函数概念的理解,提高用函数概念解决问题的能力。一、内容与课程学习目标本章的学习内容是三角函数及其基本性质。通过本章学习,要引导学生:1了解任意角的概念和弧度制,能
2、进行弧度与角度的互化;2借助单位圆理解任意角三角函数(正弦、余弦、正切)的定义;3借助单位圆中的三角函数线推导出诱导公式(的正弦、余弦、正切),能画出 y=sin x ,y=cos x ,y=tan x的图象,了解三角函数的周期性;4借助图象理解正弦函数、余弦函数在,正切函数在上的性质(如单调性、最大和最小值、图象与x 轴交点等);5理解同角三角函数的基本关系式:sin2x+cos2x=1,;6结合具体实例,了解的实际意义;能借助计算器或计算机画出的图象,观察参数A, 对函数图象变化的影响;7会用三角函数解决一些简单实际问题,体会三角函数是描述周期变化现象的重要函数模型。二、内容安排本章共安排
3、了6 个小节以及两个选学内容,教学时间约需16 课时,大体分配如下(仅供参考):1。 1 任意角和弧度制约2 课时1。 2 任意角的三角函数约3 课时1。 3 三角函数的诱导公式约2 课时1。 4 三角函数的图象与性质约4 课时精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页精品资料欢迎下载1。 5 函数 y=Asin() 的图象约2 课时1。 6 三角函数模型的简单应用约2课时小 结约1 课时本章知识结构如下:1本章学习的认知基础主要是几何中圆的性质、相似形的有关知识,在数学1 中建立的函数概念,以及指数函数、对数函数的研究经
4、验;主要的学习内容是三角函数的概念,图象与性质, 以及三角函数模型的简单应用;单位圆是研究三角函数的重要工具,借助它的直观,可以使学生更好地理解三角函数的概念和性质,因此三角函数的学习可以帮助学生更好地体会数形结合思想;三角函数作为描述周期现象的重要数学模型,与其他学科 (特别是物理、地理)有紧密联系,因此本章的学习可以培养学生的数学应用能力。2为了加强三角函数学习的目的性,本章采用月相变化图和简谐运动图的组合作为章头图, 并以“大到宇宙天体运行,小到质点的运动,现实世界中具有周期性变化的现象无处不在”为开篇语, 再在章前引言中明确提出“三角函数是刻画周期性变化规律的数学模型”。这样的安排使得
5、三角函数的作用体现得更加清楚,也能使学生更加明确学习三角函数的意义。3任意角的三角函数可以有不同的定义方法,而且各种定义都有自己的特点。过去习惯于用角的终边上点的坐标的“比值” 来定义, 这种定义方法能够表现出从锐角三角函数到任意角的三角函数的推广,有利于引导学生从自己已有认知基础出发学习三角函数,但它对准确把握三角函数的本质有一定的不利影响,“从角的集合到比值的集合”的对应关系与学生熟悉的一般函数概念中的“数集到数集”的对应关系有冲突,而且“比值”需要通过运算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 16 页精品资料欢迎下载才能
6、得到, 这与函数值是一个确定的实数也有不同,这些都会影响学生对三角函数概念的理解。本章利用单位圆上点的坐标定义任意角的正弦函数、余弦函数。这样定义清楚地表明了正弦、余弦函数中从自变量到函数值之间的对应关系,也表明了这两个函数之间的关系。另外, 如果 是弧度数, 即 xOP= rad ,那么正弦、余弦函数就是关于任意实数的函数,这时的自变量和函数值都是实数,这就与数学1 中给出的一般函数概念完全一致了。事实上,在弧度制(这是一种用半径来度量角的方法)下,角度和长度的单位是统一的,正是这种单位的统一,使得我们可以这样来描述这两个函数的对应关系:把实数轴想象为一条柔软的细线,原点固定在单位点A(1,
7、0),数轴的正半轴逆时针缠绕在单位圆上,负半轴顺时针缠绕在单位圆上,那么数轴上的任意一个实数(点)t 被缠绕到单位圆上的点P (cost ,sint )。基于上述理由,我们认为这样的定义可以更好地反映三角函数的本质,也正是三角函数的这种形式决定了它们在数学(特别是应用数学)中的重要性。事实上,后续的内容,特别是在微积分中,最常用的是弧度制以及弧度制下的三角函数。另外,这样的定义使得三角函数所反映的数与形的关系更加直接,数形结合更加紧密,这就为后续内容的学习带来方便,也使三角函数更加好用了。例如从定义可以方便地推导同角三角函数的关系式、诱导公式、和(差)角公式,而且为公式的记忆提供了图形支持;单
8、位圆为讨论三角函数的性质提供了很好的直观载体,我们可以借助单位圆,直接从定义出发讨论三角函数的性质当然,这个定义与人们熟悉的用角的终边上点的坐标的“比值”来定义是等价的,这正是教科书在1。2。1 中安排例2 的原因。4 三角函数的诱导公式过去是从求三角函数值引入的,把,的三角函数与 的三角函数关系作为诱导公式,并且把关于的诱导公式作为和(差)角公式的推论给出。本教科书改变了这种做法。教科书借助单位圆,先引导学生讨论了这些角的终边与角的终边之间的对称关系,然后根据三角函数定义导出所有诱导公式。这样,既能很好地反映诱导公式的本质(圆的对称性的代数表示),又使它们成了一个有机的整体。另外,去掉了关于
9、的诱导公式(因为它与的诱导公式等价),精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 16 页精品资料欢迎下载增加了的诱导公式。为了使学生尽快熟悉并形成使用弧度制的习惯,在诱导公式中全部采用了弧度制。5正弦、余弦函数按照从函数的定义到作函数图象再到讨论函数性质最后到函数模型应用的顺序展开,三角恒等变换不再穿插其中,这一顺序与研究其他函数的顺序一致,使得三角函数的研究更加简洁另外,把周期性作为第一条性质,目的是为了体现它的重要性。正切函数先利用诱导公式、单位圆讨论性质,然后再利用性质作图象,这样做的目的是为了使学生体会可以从不同角度讨论函
10、数性质。6对函数图象的研究, 由于涉及的参数有3 个,因此本章采取先讨论某个参数对图象的影响(其余参数相对固定), 再整合成完整的问题解决的方法安排内容,具体线索如下:(1)探索 对 ysin(x+ ) 的图象的影响;(2)探索 对 ysin( x+) 的图象的影响;(3)探索 A对 yAsin( x+) 的图象的影响;(4)上述三个过程的合成。在对上述四个问题的具体讨论中,先让学生对参数赋值,形成对图象变化的具体认识,然后再推广到一般情形。这样安排既分散了难点,又使学生形成清晰的讨论线索,从中能使学生学习到如何将复杂问题分解为简单问题并“各个击破”,然后整合为整个问题的解决的思想方法,培养有
11、条理地思考的习惯,有利于培养学生的逻辑思维能力。7“三角函数模型的简单应用”是一个新增内容,主要以举例的方式说明三角函数模型的应用方法。选择的问题包括:(1)用已知的三角函数模型解决问题;(2)将复杂的函数模型转化为等基本初等函数解决问题;(3)根据问题情景建立精确的三角函数模型解决问题;(4)通过数学建模,利用数据建立拟合函数解决实际问题。安排本节内容的目的是要让学生感受到三角函数在解决具有周期变化规律的问题中的作用,体验三角函数与日常生活和其他学科的联系,以使学生体会三角函数的价值和作用,增强应用意识, 同时还要使学生加深理解有关知识。在安排内容时, 特别注意了数学应用过精选学习资料 -
12、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页精品资料欢迎下载程的完整性, 加强了对问题情景和解题思路的分析,以及解题后的反思这两个环节。这样做可以保持数学应用中的数学思维水平,提高学生对相应的思想方法的认知层次,培养学生良好的解题习惯。三、新旧教材变化1以基本概念为主干内容贯穿本书,削枝强干,教材体系更显合理。“标准”设定的三角函数与三角恒等变换学习目标是:(1)通过实例,学习三角函数及其基本性质,体会三角函数在解决具有周期变化规律的问题中的作用;(2)运用向量的方法推导基本的三角恒等变换公式,由此出发导出其他的三角恒等变换公式,并运用这些公
13、式进行简单的三角恒等变换。根据上述学习目标,在编写教科书过程中,特别注意突出主干内容,强调模型思想、数形结合思想。“三角函数”一章,突出了三角函数作为描述周期变化的数学模型这一本质。即通过现实世界的周期现象,在学生感受引入三角函数必要性的基础上,引出三角函数概念,研究三角函数的基本性质,并用三角函数的基础知识解决一些实际问题。与传统的处理方法不同,这里把三角恒等变换从三角函数中独立出来,其目的也是为了在三角函数一章中突出“函数作为描述客观世界变化规律的数学模型”这条主线。为了实现削枝强干的目标,教科书除了将三角恒等变换独立成章外,还在具体内容上进行了处理。在新教材中,学生学了1。1 任意角、弧
14、度和1。2 任意角的三角函数之后,接着就安排了“ 1。 3 三角函数的图象和性质”的内容,而将运用三角公式进行三角恒等变换的内容滞后安排。这与原教材相比,两部分内容恰好颠倒了顺序。由于三角公式要用到三角函数的周期性、奇偶性等性质导出,所以这样安排具有它的合理性。同时也相应地突出了三角函数的图象与性质广泛应用的地位。原教材中专门安排一节“已知三角函数值求角”,在新教材中删去了。但是在新教材的“ 1。3 三角函数图象和性质”中插入了已知三角函数值求角的题目,如:P32 例 2: “求下列函数的最大值及取得最大值时自变量x 的集合: (1);3cosxy;2sin2)2(xyP33练习第 4 题,
15、P35 练习第 1 题, P46 习题 1。3 第 4 题, P49 复习题第10 题等。由于已知三角函数值求角的内容在新教材中,已经不独立成节,所以在学生学习、解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页精品资料欢迎下载答这一内容的有关问题时,希望大家注意帮助小结其中的规律与方法。在新教材的“第三章三角恒等变换”中,新增加了一节“3。3 几个三角恒等式” ,将和差化积,积化和差,万能代换, 半角等几组公式均安排在该节中。原教材是将这些公式零星分散在例选、练习题、习题与复习题中。这一系列公式既然系统地安排在一节内容当中,那
16、么今后学生在解题时就可以直接应用。也可以让学有余力的学生记熟,但不得强行一刀切地向学生提出统一熟记的要求。任意角、弧度制概念,同角三角函数的基本关系式,周期函数与最小正周期,三角函数的奇偶性等内容都降低了要求。三角恒等变换中,两角和与差的正余弦、正切公式, 二倍角的正余弦、 正切公式由原来的掌握减弱为能从两角差的余弦公式导出。积化和差、 和差化积、半角公式都作为三角恒等变换基本训练的例题,不要求用积化和差、和差化积、半角公式作复杂的恒等变形。根据上述考虑,本模块先安排三角函数,再安排平面向量,然后再把三角恒等变换作为平面向量的一个应用,安排在第3 章,紧接着再安排解三角形的内容(放在数学5 的
17、第 1章) 。这样的教材体系的合理性在于:(1)以已有的集合与函数、指数函数与对数函数的知识为基础,三角函数置于其上位概念(即函数)之下,使三角函数的学习有一个好的“先行组织者”,找到一个有力的“固着点” 。三角函数的学习是一种“逐渐分化”式的学习。(2) 三角函数的学习为平面向量的学习作了必要的准备,因为平面向量的某些内容( 向量的数量积 ) 需要用到钝角的三角函数。(3) 将三角恒等变换安排在平面向量之后,使学生能够切实感受到平面向量的威力(用向量为工具推导三角变换公式非常简捷,而用其他方法都比较繁琐)。另外,由于三角恒等变换与 “函数” 讨论的主题关系较远,作为平面向量的一个应用而独立成
18、章,对三角函数的系统性没有破坏。(4)将解三角形的内容安排在平面向量之后,可以使正弦定理、余弦定理的证明获得更多途径,能更好地体现向量的工具性作用。2加强几何直观,强调数形结合思想从三角函数的定义方法可以看出,三角函数及其性质与圆有着直接的联系。事实上,任意角、任意角的三角函数,三角函数的性质(周期性、单调性、最大值、最小值等),同角三角函数的关系式,诱导公式,三角函数的图象等,都可以借助单位圆得到认识,这也是人们也把三角函数称作“圆函数”的原因。因此,在三角函数的研究中,借助单位圆进行几精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共
19、16 页精品资料欢迎下载何直观是非常重要的手段,而且这也是使学生领会数形结合思想,学会数形结合地思考和解决问题的好机会。为了发挥单位圆在几何直观中的作用,教科书在引进弧度制时就渗透了单位圆概念,并在讲三角函数概念之前给出单位圆概念,然后直接由单位圆引出三角函数定义。在后续内容的处理中,始终以单位圆作为一个载体。例如三角函数的诱导公式的推导,教科书引导学生利用单位圆的对称性,通过讨论单位圆上对称点的坐标的关系来发现诱导公式,使得诱导公式二公式六都与单位圆上的对称图形(即角的终边的对称性)联系在一起,从而使这五组公式形成一个有机整体数形结合的思想表现在由数到形和由形到数两个方面。教科书在讨论三角函
20、数的图象和性质时, 一方面从函数的图象和单位圆中的三角函数线两个角度出发来研究正弦函数、余弦函数的性质,另一方面又在讨论正切函数性质的基础上再研究函数的图象这里我们特别说明一下用单位圆上点的坐标定义正弦函数、余弦函数的意义。这样来定义三角函数, 除了考虑到使学生在三角函数学习之初就能感受到单位圆的重要性,为后续借助单位圆的直观讨论三角函数的图象与性质奠定坚实的基础外,主要还是为了这样的定义能够更好地反映三角函数的本质。事实上, 任意角的三角函数可以有不同的定义方法。过去习惯于用角的终边上点的坐标及它到原点的距离的“比值” 来定义, 这种定义的一个基本理由是可以反映从锐角三角函数到任意角三角函数
21、的推广,有利于引导学生从自己已有认知基础出发学习三角函数。但它对准确把握三角函数的本质也有一定的不利影响,因为锐角三角函数与解三角形是直接相关的,而任意角的三角函数与解三角形却没有任何关系,它是一个最基本的、最有表现力的周期函数,这才是三角函数最本质的地方。本章利用单位圆上点的坐标定义任意角的正弦函数、余弦函数。 这样定义的好处就是直接用(弧度制下)任意角的集合到区间1,1上的映射来定义,去掉了“求比值”这一中间过程,有利于学生理解任意角的三角函数中自变量与函数值之间的对应关系。事实上,在弧度制(用半径来度量角)下,角度和长度的单位是统一的,这样,我们可以用下述方式来描述这两个函数的对应关系:
22、把实数轴想象为一条柔软的细线,原点固定在单位点A(1,0) ,数轴的正半轴逆时针缠绕在单位圆上,负半轴顺时针缠绕在单位圆上,那么数轴上的任意一个实数(点)t 被缠绕到单位圆上的点P(cost,sint) ,也即是正弦函数把R 中的实数t 对应到区间 1,1上的实数 y, y= sint;余弦函数把R 中的实数t 对应到区间 1,1上的实数x,x= cost。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 16 页精品资料欢迎下载上述定义可以很容易地让我们看到三角函数的“周而复始”的变化规律。因此,我们认为这样的定义可以更好地反映三角函数
23、的本质,也正是三角函数的这种形式决定了它们在数学(特别是应用数学)中的重要性。事实上,后续的内容,特别是在微积分中,最常用的是弧度制以及弧度制下的三角函数。3强调三角函数作为刻画现实世界周期变化现象的数学模型的思想教科书在开篇语中通过列举大量现实世界中的周期变化现象,并提出现实问题中不同的变化规律需要不同的函数来刻画,而三角函数就是刻画周期变化规律的数学模型,这样可以使学生在三角函数的学习之初就明确三角函数的地位作用。在研究三角函数的图象、性质时, 尽量结合物理中的简谐运动等典型实例。为了加强数学模型思想,教科书专门设置了 “三角函数模型的简单应用”一节, 通过典型实例,引导学生经历分析实际问
24、题、建立三角函数模型、用三角函数模型解决问题的基本过程,以使学生更好地体会三角函数在解决周期变化现象时的作用, 例如本节的例4 由给出的潮起潮落的变化数据,通过作散点图, 选择函数模型,建立函数模型, 并用得到的函数模型解决有关问题,就是一个比较完整的建立三角函数模型解决实际问题的过程。通过这样的例子,可以使学生用三角函数刻画周期现象的过程与方法。另外,本章突出了对三角函数及其性质的研究这条主线,对于其他一些细节,例如求函数的定义域、 值域,用同角三角函数的基本关系式、诱导公式进行恒等变形等等,都作了淡化处理4通过问题引导学生主动思维,使学生得到思维训练为了引导学生主动思考,教科书利用“观察”
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