高中数学选修2-1《圆锥曲线》教案.doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流高中数学选修2-1圆锥曲线教案集备记录第二章 圆锥曲线与方程2.1曲线与方程2.1.1曲线与方程2.1.2求曲线的轨迹方程一、教学目标(一)知识教学点使学生掌握常用动点的轨迹以及求动点轨迹方程的常用技巧与方法(二)能力训练点通过对求轨迹方程的常用技巧与方法的归纳和介绍,培养学生综合运用各方面知识的能力(三)情感态度和价值观通过对求轨迹方程的常用技巧与方法的介绍,使学生掌握常用动点的轨迹,为学习物理等学科打下扎实的基础二、教材分析1重点:求动点的轨迹方程的常用技巧与方法(解决办法:对每种方法用例题加以说明,使学生掌握这种方法)2难点:作相关点法求动点的轨迹
2、方法(解决办法:先使学生了解相关点法的思路,再用例题进行讲解)三、活动设计提问、讲解方法、演板、小测验四、教学过程(一)复习引入大家知道,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=k
3、2的圆周的距离等于k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,即圆心与弦的中点连线垂直于弦,它们的斜率互为负倒数由学生演板完成,解答为:设弦的中点为M(x,y),连结OM,则O
4、MAMkOMkAM=-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O
5、Q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(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、
6、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轴上的双曲曲线方程分析:因为双曲线以坐标轴为对称轴,实轴在y轴上,所以可设双曲线方ax2-4b2x+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ax2-4b2x+a2b2=0应有等根=1664-4Q4b2=0,即a2=2b(以下由学生完成)由弦长公式得:即a2b2=4b2-a2(三)巩固练习用十多分钟时间作一个小测验,检查一下教学效果练习题用一小黑板给出1ABC一边的两个端点是B(0,6)和C(0,-6),另两边斜率的2点P与一定点F(2,0)的距离和它到
7、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答案:义法)由中点坐标公式得:(四)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1两定点的距离为6,点M到这两个定点的距离的平方和为26,求点M的轨迹方程2动点P到点F1(1,0)的距离比它到F2(3,0)的距离少2,求P点的轨迹3已知圆x2+y2=4上有定点A(2,0),过定点A作弦AB,并延长到点P,使3|AB|=2|AB|,求动点P的轨迹
8、方程作业答案:1以两定点A、B所在直线为x轴,线段AB的垂直平分线为y轴建立直角坐标系,得点M的轨迹方程x2+y2=42|PF2|-|PF|=2,且|F1F2|P点只能在x轴上且x1,轨迹是一条射线六、板书设计教学反思:2.2 椭 圆2.2.1椭圆及其标准方程 知识与技能目标理解椭圆的概念,掌握椭圆的定义、会用椭圆的定义解决实际问题;理解椭圆标准方程的推导过程及化简无理方程的常用的方法;了解求椭圆的动点的伴随点的轨迹方程的一般方法 情感、态度与价值观目标通过作图展示与操作,必须让学生认同:圆、椭圆、双曲线和抛物线都是圆锥曲线,是因它们都是平面与圆锥曲面相截而得其名;必须让学生认同与体会:椭圆的
9、定义及特殊情形当常数等于两定点间距离时,轨迹是线段;必须让学生认同与理解:已知几何图形建立直角坐标系的两个原则,及引入参量的意义,培养学生用对称的美学思维来体现数学的和谐美;让学生认同与领悟:例1使用定义解题是首选的,但也可以用其他方法来解,培养学生从定义的角度思考问题的好习惯;例2是典型的用代入法求动点的伴随点的轨迹,培养学生的辩证思维方法,会用分析、联系的观点解决问题;通过例3培养学生的对问题引申、分段讨论的思维品质能力目标(1) 想象与归纳能力:能根据课程的内容能想象日常生活中哪些是椭圆、双曲线和抛物线的实际例子,能用数学符号或自然语言的描述椭圆的定义,能正确且直观地绘作图形,反过来根据
10、图形能用数学术语和数学符号表示(2) 思维能力:会把几何问题化归成代数问题来分析,反过来会把代数问题转化为几何问题来思考,培养学生的数形结合的思想方法;培养学生的会从特殊性问题引申到一般性来研究,培养学生的辩证思维能力(3) 实践能力:培养学生实际动手能力,综合利用已有的知识能力(4) 数学活动能力:培养学生观察、实验、探究、验证与交流等数学活动能力(5) 创新意识能力:培养学生思考问题、并能探究发现一些问题的能力,探究解决问题的一般的思想、方法和途径 过程与方法目标(1)预习与引入过程当变化的平面与圆锥轴所成的角在变化时,观察平面截圆锥的截口曲线(截面与圆锥侧面的交线)是什么图形?又是怎么样
11、变化的?特别是当截面不与圆锥的轴线或圆锥的母线平行时,截口曲线是椭圆,再观察或操作了课件后,提出两个问题:第一、你能理解为什么把圆、椭圆、双曲线和抛物线叫做圆锥曲线;第二、你能举出现实生活中圆锥曲线的例子当学生把上述两个问题回答清楚后,要引导学生一起探究P41页上的问题(同桌的两位同学准备无弹性的细绳子一条(约10cm长,两端各结一个套),教师准备无弹性细绳子一条(约60cm,一端结个套,另一端是活动的),图钉两个)当套上铅笔,拉紧绳子,移动笔尖,画出的图形是椭圆启发性提问:在这一过程中,你能说出移动的笔小(动点)满足的几何条件是什么?板书211椭圆及其标准方程(2)新课讲授过程(i)由上述探
12、究过程容易得到椭圆的定义板书把平面内与两个定点,的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫做椭圆(ellipse)其中这两个定点叫做椭圆的焦点,两定点间的距离叫做椭圆的焦距即当动点设为时,椭圆即为点集(ii)椭圆标准方程的推导过程提问:已知图形,建立直角坐标系的一般性要求是什么?第一、充分利用图形的对称性;第二、注意图形的特殊性和一般性关系 无理方程的化简过程是教学的难点,注意无理方程的两次移项、平方整理 设参量的意义:第一、便于写出椭圆的标准方程;第二、的关系有明显的几何意义 类比:写出焦点在轴上,中心在原点的椭圆的标准方程(iii)例题讲解与引申例1 已知椭圆两个焦点的坐标分别是,并且经过点,
13、求它的标准方程分析:由椭圆的标准方程的定义及给出的条件,容易求出引导学生用其他方法来解另解:设椭圆的标准方程为,因点在椭圆上,则例2 如图,在圆上任取一点,过点作轴的垂线段,为垂足当点在圆上运动时,线段的中点的轨迹是什么?分析:点在圆上运动,由点移动引起点的运动,则称点是点的伴随点,因点为线段的中点,则点的坐标可由点来表示,从而能求点的轨迹方程引申:设定点,是椭圆上动点,求线段中点的轨迹方程解法剖析:(代入法求伴随轨迹)设,;(点与伴随点的关系)为线段的中点,;(代入已知轨迹求出伴随轨迹),点的轨迹方程为;伴随轨迹表示的范围例3如图,设,的坐标分别为,直线,相交于点,且它们的斜率之积为,求点的
14、轨迹方程分析:若设点,则直线,的斜率就可以用含的式子表示,由于直线,的斜率之积是,因此,可以求出之间的关系式,即得到点的轨迹方程解法剖析:设点,则,;代入点的集合有,化简即可得点的轨迹方程引申:如图,设的两个顶点,顶点在移动,且,且,试求动点的轨迹方程引申目的有两点:让学生明白题目涉及问题的一般情形;当值在变化时,线段的角色也是从椭圆的长轴圆的直径椭圆的短轴练习:第45页1、2、3、4、作业:第53页2、3、212椭圆的简单几何性质 知识与技能目标了解用方程的方法研究图形的对称性;理解椭圆的范围、对称性及对称轴,对称中心、离心率、顶点的概念;掌握椭圆的标准方程、会用椭圆的定义解决实际问题;通过
15、例题了解椭圆的第二定义,准线及焦半径的概念,利用信息技术初步了解椭圆的第二定义 情感、态度与价值观目标在合作、互动的教学氛围中,通过师生之间、学生之间的交流、合作、互动实现共同探究,教学相长的教学活动情境,结合教学内容,培养学生科学探索精神、审美观和科学世界观,激励学生创新必须让学生认同和掌握:椭圆的简单几何性质,能由椭圆的标准方程能直接得到椭圆的范围、对称性、顶点和离心率;必须让学生认同与理解:已知几何图形建立直角坐标系的两个原则,充分利用图形对称性,注意图形的特殊性和一般性;必须让学生认同与熟悉:取近似值的两个原则:实际问题可以近似计算,也可以不近似计算,要求近似计算的一定要按要求进行计算
16、,并按精确度要求进行,没有作说明的按给定的有关量的有效数字处理;让学生参与并掌握利用信息技术探究点的轨迹问题,培养学生学习数学的兴趣和掌握利用先进教学辅助手段的技能 能力目标(1) 分析与解决问题的能力:通过学生的积极参与和积极探究,培养学生的分析问题和解决问题的能力(2) 思维能力:会把几何问题化归成代数问题来分析,反过来会把代数问题转化为几何问题来思考;培养学生的会从特殊性问题引申到一般性来研究,培养学生的辩证思维能力(3) 实践能力:培养学生实际动手能力,综合利用已有的知识能力(4) 创新意识能力:培养学生思考问题、并能探究发现一些问题的能力,探究解决问题的一般的思想、方法和途径 过程与
17、方法目标(1)复习与引入过程引导学生复习由函数的解析式研究函数的性质或其图像的特点,在本节中不仅要注意通过对椭圆的标准方程的讨论,研究椭圆的几何性质的理解和应用,而且还注意对这种研究方法的培养由椭圆的标准方程和非负实数的概念能得到椭圆的范围;由方程的性质得到椭圆的对称性;先定义圆锥曲线顶点的概念,容易得出椭圆的顶点的坐标及长轴、短轴的概念;通过P48的思考问题,探究椭圆的扁平程度量椭圆的离心率板书212椭圆的简单几何性质(2)新课讲授过程(i)通过复习和预习,知道对椭圆的标准方程的讨论来研究椭圆的几何性质提问:研究曲线的几何特征有什么意义?从哪些方面来研究?通过对曲线的范围、对称性及特殊点的讨
18、论,可以从整体上把握曲线的形状、大小和位置要从范围、对称性、顶点及其他特征性质来研究曲线的几何性质 (ii)椭圆的简单几何性质 范围:由椭圆的标准方程可得,进一步得:,同理可得:,即椭圆位于直线和所围成的矩形框图里;对称性:由以代,以代和代,且以代这三个方面来研究椭圆的标准方程发生变化没有,从而得到椭圆是以轴和轴为对称轴,原点为对称中心;顶点:先给出圆锥曲线的顶点的统一定义,即圆锥曲线的对称轴与圆锥曲线的交点叫做圆锥曲线的顶点因此椭圆有四个顶点,由于椭圆的对称轴有长短之分,较长的对称轴叫做长轴,较短的叫做短轴;离心率: 椭圆的焦距与长轴长的比叫做椭圆的离心率(),; (iii)例题讲解与引申、
19、扩展例4 求椭圆的长轴和短轴的长、离心率、焦点和顶点的坐标分析:由椭圆的方程化为标准方程,容易求出引导学生用椭圆的长轴、短轴、离心率、焦点和顶点的定义即可求相关量扩展:已知椭圆的离心率为,求的值解法剖析:依题意,但椭圆的焦点位置没有确定,应分类讨论:当焦点在轴上,即时,有,得;当焦点在轴上,即时,有,例5 如图,一种电影放映灯的反射镜面是旋转椭圆面的一部分过对对称的截口是椭圆的一部分,灯丝位于椭圆的一个焦点上,片门位于另一个焦点上,由椭圆一个焦点发出的光线,经过旋转椭圆面反射后集中到另一个焦点已知,建立适当的坐标系,求截口所在椭圆的方程解法剖析:建立适当的直角坐标系,设椭圆的标准方程为,算出的
20、值;此题应注意两点:注意建立直角坐标系的两个原则;关于的近似值,原则上在没有注意精确度时,看题中其他量给定的有效数字来决定引申:如图所示, “神舟”截人飞船发射升空,进入预定轨道开始巡天飞行,其轨道是以地球的中心为一个焦点的椭圆,近地点距地面,远地点距地面,已知地球的半径建立适当的直角坐标系,求出椭圆的轨迹方程例6如图,设与定点的距离和它到直线:的距离的比是常数,求点的轨迹方程分析:若设点,则,到直线:的距离,则容易得点的轨迹方程引申:(用几何画板探究)若点与定点的距离和它到定直线:的距离比是常数,则点的轨迹方程是椭圆其中定点是焦点,定直线:相应于的准线;由椭圆的对称性,另一焦点,相应于的准线
21、:练习:第52页1、2、3、4、5、6、7作业:第53页4、5教学反思:2.3双曲线231双曲线及其标准方程 知识与技能目标理解双曲线的概念,掌握双曲线的定义、会用双曲线的定义解决实际问题;理解双曲线标准方程的推导过程及化简无理方程的常用的方法;了解借助信息技术探究动点轨迹的几何画板的制作或操作方法 情感、态度与价值观目标通过课件()的展示与操作,必须让学生认同:与圆锥的轴平行的平面去截圆锥曲面所得截口曲线是一条双曲线而不是两条抛物线;必须让学生认同与体会:双曲线的定义及特殊情形当常数等于两定点间距离时,轨迹是两条射线;必须让学生认同与理解:已知几何图形建立直角坐标系的两个原则,及引入参量的意
22、义,培养学生用对称的美学思维来体现数学的和谐美;让学生认同与领悟:像例1这基础题配备是必要的,但对定义的理解和使用是远远不够的,必须配备有一定灵活性、有一定的思维空间的补充题;例2是典型双曲线实例的题目,对培养学生的辩证思维方法,会用分析、联系的观点解决问题有一定的帮助,但要准确判定爆炸点,必须对此题进行扩展,培养学生归纳、联想拓展的思维能力能力目标(1) 想象与归纳能力:能根据课程的内容能想象日常生活中哪些是双曲线的实际例子,能用数学符号或自然语言的描述双曲线的定义,能正确且直观地绘作图形,反过来根据图形能用数学术语和数学符号表示(2) 思维能力:会把几何问题化归成代数问题来分析,反过来会把
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