人教版高中数学《平面向量》全部教案.pdf
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1、第五章第五章平面向量平面向量第一教时第一教时教材:教材:向量目的:目的:要求学生掌握向量的意义、表示方法以及有关概念,并能作一个向量与已知向量相等,根据图形判定向量是否平行、共线、相等。过程:过程:一、开场白:课本 P93(略)实例:老鼠由 A 向西北逃窜,猫在 B 处向东追去,问:猫能否追到老鼠?(画图)结论:猫的速度再快也没用,因为方向错了。AB二、提出课题:平面向量1意义:既有大小又有方向的量叫向量。例:力、速度、加速度、冲量等注意:1数量与向量的区别:数量只有大小,是一个代数量,可以进行代数运算、比较大小;向量有方向,大小,双重性,不能比较大小。2从 19 世纪末到 20 世纪初,向量
2、就成为一套优良通性的数学体系,用以研究空间性质。2向量的表示方法:aB1几何表示法:点射线(终点)有向线段具有一定方向的线段A(起点)有向线段的三要素:起点、方向、长度记作(注意起讫)2字母表示法:AB可表示为a(印刷时用黑体字)B北P95例用 1cm 表示 5n mail(海里)3模的概念:向量AB的大小长度称为向量的模。A记作:|AB|模是可以比较大小的4两个特殊的向量:1零向量长度(模)为 0 的向量,记作0。0的方向是任意的。注意0与 0 的区别2单位向量长度(模)为 1 个单位长度的向量叫做单位向量。例:温度有零上零下之分,“温度”是否向量?答:不是。因为零上零下也只是大小之分。例:
3、AB与BA是否同一向量?答:不是同一向量。例:有几个单位向量?单位向量的大小是否相等?单位向量是否都相等?答:有无数个单位向量,单位向量大小相等,单位向量不一定相等。三、向量间的关系:1平行向量:方向相同或相反的非零向量叫做平行向量。记作:abc规定:0与任一向量平行2相等向量:长度相等且方向相同的向量叫做相等向量。abc记作:a=b规定:0=0任两相等的非零向量都可用一有向线段表示,与起点无关。3共线向量:任一组平行向量都可移到同一条直线上,所以平行向量也叫共线向量。COBAOA=aOB=bOC=c例:(P95)略变式一:与向量长度相等的向量有多少个?(1111个个)变式二:是否存在与向量长
4、度相等、方向相反的向量?(存在存在)变式三:与向量共线的向量有哪些?(CB,DO,FE)四、小结:五、作业:P96练习习题 5.1第二教时第二教时教材:教材:向量的加法目的:目的:要求学生掌握向量加法的意义,并能运用三角形法则和平行四边形法则作几个向量的和向量。能表述向量加法的交换律和结合律,并运用它进行向量计算。过程:过程:六、复习:向量的定义以及有关概念强调:1向量是既有大小又有方向的量。长度相等、方向相同的向量相等。2正因为如此,我们研究的向量是与起点无关的自由向量,即任何向量可以在不改变它的方向和大小的前提下,移到任何位置。七、提出课题:向量是否能进行运算?5某人从 A 到 B,再从
5、B 按原方向到 C,ABC则两次的位移和:AB BC AC6若上题改为从 A 到 B,再从 B 按反方向到 C,则两次的位移和:AB BC AC7某车从 A 到 B,再从 B 改变方向到 C,则两次的位移和:AB BC AC8船速为AB,水速为BC,则两速度和:AB BC AC提出课题:向量的加法AB三、1定义:求两个向量的和的运算,叫做向量的加法。注意:;两个向量的和仍旧是向量(简称和向量)2三角形法则:a aa aa aCb bb ba a+b ba ab ba a+b ba a+b bAACCABB强调:B1“向量平移”(自由向量):使前一个向量的终点为后一个向量的起点2可以推广到 n
6、个向量连加34a 0 0 a aABCCABC不共线向量都可以采用这种法则三角形法则3例一、已知向量a、b,求作向量a+b作法:在平面内取一点,作OA aAB b则OB a ba ab bOb ba aa aAb b4加法的交换律和平行四边形法则B上题中b+a的结果与a+b是否相同验证结果相同从而得到:12向量加法的平行四边形法则向量加法的交换律:a+b=b+aD9向量加法的结合律:(a+b)+c=a+(b+c)a a+b+cb+cb+cb+ca a+b bc cCA证:如图:使AB a,BC b,CD c则(a+b)+c=AC CD ADa+(b+c)=AB BD AD(a+b)+c=a+(
7、b+c)从而,多个向量的加法运算可以按照任意的次序、任意的组合来进行。四、例二(P9899)略五、小结:1向量加法的几何法则2交换律和结合律3注意:|a+b|a|+|b|不一定成立,因为共线向量不然。六、作业:P99100练习P102习题 5.213第三教时第三教时教材:教材:向量的减法目的:目的:要求学生掌握向量减法的意义与几何运算,并清楚向量减法与加法的关系。过程:过程:八、复习:向量加法的法则:三角形法则与平行四边形法则向量加法的运算定律:DC例:在四边形中,CB BA BA CD解:CB BA BA CB BA AD CD九、提出课题:向量的减法AB1用“相反向量”定义向量的减法1“相
8、反向量”的定义:与a a 长度相同、方向相反的向量。记作a a2规定:零向量的相反向量仍是零向量。(a a)=a a任一向量与它的相反向量的和是零向量。a a+(a a)=0 0如果 a a、b b 互为相反向量,则 a a=b b,b b=a a,a a+b b=0 03向量减法的定义:向量 a a 加上的 b b 相反向量,叫做 a a 与 b b 的差。即:a ab b=a a+(b b)求两个向量差的运算叫做向量的减法。2用加法的逆运算定义向量的减法:向量的减法是向量加法的逆运算:若 b b+x x=a a,则 x x 叫做 a a 与 b b 的差,记作 a ab b3求作差向量:已
9、知向量 a a、b b,求作向量(a ab b)+b b=a a+(b b)+b b=a a+0 0=a aa a作法:在平面内取一点 O,a aO作OA=a a,AB=b bb bBb ba ab b则BA=a a即 a a量。注意:1b bb b 可以表示为从向量 b b 的终点指向向量 a a 的终点的向b b。强调:差向量“箭头”指向被减数AB表示 a a2用“相反向量”定义法作差向量,a ab=ab=a+(b b)显然,此法作图较繁,但最后作图可统一。BBa aa a+(b b)b ba aOAb bb b4a ab bc cBa ab=ab=a+(b b)a ab ba aa ab
10、 ba ab bOBAABOBb ba ab ba aa ab bAb bOb bABBO十、例题:例一、(P101例三)已知向量 a a、b b、c c、d d,求作向量 a ab b、c cd d。解:在平面上取一点 O,作OA=a a,OB=b b,OC=c c,OD=d d,作BA,DC,则BA=a ab b,DC=c cAa ab bd dc cOCDCd dBD例二、平行四边形中,用表示向量,解:由平行四边形法则得:AC=a a+b,b,DB=ABAD=a ab bAB变式一:当 a a,b b 满足什么条件时,a a+b b 与 a ab b 垂直?(|a a|=|b b|)变式
11、二:当 a a,b b 满足什么条件时,|a a+b b|=|a ab b|?(a a,b b 互相垂直)变式三:a a+b b 与 a ab b 可能是相当向量吗?(不可能,对角线方向不同)十一、小结:向量减法的定义、作图法|十二、作业:P102练习P103习题 5.248第四教时第四教时教材:教材:向量、向量的加法、向量的减法综合练习教学与测试64、65、66 课目的:目的:通过练习要求学生明确掌握向量的概念、几何表示、共线向量的概念,掌握向量的加法与减法的意义与几何运算。过程:过程:十三、复习:1向量的概念:定义、表示法、模、零向量、单位向量、平行向量、相等向量、共线向量2向量的加法与减
12、法:定义、三角形法则、平行四边形法则、运算定律十四、1处理教学与测试P135136第 64 课(略)2处理教学与测试P137138第 65 课例一、设 a a 表示“向东走 3km”,b b 表示“向北走 3km”,则 a a+b b 表示向东北走3 2km解:OB=OA+ABOB 3232 3 2(km)Ba a+b bb bOa aA例二、试用向量方法证明:对角线互相平分的四边形是平行四边形。证:由向量加法法则:DCAB=AO+OB,DC=DO+OC由已知:AO=OC,DO=OBABOAB=DC即 AB 与 CD 平行且相等ABCD 为平行四边形例三、在正六边形中,若OA=a a,OE=b
13、 b,试用向量 a a、b b 将OB、OC、OD表示出来。OPC解:设正六边形中心为 P则OB OP PB (OAOE)OAa a+b b+a aEFABOC OP PC a a+b+b+a+ba+b由对称性:OD=b+b+b+ab+a3处理教学与测试P139140第 66 课(略)十五、有时间可处理“备用题”:例一、化简AB DF CD BC FA解:AB DF CD BC FA=AB BC CD DF FA=AC CD DF FA=AD DF FA=AF FA=0 0例二、在静水中划船的速度是每分钟 40,水流的速度是每分钟 20,如果船从岸边出发,径直沿垂直与水流的航线到达对岸,那么船
14、行进的方向应该指向何处?DC解:如图:船航行的方向是与河岸垂直方向成 30夹角,下游上游即指向河的上游。30十六、作业:上述三课中的练习部分(选)AB第五教时第五教时教材:教材:实数与向量的积目的:目的:要求学生掌握实数与向量的积的定义、运算律,理解向量共线的充要条件。过程:过程:一、复习:向量的加法、减法的定义、运算法则。二、1 引入新课:已知非零向量a作出a+a+a和(a)+(a)+(a)aaONaaAMaaBQaaCPOC=OA AB BC=a+a+a=3aPN=PQQM MN=(a)+(a)+(a)=3a讨论:13a与a方向相同且|3a|=3|a|23a与a方向相反且|3a|=3|a|
15、2从而提出课题:实数与向量的积实数 与向量a的积,记作:a定义:实数 与向量a的积是一个向量,记作:a1|a|=|a|0 时a与a方向相同;时 两边向量的方向都与a同向当 0 且A1由作法知:ABA1B1有|OA1|OA|A1B1|AB|OAB=OA1B1|AB|=|A1B1|OABOA1B1|OB1|OB|AOB=A1OB1因此,O,B,B1在同一直线上,|OB1|=|OB|OB1与OB方向也相同(a+b)=a+b当 0(内分)(外分)0(-1)(外分)0(-1 0 内分 0,(a a)b b=|a a|b b|cos,(a ab b)=|a a|b b|cos,a a(b b)=|a a|
16、b b|cos,若 0,(a a)b b=|a a|b b|cos()=cos)|a a|b b|(=|a a|b b|cos,(a ab b)=|a a|b b|cos,a a(b b)=|a a|b b|cos()=cos)|a a|b b|(=|a a|b b|cos。12(a a+b b)c c=a ac+b bc c在平面内取一点 O,作OA=a a,AB=b b,OC=c c,Aa a+b b(即OB)在 c c 方向上的投影等于 a a、b b 在 c c 方向上的投影和,即:|a a+b b|cos=|a a|cos1+|b b|cos2Ob ba aBAc cBC|c c|a
17、 a+b b|cos=|c c|a a|cos1+|c c|b b|cos2c c(a a+b b)=c ca a+c cb b即:(a a+b b)c c=a ac c+b bc c13 例题:P118119例二、例三、例四(从略)二十五、应用例题:(教学与测试第 27 课 P156例二、例三)例一、已知 a a、b b 都是非零向量,且 a a+3b b 与 7a a5b b 垂直,a a4b b 与 7a a2b b 垂直,求 a a 与 b b 的夹角。解:由(a a+3b b)(7a a5b b)=0 7a a2+16a ab b15b b2=0(a a4b b)(7a a2b b)
18、=0 7a a230a ab b+8b b2=0两式相减:2a ab b=b b2代入或得:a a2=b b2设 a a、b b 的夹角为,则 cos例二、求证:平行四边形两条对角线平方和等于四条边的平方和。解:如图:ABCD 中:AB DC,AD BC,AC=AB AD|AC|=|AB AD|AB AD 2AB AD而BD=AB AD|BD|=|AB AD|AB AD 2AB AD|AC2222a a b bb b21=60|a a|b b|2|b b|222222DCAB|2+|BD|2=2AB 2AD22=|AB|2|BC|2|DC|2|AD|2二十六、小结:运算律二十七、作业:P119
19、习题 5.67、8教学与测试P152练习第十三教时第十三教时教材:教材:平面向量的数量积的坐标表示目的:目的:要求学生掌握平面向量数量积的坐标表示,掌握向量垂直的坐标表示的充要条件。过程:过程:二十八、复习:1平面向量的坐标表示及加、减、实数与向量的乘积的坐标表示2平面向量数量积的运算3两平面向量垂直的充要条件4两向量共线的坐标表示:二十九、课题:平面两向量数量积的坐标表示14 设 a a=(x1,y1),b b=(x2,y2),x 轴上单位向量 i i,y 轴上单位向量 j j,则:i i i i=1,j jj j=1,i ij j=j ji i=015 推导坐标公式:a a=x1i i+y
20、1j j,b b=x2i i+y2j ja ab b=(x1i i+y1j j)(x2i i+y2j j)=x1x2i i2+x1y1i ij j+x2y1i ij j+y1y2j j2=x1x2+y1y2从而获得公式:a ab b=x1x2+y1y2例一、设 a a=(5,7),b b=(6,4),求 a ab b解:a ab b=5(6)+(7)(4)=30+28=216 长度、角度、垂直的坐标表示1a a=(x,y)|a|a|2=x2+y2|a a|=x2 y22若 A=(x1,y1),B=(x2,y2),则AB=(x1 x2)2(y1 y2)23 cos=a ab b|a a|b b|
21、x x1x x2 y y1y y2x x1 y y122x x2 y y2224a ab b a ab b=0 即 x1x2+y1y2=0(注意与向量共线的坐标表示原则)17 例二、已知A(1,2),B(2,3),C(2,5),求证:ABC 是直角三角形。证:AB=(21,32)=(1,1),AC=(21,52)=(3,3)ABAC=1(3)+13=0ABACABC 是直角三角形三、补充例题:处理教学与测试P153第 73 课例三、已知 a a=(3,1),b b=(1,2),求满足 x x a a=9 与 x x b b=4 的向量 x x。解:设 x x=(t,s),由 x x a a=9
22、 3t s=9t=2由 x x a a=9 3t s=9s=3x x=(2,3)例四、如图,以原点和 A(5,2)为顶点作等腰直角OAB,使B=90,求点 B 和向量AB的坐标。解:设 B 点坐标(x,y),则OB=(x,y),AB=(x5,y2)OOBABx(x5)+y(y2)=0 即:x2+y25x 2y=0又|OB|=|AB|x2+y2=(x5)2+(y2)2即:10 x+4y=2973x x x y 5x 2y 02212或由3710 x 4y 29y1 y22222BA733 7377 3B 点坐标(,)或(,);AB=(,)或(,)222 2222 2例五、在ABC 中,AB=(2
23、,3),AC=(1,k),且ABC 的一个内角为直角,求 k 值。解:当 A=90时,ABAC=0,21+3k=0k=32当 B=90时,ABBC=0,BC=ACAB=(12,k3)=(1,k3)2(1)+3(k3)=0k=1133 132当 C=90时,ACBC=0,1+k(k3)=0k=四、小结:两向量数量积的坐标表示长度、夹角、垂直的坐标表示五、作业:P121练习及习题 5.7教学与测试P1545、6、7、8,思考题第十四教时第十四教时教材:教材:平移目的:目的:要求学生理解“平移”的概念和平移的几何意义,并掌握平移公式,能运用公式解决有关具体问题。过程:过程:三十、平移的概念:点的位置
24、、图形的位置改变,而形状、大小没有改变,从而导致函数的解析式也随着改变。这个过程称做图形的平移。(作图、讲解)三十一、平移公式的推导:18 设 P(x,y)是图形 F 上的任意一点,它在平移后的a aF图象 F上的对应点为 P(x,y)PPa a可以看出一个平移实质上是一个向量。F19 设PP=(h,k),即:OP OP PPOa ax x h(x,y)=(x,y)+(h,k)平移公式y y k20 注意:1它反映了平移后的新坐标与原坐标间的关系2知二求一3这个公式是坐标系不动,点 P(x,y)按向量 a a=(h,k)平移到点P(x,y)。另一种平移是:点不动,把坐标系平移向量a a,x x
25、 h即:。这两种变换使点在坐标系中的相对位置是一y y k样的,这两个公式作用是一致的。三十二、应用:例一、(P121例一)1把点 A(2,1)按 a a=(3,2)平移,求对应点 A的坐标(x,y)。2点 M(8,10)按 a a 平移后对应点 M的坐标为(7,4),求 a a。x 23 1解:1由平移公式:即对应点 A的坐标为(1,3)y1 2 37 8 hh 152由平移公式:即 a a 的坐标为(4 10 kk 1415,14)例二、将函数 y=2x 的图象 l 按 a a=(0,3)平移到 l,求 l的函数解析式。解:设 P(x,y)为 l 上任一点,它在 l上的对应点为 P(x,y
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