高中数学三角函数.pdf
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1、高中数学 三角函数 一、教学分析 三角函数是数学中常见的一类关于角度的函数。也就是说以角度为自变量,角度对应任意两边的比值为因变量的函数叫三角函数,三角函数将直角三角形的内角和它的两个边长度的比值相关联,也可以等价地用与单位圆有关的各种线段的长度来定义。三角函数在研究三角形和圆等几何形状的性质时有重要作用,也是研究周期性现象的基础数学工具。三角函数是基本初等函数之一,它是中学数学的重要内容之一,它的认知基础主要是几何中圆的性质、相似形的有关知识,在必修中建立的函数概念以及指数函数、对数函数的研究方法。主要的学习内容是三角函数是概念、图像和性质,以及三角函数模型的简单应用;研究方法主要是代数变形
2、和图像分析。因此,三角函数的研究已经初步把几何与代数联系起来了。本章所介绍的知识,既是解决生产实际问题的工具,又是学习后继内容和高等数学的基础,三角函数是数学中重要的数学模型之一,是研究度量几何的基础,又是研究自然界周期变化规律最强有力的数学工具。三角函数作为描述周期现象的重要数学模型,与其他学科联系紧密。二、目标建议 1.总体要求 三角函数就是基本初等函数,它就是叙述周期现象的关键数学模型,在数学和其他领域有著关键促进作用。在本模块中,学生将通过实例,自学三角函数及其基本性质,体会三角函数在化解具备周期变化规律的问题中的促进作用。2.具体要求 (1)任一角、弧度制:介绍任一角的概念和弧度制,
3、能够展开弧度与角度的互化。借助单位圆理解任意角三角函数(正弦、余弦、正切)的定义。利用单位圆中的三角函数线推论出来诱导公式(正弦、余弦、正弦),能画出来y=sinx,y=cosx,y=tanx 的图像,介绍三角函数的周期性。借助图像理解正弦函数、余弦函数在0,2,正切函数在上的性质(如单调性、最大和最小值、图像与 x 轴的交点等)。认知同角三角函数的基本关系式: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像,观察参数对函数图像变化的影响。可以用三角函数化解一些直观实际问题,体会三角函数就是叙述周期变化现象的关键函数模型。三、重点和难点分析 1.认知三角函数就是刻画周期现象的关键模
4、型 “三角函数”拓展了函数模型,三角函数模型是刻画周期现象变化规律的最重要、最基本的数学模型,可以直接表述实际问题,更重要的是用它来解决实际问题。2.弧度制概念的创建 一方面,学生已经熟悉并掌握了角度制,因此,在学习弧度制时,会对学习弧度制的必要性产生怀疑,因而缺乏积极性;另一方面,由于弧度制的定义方法比较特殊,表面上看不出这种定义的优越性,因而对这种更加抽象、更加不易理解的新的度量制容易产生畏难心理。在教学中应注意解决学生学习心理上的障碍。3.正弦型函数的图像转换 由于变换过程较长,变化较多,所以学生不易掌握。在教学时可以采取先分解,再综合,化整为零,逐个突破,然后再统一归纳的方法。最终,使
5、学生能对变换的根据有全面而深刻的了解。4.利用单位圆和函数图像自学三角函数 三角函数的基础是几何中的相似形和圆,而研究方法又主要是代数的,因此三角函数的学习集中地体现了数形结合的思想,在代数和几何之间建立了初步的联系。任意角、任意角的三角函数、三角函数的周期性、诱导公式、同角三角函数关系以及三角函数的图像等都可以通过单位圆进行直观的理解。5.综合运用公式展开表达式、化简、证明。培养学生根据题目的不同特点,选择适当的公式,设计简捷合理的解题方法;初中代数中学习过的算术根、绝对值等基本概念和三角式结合起来,使学生适应这种新的变化,顺利地把二者结合起来,并熟练地掌握和应用。四、课时精心安排 本章教学
6、时间约需 17 课时,具体分配如下,1、周期现象约 1 课时 2、角的概念的推广约 1 课时 3、弧度制约 1 课时 4、正弦函数和余弦函数的定义与诱导公式约 4 课时 5、正弦函数的性质与图像约 2 课时 6、余弦函数的图像与性质约 1 课时 7、正弦函数约 1 课时 8、函数的图像约 3 课时 9、三角函数的直观应用领域约 1 课时 本章小结约 2 课时 五、教学建议与学法指导 1.教学建议 (1)充份发掘教材潜力和身边的数学 充分运用教材中所提供的钱塘江潮的潮汐现象、地球围着太阳转、钟摆、水车、摩天轮等自然界、日常生活、生产实践中的实例,使学生感受到自然界中存在着大量遵循周期性运动变化的
7、现象,同时也让学生逐渐认识到三角函数是刻画周期现象的重要模型。(2)教学中要注重数学思想方法的扩散 无论是概念教学、性质教学还是习题讲解,本单元教学应始终渗透着旋转、对称变换及数形结合的思想方法,使学生初步形成用运动变化的观点以及借助图形的直观性来分析、解决问题。(3)恰当地采用信息技术 信息技术应为数学的教学服务,教学中不应为用信息技术而用,关键要看其能否为教学目标服务,达到传统方法难以达到的效果。在本单元,有相当多的章节适合使用信息技术,如周期性、函数的图像及其变换等等,要尽力用多媒体进行直观展示,提高教学效果。2.学法指导 (1)经历数学建模的过程;(2)利用单位圆和正弦函数图像两种方式
8、自学三角函数的有关科学知识;(3)借助多媒体信息技术,深化对知识的理解。一、教学目标 1知识与技能 (1)能利用三角函数的定义及单位圆中的三角函数线推论三角函数的诱导公式。(2)能够运用诱导公式,把任意角的三角函数的化简、求值问题转化为锐角三角函数的化简、求值问题。2过程与方法 (1)经历由几何直观探讨数量关系式的过程,培养学生数学发现能力和概括能力。(2)通过对诱导公式的探究和运用,培育化归能力,提升学生分析问题和解决问题的能力。3情感、态度、价值观 (1)通过对诱导公式的探究,培育学生的积极探索能力、钻研精神和科学态度。(2)在诱导公式的探求过程中,运用合作学习的方式进行,培养学生团结协作
9、的精神。二、教学重点与难点 教学重点:探求 a 的诱导公式。a 与a 的诱导公式在小结 a 的诱导公式发现过程的基础上,教师引导学生推出。教学难点:a,a 与角 a 终边边线的几何关系,辨认出由终边边线关系引致(与单位圆交点)的座标关系,运用任一角三角函数的定义求出诱导公式的“研究路线图”。三、教学方法与教学手段 问题教学法、合作自学法,融合多媒体课件 四、教学过程 角的概念已经由锐角扩展至了任一角,前面已经自学过任一角的三角函数,那么任一角的三角函数值怎么谋呢?先看看一个具体内容的问题。(一)问题提出 如何将任一角三角函数表达式问题转变为 0角三角函数表达式问题。【问题 1】求角的正弦、余弦
10、值.通常地,由三角函数的定义可以晓得,终边相同的角的同一三角函数值成正比,三角函数倚重的就是终边边线关系。即为存有:sin(a+k)=sin,cos(a+k)=cos,(kz),tan(a+k)=tan。这组公式用弧度制可以表示成 sin(a+2k)=sin,cos(a+2k)=cos,(kz)(公式一),tan(a+2k)=tan。(二)尝试推论 如何利用对称推导出角-a 与角 a 的三角函数之间的关系。由上一组公式,我们晓得,终边相同的角的同一三角函数值一定成正比。反过来呢?如果两个角的三角函数值成正比,它们的终边一定相同吗?比如说:【问题 2】你能找出和 30角正弦值相等,但终边不同的角
11、吗?角-a 与角 a 的终边关于 y 轴对称,存有 sin(-a)=sina,cos(-a)=-cosa,(公式二)tan(-a)=-tana。思考请大家回顾一下,刚才我们是如何获得这组公式(公式二)的?因为与角 a 终边关于 y 轴对称就是角-a,利用这种等距关系,获得它们的终边与单位圆的交点的纵坐标成正比,横坐标互为相反数。于是,我们就获得了角-a 与角 a 的三角函数值之间的关系:正弦值成正比,余弦值互为相反数,进而,就获得我们研究三角函数诱导公式的路线图:角间关系等距关系座标关系三角函数值间关系。(三)自主探究 如何利用等距推论出来+a,-a 与 a 的三角函数值之间的关系。刚才我们利
12、用单位圆,得到了终边关于 y 轴对称的角-a 与角 a 的三角函数值之间的关系,下面我们还可以研究什么呢?【问题 3】两个角的终边关于 x 轴对称,你存有什么结论?两个角的终边关于原点等距呢?角-a 与角 a 的终边关于 x 轴对称,有:sin(-a)=-sina,cos(-a)=cosa,(公式三)tan(-a)=-tana。角+a 与角 a 终边关于原点 o 等距,存有:sin(+a)=-sina,cos(+a)=-cosa,(公式四)tan(+a)=tana。上面的公式一四都称为三角函数的诱导公式。(四)直观应用领域 例求下列各三角函数值:(1)sinp;(2)cos(-60);(3)t
13、an(-)(五)回顾反思 【问题 4】总结一下,我们就是怎样赢得诱导公式的?研究的过程中,你存有哪些体会?知识上,学会了四组诱导公式;思想方法层面:诱导公式体现了由未知转化为已知的化归思想;诱导公式所揭示的是终边具有某种对称关系的两个角三角函数之间的关系。主要体现了化归和数形结合的数学思想。具体可以表示如下:(六)分层作业 1、阅读课本,体会三角函数诱导公式推导过程中的思想方法;2、必搞题课本 23 页 13 3、选做题 (1)你能够由公式二、三、四中的任一两组公式推论至另外一组公式吗?(2)角 和角 的终边还有哪些特殊的位置关系,你能探究出它们的三角函数值之间的关系吗?一、教材分析 (一)内
14、容说明 函数就是中学数学的关键内容,中学数学对函数的研究大致分为了三个阶段。三角函数是最具代表性的一种基本初等函数。4.8 节是第二章函数学习的延伸,也是第四章三角函数的核心内容,是在前面已经学习过正、余弦函数的图象、三角函数的有关概念和公式基础上进行的,其知识和方法将为后续内容的学习打下基础,有承上启下的作用。本节课就是数形融合思想方法的较好素材。数形融合就是数学研究中的关键思想方法和解题方法。著名数学家华罗庚先生的诗句:数缺形时少直观,形少数时难入微,数形结合百般好,隔裂分家万事休.可以说精辟地道出了数形结合的重要性。本节通过对数形融合的进一步重新认识,可以改良自学方法,进一步增强自学数学
15、的自信心和兴趣。另外,三角函数的曲线性质也彰显了数学的等距之美、人与自然之美。因此,本节课在教材中的知识作用和思想地位是相当重要的。(二)课时精心安排 4.8 节教材安排为 4 课时,我计划用 5 课时 (三)目标和轻、难点 1.教学目标 教学目标的确认,考量了以下几点:(1)高一学生有一定的抽象思维能力,而形象思维在学习中占有不可替代的地位,所以本节要紧紧抓住数形结合方法进行探索;(2)本班学生对数学科特别就是函数内容的自学存有畏难情绪,所以在内容上要减少浅难度。(3)学会方法比获得知识更重要,本节课着眼于新知识的探索过程与方法,巩固应用主要放在后面的三节课进行。由此,我确认了以下三个层面的
16、教学目标:(1)知识层面:结合正弦曲线、余弦曲线,师生共同探索发现正(余)弦函数的性质,让学生学会正确表述正、余函数的单调性和对称性,理解体会周期函数性质的研究过程和数形结合的研究方法;(2)能力层面:通过在教师鼓励下积极探索新知的过程,培育学生观测、分析、概括的自学能力,为学生自学的可持续发展打下基础;(3)情感层面:通过运用数形结合思想方法,让学生体会(数学)问题从抽象到形象的转化过程,体会数学之美,从而激发学习数学的信心和兴趣。2.重、难点 由以上教学目标可知,本节重点是师生共同探索,正、余函数的性质,在探索中体会数形结合思想方法。难点就是:函数周期定义、正弦函数的单调区间和对称性的认知
17、。为什么这样确定呢?因为周期概念就是学生第一次碰触,认知上易错;单调区间从图上难窥见,但用一个区间形式则表示出,学生深感困难。如何克服难点呢?其一,把握住周期函数定义中的关键字眼,握反例表明;其二,利用函数的周期性规律,抓住“横向距离”和“kz的含义,充分结合图象来理解单调性和对称性。二、教法分析 (一)教法说明教法的确定基于如下考虑:(1)心理学的研究说明:只有内化的东西就可以充份表征,只有学生自己以获取的科学知识,他就可以有效率应用领域,所以必须著重学生的独立自主积极探索。(2)本节目的是让学生学会如何探索、理解正、余弦函数的性质。教师始终要注意的是引导学生探索,而不是自己探索、学生观看,
18、所以教师要引导,而且只能引导不能代办,否则不但没有教给学习方法,而且会让学生产生依赖和倦怠。(3)本节内容属本源性知识,通常使用观测、实验、概括、总结居多的方法,以培育学生自学能力。所以,根据以人为本,以学定教的原则,我采取以问题为解决为中心、启发为主的教学方法,形成教师点拨引导、学生积极参与、师生共同探讨的课堂结构形式,营造一种民主和谐的课堂氛围。(二)教学手段表明:为完成本节课的教学目标,突出重点、克服难点,我采取了以下三个教学手段:(1)精心设计课堂回答,整个课堂以问题为线索,带着问题积极探索新知,因为没问题就没辨认出。(2)为便于课堂操作和知识条理化,事先制作正弦函数、余弦函数性质表,
19、让学生当堂完成表格的填写;(3)为节省课堂时间,制作幻灯片模拟正、余弦函数图象和性质,也可以并使教学更生动形象和连贯。三、学法和能力培养 我辨认出,许多学生的自学方法就是:轻易忘记函数性质,在解题中套用结论,对结论的来源不认知,知其然不知其所以然,应用领域中无法变通和搬迁。本节的学习方法对后续内容的学习具有指导意义。为了培养学法,充分关注学生的可持续发展,教师要转换角色,站在初学者的位置上,和学生共同探索新知,共同体验数形结合的研究方法,体验周期函数的研究思路;帮助学生实现知识的意义建构,帮助学生发现和总结学习方法,使教师成为学生学习的高级合作伙伴。教师必须努力做到:授之以渔,与之合作而渔,使
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