《椭圆的简单几何性质(共16页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《椭圆的简单几何性质(共16页).doc（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上椭圆的简单几何性质椭圆的简单几何性质教学设计 陕西省汉中市略阳县天津高级中学 康厚斌 教材： 北京师范大学教育出版社 设计思想 在数学中,通常利用一阶导数来判定函数的单调性(即增减性),求出函数的极值与最值等,而其中求函数最值问题(实际问题的极值往往就是最值)与经济中的最优化问题有着密切的联系,可用来分析社会经济中的诸如生产者与销售者的最大经济效益、资源的合理利用、费用的节省等一系列问题。解决以上所述经济问题首先是如何转化为特定的数学问题,然后再利用导数去分析、解决,最后通过计算结果来推出所研究问题的结论。 生活中经常会遇到求什么条件下可使用料最省，利润最大，效率最高
2、等问题，这些问题通常称为优化问题.这往往可以归结为求函数的最大值或最小值问题.其中不少问题可以运用导数这一有力工具加以解决. 【教学目标】 1.知识目标： (1).使学生掌握椭圆的性质，能根据性质正确地作出椭圆草图；掌握椭圆中 a、b、c的几何意义及相互关系； (2) 通过对椭圆标准方程的讨论，使学生知道在解析几何中是怎样用代数方法研究曲线性质的，逐步领会解析法的思想。 (3) 能利用椭圆的性质解决实际问题。 2.能力目标： 培养学生观察、分析、抽象、概括的逻辑思维能力和运用数形结合思想解决 实际问题的能力。 3.德育目标： (1)通过对问题的探究活动，亲历知识的建构过程，使学生领悟其中所蕴涵
3、 的数学思想和数学方法，体验探索中的成功和快乐，使学生在探索中喜欢数学、欣赏数学。 (2)通过“神舟7号”飞天圆梦，激发学生爱国之情。 (3)培养学生既能独立思考，又能积极与他人合作交流的意识和勇于探索创新的精神。 【教学重点】椭圆性质的探索过程及性质的运用。 【教学难点】利用曲线方程研究椭圆性质的方法及离心率的概念。 【教学方法】发现探究式 【教学组织方式】学生独立思考、合作交流、师生共同探究相结合。 【教学工具】多媒体课件、实物投影仪。 【教学过程】 一创设情境 教师：请同学们看大屏幕： ，是我国航天史上一个非常重要的日子，“神舟 七号”载人飞船成功发射， 实现了几代中国人遨游太空的梦想,
4、这是我们中华民族的骄傲。我们知道，飞船绕地运行了十四圈，在变轨前的四圈中，是沿着以地球中 心为一个焦点的椭圆轨道运行的。如果告诉你飞船飞离地球表面最近和最远的距 离，即近地点距地面的距离和远地点距地面的距离，如何确定飞船运行的轨道方 程？要想解决这一实际问题，就有必要对椭圆做深入的研究，这节课我们就一起 探求椭圆的性质。 教师：前面我们学习了椭圆的定义和标准方程，谁能说说椭圆的标准方程。 二探索研究 1. 范围 教师：同学们继续观察椭圆，如果分别过A1、A2作y轴的平行线，过B1、 B2作x轴的平行线，同学们能发现什么？ 学生能答出：椭圆围在一个矩形内。 教师补充完整：椭圆位于四条直线x=a,
5、 y=b所围成的矩形里，说明椭圆 是有范围的。 x2y2教师：下面我们想办法再用方程2+2=1(ab0)来证明这一结论的正确ab性。启发学生，用方程讨论图形的范围就是确定方程中x、y的取值范围。 从方程的结构特点出发，师生共同分析，给出证明过程。 x2y22+2=1，利用两个实数的平方和为1，结合不等式知识得， abx2a2且y2b2,则有xa,yb, 所以-axa,-byb。 2对称性的发现与证明 教师：椭圆的图形给人们以视觉上的美感，如果我们沿焦 点所在的直线上下对折，沿两焦点连线的垂直平分线左右对折，大家猜想椭圆可能有什么性质？ 学生们基本上能发现椭圆的轴对称性。 教师：除了轴对称性外，
6、还可能有什么对称性呢？ 稍作提示容易发现中心对称性。 教师：这仅仅是观察、猜想得到的结果，怎样用方程证明它的对称性？ 师生讨论后，需要建立坐标系，确定椭圆的标准方程。不妨建立焦点在xx2y2轴上的椭圆的标准坐标系，它的方程就是2+2=1。 ab教师：这节课就以焦点在x轴上的椭圆的标准方程为例来研究椭圆的性质。 教师：这样建立的坐标系对称轴恰好重合于坐标轴，我们先证椭圆关于y轴对称。 为了证明对称性，先作如下铺垫： 教师：在第一册学过，曲线关于y轴对称是指什么呢？ 学生：曲线上的每一点关于y轴的对称点仍在曲线上。 教师：要证曲线上每一点关于y轴的对称点仍在曲线上，只要证明- 学生：曲线上任意一点
7、关于y轴的对称点仍在曲线上。 在学生尝试进行问题解决的过程中，当他们难以把握问题解决的思维方向，难以建立起新旧知识的联系时，这就需要教师适时进行启发点拨。 教师：同学们阅读教材中椭圆对称性的证明过程，仔细体会并思考“为什么把x换成-x时，方程不变，则椭圆关于y轴对称”。 请一位学生讲解椭圆对称性的证明过程，以此来训练学生表述的逻辑性、完整性和推理的严谨性。 教师对学生的证明进行评价。 教师：用类似的方法可以证明椭圆关于x轴对称,关于原点对称。多媒体展x2y2示对称性并总结：方程2+2=1表示的椭圆，坐标轴是其对称轴，原点是其对ab称中心.从而椭圆有两条互相垂直的对称轴,有一个对称中心(简称中心
8、). 教师引导学生对这一环节进行反思，即通过建立坐标系，用椭圆的方程研究椭圆的性质，这种方法我们今后经常用到。 投影显示下图及问题 y ox 问题：图中的椭圆有对称轴和中心吗？ 指导学生思考讨论后获取共识：坐标系是用来研究曲线的重要工具，而椭圆的对称性是椭圆本身固有的性质，无论椭圆在坐标系的什么位置，它都有两条互相垂直的对称轴，有一个中心，与坐标系的选取无关。 3.顶点的发现与确定 教师：我们研究曲线，常常需要根据曲线上特殊点的位置来确定曲线的位置。 教师提问：你认为椭圆上哪几个点比较特殊？ 学生观察容易发现，椭圆上存在着四个特殊点，这四个点就是椭圆与坐标 轴的交点，同时也是椭圆与它的对称轴的
9、交点。 教师启发学生与一元二次函数的图像的顶点作类比，并给出椭圆的顶点定义。 教师：能根据方程确定这四个顶点的坐标吗？ 学生自主探究,求出四个顶点坐标。即令x=0,得 y=b，因此B1(0,-b), B2(0,b) ，令y=0，得x=a，因此A1 (-a,0), A2(a,0)。 结合图形指出长轴、短轴、长轴长、短轴长、长半轴长、短半轴长，半焦距，点明方程中a、b和c的几何意义和数量关系。 学生探究得出椭圆的一个焦点F2到长轴两端点A1 , A2的距离分别为a+c和a-c。教师指出，这在解决天体运行中的有关实际问题时经常用到。 4离心率 教师：我们在学习椭圆定义时，用同样长的一条细绳画出的椭圆
10、形状一样 吗？ 同学们能回答出：不一样，有的圆一些，有的扁一些。 请同学们思考：椭圆的圆扁程度究竟与哪些量有关呢？ 课件动画演示 此时学生展开讨论，可能有的说与a、c有关，也可能说与a、b有关等等。 通过观察演示实验，化抽象为具体，引导学生思考。 教师引导学生从演示实验观察到于椭圆位于直线x=a,y=b围成的矩形 里，矩形的变化对椭圆形状的影响。 矩形越狭长，椭圆越扁；矩形越接近于正方形，椭圆越接近于圆；当矩形变为正方形时，即a=b时,椭圆变为圆。 bb即当比值越小，椭圆越扁；比值越大，椭圆越接近于圆。 aabcbc2a2?c2a2?c2于 =，所以当越大时，越小，椭圆1?()2aaaaaac
11、bc越小时，越大，椭圆越接近于圆。把比值e=叫椭圆的离心率，aaa分析出离心率的范围：0e1。 结论：椭圆在- axa，-bxb内，离心率e越大，它就越扁；离心率e越接近于0，它就越接近于圆。所以说离心率是描述椭圆圆扁程度的量。 bc上面的分析可以看到，比值、的大小都能反映椭圆的圆扁程度，为什aac么定义是椭圆的离心率呢？因为a、c这两个量是椭圆定义中固有的，是决定ac椭圆形状最关键的要素，随着今后的学习可以看到还有更重要的几何意义。 a三巩固与创新应用 越扁；当例1求椭圆 9x2?25y2?225 的长轴长、短轴长、离心率和顶点，并画出它的草图。 本题采用讲练结合的方式。前一部分学生口述求解
12、过程，后一部分教师 介绍画椭圆草图的方法。 解：于a=5, b=3，c=25?9=4 椭圆的长轴长2a=10，短轴长2b=6 c3离心率e= a5因为焦点在x轴上，所以椭圆的四个顶点的坐标是 (-5,0)、(5,0)、(0,-3)、(0,3) 教师：根据椭圆的性质，可以快捷地画出反映椭圆基本形状和大小的草图，方法如下： 首先确定椭圆的四个顶点，其次画出表示范围的矩形框，然后画出椭圆在第一象限的部分，最后根据对称性用平滑的曲线将四个顶点连成一个椭圆的基本图形。 教师提醒学生：画图时注意椭圆的对称性和顶点附近的平滑性。 学生根据画草图的方法画出上述方程表示的椭圆。 教师说明，如果需要比较准确地画出
13、椭圆，可以按教材例1那样，用描点法 画出椭圆在第一象限的部分，再根据对称性画出整个椭圆。 例2 我国发射的“神舟七号”飞船在变轨前是沿以地球的中心F2为一个焦 点的椭圆轨道运行的。已知它的近地点A距地面约为200km,远地点B距地面约为350km，地球半径为6371km并且F2、A、B在同一直线上，求飞船运行的轨道方程。 设置本题的主要意图是:第一,为增强学生的数学应用意识和运用数学知识解决实际问题的能力；第二，为满足中等及中等以上层次学生的学习需求。 师生共同分析：先把实际问题转化为数学问题。 教师：求椭圆的方程又需要先做什么呢？。 怎样建系？则它的标准方程为2+2=1 ab(ab0)。 下
14、面确定a、b的值，题中提供的信息是近地点、远地点到地面的距离以及地球的半径，这些条件我们可以知道些什么呢？ 学生对照图形认真思考，相互讨论学生得出解法。 F2 A=6371+200 ，F2 B=6371+350 又F2 A=o A-oF2=a-c 因此,有 a-c=o A-oF2=F2 A=6371+200=6571 同理,得 a+c=o B+oF2=F2B=6371+350=6721 解得a=6646， c=75 b2=a2-c2=(a+c)(a-c)= x2y2因此，飞船的轨道方程为+=1 学生可能出现的另一种解法： 2a =AB=BN+NM+MA =350+26371+200 a =66
15、46 c =oF2=o A-F2 A=6646-6371-200=75 以下做法同上。 计算过程学生用计算器求得。 教师最后课件展示：用计算机画出飞船运行的轨迹。 四总结提炼 教师：通过这节课学习，你学到了什么？ 1.知识总结:本节课我们讨论了椭圆的四个简单性质,掌握这些性质是解决有关问题的基础。 2.数学思想:本节主要用到数形结合、猜想、类比的思想方法，平时学习中 注意运用。3.数学方法:掌握利用曲线方程研究曲线性质的重要方法解析法，这种方法不仅适用于椭圆也适用于后续课程中的其它曲线。 五设计说明 1、对教材的研究认识： 利用已知条件求曲线的方程，利用方程研究曲线的性质和画图是解析几何的两大
16、任务，利用方程研究椭圆的几何性质可以说是第一次，传统的教学过程往往是利用多媒体课件展示椭圆曲线，让学生观察、猜想椭圆的几何性质，然后再利用椭圆的标准方程进行证明，体现从感性到理性符合学生的认知规律等，也可以说是用方程研究椭圆曲线性质的一种思路，但未能很好的体现“利用方程研究曲线性质”的本质。因此，本人在教学一开始的问题设置就体现了利用方程研究曲线的意识，在三个性质的研究中一直是用方程的结构特征来得到性质，真正培养学生如何利用方程研究曲线性质的能力。同时，根据椭圆的简单几何性质的课时安排，本节课不研究椭圆的离心率，保证了学生的研究时间；与直线方程和圆方程的类比能够使得学生掌握椭圆标准方程的特点，
17、学生在自主探究过程中能够联想得到三角换元，说明该种教学方法还是符合学生的认知规律的，同时体现了教材的本质。 2、 课堂教学模式的设置： 自主探究是传统教学模式的一种补充，自主探究能够使学生成为研究问题的主人，能够培养学生的思维能力。数学是思维的科学，思维能力是数学的核心，教学过程的设计要能够体现教学本质；能够突出所学数学内容的本质；组织教学的过程要能触及学生的灵魂深处。因此，课堂教学中提倡问题教学，抓住学生的认识现实，恰当地创设问题情境，使学习者能够在课堂上进行积极有效的学习。 3、 课堂练习题的说明： 如何利用椭圆的标准方程研究椭圆的几何性质是本节课的主题，是进一步学习双曲线和抛物线的基础。
18、为了不冲淡主题，课堂教学过程中重在培养学生的研究方法，提高学生的思维能力。因此，在椭圆几何性质的其它课时中将适当增加相应的练习，强化学生对知识的掌握和应用。 四总结提炼 教师：通过这节课学习，你学到了什么？ 1.知识总结:本节课我们讨论了椭圆的四个简单性质,掌握这些性质是解决有关问题的基础。 2.数学思想:本节主要用到数形结合、猜想、类比的思想方法，平时学习中 注意运用。3.数学方法:掌握利用曲线方程研究曲线性质的重要方法解析法，这种方法不仅适用于椭圆也适用于后续课程中的其它曲线。 五设计说明 1、对教材的研究认识： 利用已知条件求曲线的方程，利用方程研究曲线的性质和画图是解析几何的两大任务，
19、利用方程研究椭圆的几何性质可以说是第一次，传统的教学过程往往是利用多媒体课件展示椭圆曲线，让学生观察、猜想椭圆的几何性质，然后再利用椭圆的标准方程进行证明，体现从感性到理性符合学生的认知规律等，也可以说是用方程研究椭圆曲线性质的一种思路，但未能很好的体现“利用方程研究曲线性质”的本质。因此，本人在教学一开始的问题设置就体现了利用方程研究曲线的意识，在三个性质的研究中一直是用方程的结构特征来得到性质，真正培养学生如何利用方程研究曲线性质的能力。同时，根据椭圆的简单几何性质的课时安排，本节课不研究椭圆的离心率，保证了学生的研究时间；与直线方程和圆方程的类比能够使得学生掌握椭圆标准方程的特点，学生在
20、自主探究过程中能够联想得到三角换元，说明该种教学方法还是符合学生的认知规律的，同时体现了教材的本质。 2、 课堂教学模式的设置： 自主探究是传统教学模式的一种补充，自主探究能够使学生成为研究问题的主人，能够培养学生的思维能力。数学是思维的科学，思维能力是数学的核心，教学过程的设计要能够体现教学本质；能够突出所学数学内容的本质；组织教学的过程要能触及学生的灵魂深处。因此，课堂教学中提倡问题教学，抓住学生的认识现实，恰当地创设问题情境，使学习者能够在课堂上进行积极有效的学习。 3、 课堂练习题的说明： 如何利用椭圆的标准方程研究椭圆的几何性质是本节课的主题，是进一步学习双曲线和抛物线的基础。为了不冲淡主题，课堂教学过程中重在培养学生的研究方法，提高学生的思维能力。因此，在椭圆几何性质的其它课时中将适当增加相应的练习，强化学生对知识的掌握和应用。 专心-专注-专业