《椭圆与标准方程》教学设计

发表时间:2020/6/10   来源:《中小学教育》2020年第4期   作者:黄港
[导读] 本节课选自《普通高中课程标准实验教科书(选修2-1)数学》(北师大版)第三章1.1节。
        摘要:本节课选自《普通高中课程标准实验教科书(选修2-1)数学》(北师大版)第三章1.1节。本节内容作为“圆锥曲线与方程”的第一节内容,对高中数学学习具有承上启下的作用。在此之前,学生已经学习了圆的定义,由此可从圆的方程的探究方式出发,利用坐标法以及数形结合、转化化归的数学思想与方法,来研究椭圆的标准方程,从感性认识逐步上升为理性认识,从而理解椭圆这一概念的本质。
        关键词:圆  椭圆  坐标法  数形结合
        教学目标:
        1.知识与技能:(1)掌握椭圆的定义;(2)理解并掌握椭圆及其标准方程的代数表达。
        2.过程与方法:(1)掌握椭圆标准方程的建立与推导;(2)体会数形结合以及转化化归等数学思想方法的运用。
        3.情感态度与价值观:通过探究学习,激发学习兴趣,提高学习积极性与主动性,体会利用数学知识解决问题。

        教学重点:
        椭圆的定义以及标准方程的应用。
        教学难点:
        对椭圆定义的理解以及椭圆标准方程的建立与推导。
        教学过程:
        一.折纸游戏,创设情境
        师:请每一组同学拿出准备好的圆纸片,找出圆心A点,以及另一点B点,翻折圆周,使得折过来的圆弧始终过B点,并将折痕用笔画出。哪组画的折痕越多哪组获胜。开始游戏!(用几何画板展示游戏规则与结果)
        【设计意图:通过设置的竞争游戏激发学生积极性与主动性,提高课堂趣味性,引导学生发现问题:圆中有一个椭圆区域没有任何折痕。通过几何画板进行游戏规则展示与结果展示,化抽象为具体,引导学生思考探究。对于游戏结果提出疑问,激发学生的好奇心。】

        二.导入新课,探索新知
        师:同学们,椭圆的形状就好像是一个“小胖子”不小心把圆坐扁之后的样子,那我们今天不妨从研究圆的方法来研究椭圆!
        (一)播放教师用绳和图钉画圆与画椭圆视频。
        师:同学们,画圆需要确定圆心,即图钉的位置,以及半径,即绳子长度,那么画椭圆需要确定哪些条件呢?
        师:如果改变两个图钉的位置,固定绳长,画出来的图形还会是椭圆吗?
        师:(用几何画板进行演示)请同学们观察其变化规律,并做出总结。
        PPT展示:绳长记为2a,两定点间的距离记为2c (c≠0).
        1、当2a>2c时,轨迹是 椭圆 ;
        2、当2 a =2c时,轨迹是以F1 ,F2为端点的线段;
        3、当2 a <2c时,无轨迹。
        (二)展示椭圆定义
        定义:平面内到两个定点F1 ,F2的距离之和等于常数(2a)(大于| F1 F2|)的点的轨迹叫椭圆[3]。
        定点F1 ,F2叫做椭圆的焦点。两焦点之间的距离叫做焦距(2c)。
        椭圆上相距最远的两点之间的连线为椭圆的长轴。
        椭圆上相距最近的两点之间的连线称为椭圆的短轴。
        (三)探索椭圆方程
        1、介绍勒内·笛卡尔,皮埃尔·德·费马两位数学家,引出其研究思想:通过坐标法与数形结合思想,将图形的性质用代数形式表示,从而得出方程。
        2、回顾“圆的方程”的推导,利用建系、设点、限制、代入、化简的步骤求解,并利用“建设现代化”的口诀进行记忆。
        3、探讨建立平面直角坐标系的方案
        师:我们发现,当以椭圆的中心为坐标原点,直线F1 ,F2 为x轴(方向向右),线段F1 ,F2 的垂直平分线为y轴(方向向上),建立直角坐标系时,建立的平面直角坐标系最简单。
        4、学生利用口诀进行探究求解
        要求:
        (1)建系:当以椭圆的中心为坐标原点,直线F1 ,F2 为x轴(方向向右),线段F1 ,F2的垂直平分线为y轴(方向向上),建立直角坐标系【1】。
        (2)设点:设P (x, y)是椭圆上任意一点,椭圆的焦距| F1 F2 |=2c(c>0),
        则F1 ,F2的坐标分别是(c,0)、(c,0) .
        P与F1 和F2的距离的和为固定值2a(2a>2c)。
        (3)限制:
        (4)代入:代入,得到方程:。
        (5)化简:。
        5、探究焦点在y轴上的椭圆标准方程。
        6、学生交流,教师归纳总结椭圆标准方程的特点。
        (1)椭圆标准方程的形式:左边是两个分式的平方和,右边是1。
        (2)椭圆的标准方程中三个参数a、b、c满足a2=b2+c2。
        (3)由椭圆的标准方程可以求出三个参数a、b、c的值。
        (4)椭圆的标准方程中,x2与y2的分母哪一个大,则焦点在哪一个轴上[2]。
        【设计意图:用类比的思想,由圆的研究方式来研究椭圆,利用数形结合、划归与转化等的数学思想方法,激发学生学习欲望,引导学生主动探究,以多种形式逐个攻破教学难点,引导学生“在做中学”。】
        三.课堂总结,强化新知
   
        【设计意图:通过图表的形式,及时巩固所学知识,促使学生更加直观地掌握学习内容,通过找相同点与不同点,使学生对知识学习更加深入;通过学生抢答,提高学生的竞争意识,以及学习积极性与主动性。】

        四.小试牛刀,巩固新知
        例题1.  已知椭圆的方程为:,请填空:
        (1)a= 5 ,b= 4 ,c= 3 。
        (2)焦点坐标为  (-3,0) 、 (3,0)  ,焦距等于 6 。
        (3)若C为椭圆上一点,F1、F2分别为椭圆的左、右焦点,并且CF1= 2 ,则 CF2= 8 。

        例题2.求适合下列条件的椭圆的标准方程:
        (1)a=,b=1,焦点在x轴上;
        (2)焦点为F1(0,-3),F2(0,3),且a=5;
        (3)两个焦点分别是F1(-2,0)、F2(2,0),且过P(2,3)点。
        师生分析:根据已知条件进行分析,总结求椭圆标准方程的解题步骤:
(1)确定焦点的位置;
(2)设出椭圆的标准方程;
(3)根据题目条件确定a、b的值,写出椭圆的标准方程。
        【设计意图:通过典型例题的讲解与分析,使学生掌握基本的解题能力;通过练习及时巩固知识,加深学生对于椭圆性质的理解。】
        五.课后探究
        师:同学们现在可以了解上课开始时玩的游戏的奥秘了吗?(利用几何画板展示游戏原理)
        【设计意图:通过本节课的学习,解答游戏原理,使学生亲身体验通过学习解决问题的过程】


参考文献
[1]舒林军, 蒋志明, 沈联晖. 《高考数学备考随身酷》浙江教育出版社 ISBN:7-5338-5527-2   2004-09-01
[2]史文照 《新课程·下旬》ISSN:1673-2162 ISSN:1673-2162
[3] 徐州名师编写组《新课标高中数学:选修1-1》北京大学出版社 ISBN:7-301-11170-3 2006-11-01
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