說課內(nèi)容:普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書(人教A版)《數(shù)學(xué)必修4》第二章第四節(jié)“平面向量的數(shù)量積”的第一課時---平面向量數(shù)量積的物理背景及其含義。
下面,我從背景分析、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計、課堂結(jié)構(gòu)設(shè)計、教學(xué)過程設(shè)計、教學(xué)媒體設(shè)計及教學(xué)評價設(shè)計六個方面對本節(jié)課的思考進行說明。
一、 背景分析
1、學(xué)習(xí)任務(wù)分析
平面向量的數(shù)量積是繼向量的線性運算之后的又一重要運算,也是高中數(shù)學(xué)的一個重要概念,在數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科中應(yīng)用十分廣泛。本節(jié)內(nèi)容教材共安排兩課時,其中第一課時主要研究數(shù)量積的概念,第二課時主要研究數(shù)量積的坐標(biāo)運算,本節(jié)課是第一課時。
本節(jié)課的主要學(xué)習(xí)任務(wù)是通過物理中“功”的事例抽象出平面向量數(shù)量積的概念,在此基礎(chǔ)上探究數(shù)量積的性質(zhì)與運算律,使學(xué)生體會類比的思想方法,進一步培養(yǎng)學(xué)生的抽象概括和推理論證的能力。其中數(shù)量積的概念既是對物理背景的抽象,又是研究性質(zhì)和運算律的基礎(chǔ)。同時也因為在這個概念中,既有長度又有角度,既有形又有數(shù),是代數(shù)、幾何與三角的最佳結(jié)合點,不僅應(yīng)用廣泛,而且很好的體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,使得數(shù)量積的概念成為本節(jié)課的核心概念,自然也是本節(jié)課教學(xué)的重點。
2、學(xué)生情況分析
學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前,已熟知了實數(shù)的運算體系,掌握了向量的概念及其線性運算,具備了功等物理知識,并且初步體會了研究向量運算的一般方法:即先由特殊模型(主要是物理模型)抽象出概念,然后再從概念出發(fā),在與實數(shù)運算類比的基礎(chǔ)上研究性質(zhì)和運算律。這為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)量積做了很好的鋪墊,使學(xué)生倍感親切。但也正是這些干擾了學(xué)生對數(shù)量積概念的理解,一方面,相對于線性運算而言,數(shù)量積的結(jié)果發(fā)生了本質(zhì)的變化,兩個有形有數(shù)的向量經(jīng)過數(shù)量積運算后,形卻消失了,學(xué)生對這一點是很難接受的;另一方面,由于受實數(shù)乘法運算的影響,也會造成學(xué)生對數(shù)量積理解上的偏差,特別是對性質(zhì)和運算律的理解。因而本節(jié)課教學(xué)的難點數(shù)量積的概念。
二、 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計
《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》 對本節(jié)課的要求有以下三條:
(1)通過物理中“功”等事例,理解平面向量數(shù)量積的含義及其物理意義。
(2)體會平面向量的數(shù)量積與向量投影的關(guān)系。
(3)能用運數(shù)量積表示兩個向量的夾角,會用數(shù)量積判斷兩個平面向量的垂直關(guān)系。
從以上的背景分析可以看出,數(shù)量積的概念既是本節(jié)課的重點,也是難點。為了突破這一難點,首先無論是在概念的引入還是應(yīng)用過程中,物理中“功”的實例都發(fā)揮了重要作用。其次,作為數(shù)量積概念延伸的性質(zhì)和運算律,不僅能夠使學(xué)生更加全面深刻地理解概念,同時也是進行相關(guān)計算和判斷的理論依據(jù)。最后,無論是數(shù)量積的性質(zhì)還是運算律,都希望學(xué)生在類比的基礎(chǔ)上,通過主動探究來發(fā)現(xiàn),因而對培養(yǎng)學(xué)生的抽象概括能力、推理論證能力和類比思想都無疑是很好的載體。
綜上所述,結(jié)合“課標(biāo)”要求和學(xué)生實際,我將本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)定為:
1、了解平面向量數(shù)量積的物理背景,理解數(shù)量積的含義及其物理意義;
2、體會平面向量的數(shù)量積與向量投影的關(guān)系,掌握數(shù)量積的性質(zhì)和運算律,
并能運用性質(zhì)和運算律進行相關(guān)的運算和判斷;
3、體會類比的數(shù)學(xué)思想和方法,進一步培養(yǎng)學(xué)生抽象概括、推理論證的能力。
三、課堂結(jié)構(gòu)設(shè)計
本節(jié)課從總體上講是一節(jié)概念教學(xué),依據(jù)數(shù)學(xué)課程改革應(yīng)關(guān)注知識的發(fā)生和發(fā)展過程的理念,結(jié)合本節(jié)課的知識的邏輯關(guān)系,我按照以下順序安排本節(jié)課的教學(xué):
即先從數(shù)學(xué)和物理兩個角度創(chuàng)設(shè)問題情景,通過歸納和抽象得到數(shù)量積的概念,在此基礎(chǔ)上研究數(shù)量積的性質(zhì)和運算律,使學(xué)生進一步加深對概念的理解,然后通過例題和練習(xí)使學(xué)生鞏固概念,加深印象,最后通過課堂小結(jié)提高學(xué)生認識,形成知識體系。
四、 教學(xué)媒體設(shè)計
和“大綱”教材相比,“課標(biāo)”教材在本節(jié)課的內(nèi)容安排上,雖然將向量的夾角在“平面向量基本定理”一節(jié)提前做了介紹,但卻將原來分兩節(jié)課完成的內(nèi)容合并成一節(jié),相比較而言本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)加重了許多。為了保證教學(xué)任務(wù)的完成,順利實現(xiàn)本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo),考慮到本節(jié)課的實際特點,在教學(xué)媒體的使用上,我的設(shè)想主要有以下兩點:
1、制作高效實用的電腦多媒體課件,主要作用是改變相關(guān)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式,以此來節(jié)約課時,增加課堂容量。
2、設(shè)計科學(xué)合理的板書(見下),一方面使學(xué)生加深對主要知識的印象,另一方面使學(xué)生清楚本節(jié)內(nèi)容知識間的邏輯關(guān)系,形成知識網(wǎng)絡(luò)。
平面向量數(shù)量積的物理背景及其含義
一、 數(shù)量積的概念 二、數(shù)量積的性質(zhì) 四、應(yīng)用與提高
1、 概念: 例1:
2、 概念強調(diào) (1)記法 例2:
(2)“規(guī)定” 三、數(shù)量積的運算律 例3:
3、幾何意義:
4、物理意義:
五、 教學(xué)過程設(shè)計
課標(biāo)指出:數(shù)學(xué)教學(xué)過程是教師引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)活動的過程,是教師和學(xué)生間互動的過程,是師生共同發(fā)展的過程。為有序、有效地進行教學(xué),本節(jié)課我主要安排以下六個活動:
活動一:創(chuàng)設(shè)問題情景,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
正如教材主編寄語所言,數(shù)學(xué)是自然的,而不是強加于人的。平面向量的數(shù)量積這一重要概念,和向量的線性運算一樣,也有其數(shù)學(xué)背景和物理背景,為了體現(xiàn)這一點,我設(shè)計以下幾個問題:
問題1:我們已經(jīng)研究了向量的哪些運算?這些運算的結(jié)果是什么?
問題2:我們是怎么引入向量的加法運算的?我們又是按照怎樣的順序研究了這種運算的?
期望學(xué)生回答:物理模型→概念→性質(zhì)→運算律→應(yīng)用
問題3:如圖所示,一物體在力F的作用下產(chǎn)生位移S,
(1)力F所做的功W= 。
(2)請同學(xué)們分析這個公式的特點:
W(功)是 量,
F(力)是 量,
S(位移)是 量,
α是 。
問題1的設(shè)計意圖在于使學(xué)生了解數(shù)量積的數(shù)學(xué)背景,讓學(xué)生明白本節(jié)課所要研究的數(shù)量積與向量的加法、減法及數(shù)乘一樣,都是向量的運算,但與向量的線性運算相比,數(shù)量積運算又有其特殊性,那就是其結(jié)果發(fā)生了本質(zhì)的變化。
問題2的設(shè)計意圖在于使學(xué)生在與向量加法類比的基礎(chǔ)上明了本節(jié)課的研究方法和順序,為教學(xué)活動指明方向。
問題3的設(shè)計意圖在于使學(xué)生了解數(shù)量積的物理背景,讓學(xué)生知道,我們研究數(shù)量積絕不僅僅是為了數(shù)學(xué)自身的完善,而是有其客觀背景和現(xiàn)實意義的,從而產(chǎn)生了進一步研究這種新運算的愿望。同時,也為抽象數(shù)量積的概念做好鋪墊。
活動二:探究數(shù)量積的概念
1、概念的抽象
在分析“功”的計算公式的基礎(chǔ)上提出問題4
問題4:你能用文字語言來表述功的計算公式嗎?如果我們將公式中的力與位移推廣到一般向量,其結(jié)果又該如何表述?
學(xué)生通過思考不難回答:功是力與位移的大小及其夾角余弦的乘積;兩個向量的大小及其夾角余弦的乘積。這樣,學(xué)生事實上已經(jīng)得到數(shù)量積概念的文字表述了,在此基礎(chǔ)上,我進一步明晰數(shù)量積的概念。
2、概念的明晰
已知兩個非零向量與,它們的夾角為,我們把數(shù)量 ??·??cos叫做與的數(shù)量積(或內(nèi)積),記作:·,即:·= ??·??cos
在強調(diào)記法和“規(guī)定”后 ,為了讓學(xué)生進一步認識這一概念,提出問題5
問題5:向量的數(shù)量積運算與線性運算的結(jié)果有什么不同?影響數(shù)量積大小的因素有哪些?并完成下表:
角的范圍
0°≤<90°
=90°
0°<≤180°
·的符號
通過此環(huán)節(jié)不僅使學(xué)生認識到數(shù)量積的結(jié)果與線性運算的結(jié)果有著本質(zhì)的不同,而且認識到向量的夾角是決定數(shù)量積結(jié)果的重要因素,為下面更好地理解數(shù)量積的性質(zhì)和運算律做好鋪墊。
3、探究數(shù)量積的幾何意義
這個問題教材是這樣安排的:在給出向量數(shù)量積的概念后,只介紹了向量投影的定義,直到講完例1后,為了證明運算律的第三條才直接以結(jié)論的形式呈現(xiàn)給學(xué)生,我覺得這樣安排似乎不太自然,還不如在給出向量投影的概念后,直接由學(xué)生自己歸納得出,所以做了調(diào)整。為此,我首先給出給出向量投影的概念,然后提出問題5。
如圖,我們把││cos(││cos)叫做向量在方向上(在方向上)的投影,記做:OB1=││cos
問題6:數(shù)量積的幾何意義是什么?
這樣做不僅讓學(xué)生從“形”的角度重新認識數(shù)量積的概念,從中體會數(shù)量積與向量投影的關(guān)系,同時也更符合知識的連貫性,而且也節(jié)約了課時。
4、研究數(shù)量積的物理意義
數(shù)量積的概念是由物理中功的概念引出的,學(xué)習(xí)了數(shù)量積的概念后,學(xué)生就會明白功的數(shù)學(xué)本質(zhì)就是力與位移的數(shù)量積。為此,我設(shè)計以下問題 一方面使學(xué)生嘗試計算數(shù)量積,另一方面使學(xué)生理解數(shù)量積的物理意義,同時也為數(shù)量積的性質(zhì)埋下伏筆。
問題7:
(1) 請同學(xué)們用一句話來概括功的數(shù)學(xué)本質(zhì):功是力與位移的數(shù)量積 。
(2)嘗試練習(xí):一物體質(zhì)量是10千克,分別做以下運動:
①、在水平面上位移為10米;
②、豎直下降10米;
③、豎直向上提升10米;
④、沿傾角為30度的斜面向上運動10米;
分別求重力做的功。
活動三:探究數(shù)量積的運算性質(zhì)
1、性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)
教材中關(guān)于數(shù)量積的三條性質(zhì)是以探究的形式出現(xiàn)的,為了很好地完成這一探究活動,在完成上述練習(xí)后,我不失時機地提出問題8:
(1)將嘗試練習(xí)中的① ② ③的結(jié)論推廣到一般向量,你能得到哪些結(jié)論?
(2)比較?·?與??×??的大小,你有什么結(jié)論?
在學(xué)生討論交流的基礎(chǔ)上,教師進一步明晰數(shù)量積的性質(zhì),然后再由學(xué)生利用數(shù)量積的定義給予證明,完成探究活動。
2、明晰數(shù)量積的性質(zhì)
3、性質(zhì)的證明
這樣設(shè)計體現(xiàn)了教師只是教學(xué)活動的引領(lǐng)者,而學(xué)生才是學(xué)習(xí)活動的主體,讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的研究者,不斷地體驗到成功的喜悅,激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動的熱情,不僅使學(xué)生獲得了知識,更培養(yǎng)了學(xué)生由特殊到一般的思維品質(zhì)。
活動四:探究數(shù)量積的運算律
1、運算律的發(fā)現(xiàn)
關(guān)于運算律,教材仍然是以探究的形式出現(xiàn),為此,首先提出問題9
問題9:我們學(xué)過了實數(shù)乘法的哪些運算律?這些運算律對向量是否也適用?
通過此問題主要是想使學(xué)生在類比的基礎(chǔ)上,猜測提出數(shù)量積的運算律。
學(xué)生可能會提出以下猜測: ①·= · ②(·)= (·) ③( + )· =· + ·
猜測①的正確性是顯而易見的。
關(guān)于猜測②的正確性,我提示學(xué)生思考下面的問題:
猜測②的左右兩邊的結(jié)果各是什么?它們一定相等嗎?
學(xué)生通過討論不難發(fā)現(xiàn),猜測②是不正確的。
這時教師在肯定猜測③的基礎(chǔ)上明晰數(shù)量積的運算律:
2、明晰數(shù)量積的運算律
3、證明運算律
學(xué)生獨立證明運算律(2)
我把運算運算律(2)的證明交給學(xué)生完成,在證明時,學(xué)生可能只考慮到λ>0的情況,為了幫助學(xué)生完善證明,提出以下問題:
當(dāng)λ<0時,向量與λ,與λ的方向 的關(guān)系如何?此時,向量λ與及與λ的夾角與向量與的夾角相等嗎?
師生共同證明運算律(3)
運算律(3)的證明對學(xué)生來說是比較困難的,為了節(jié)約課時,這個證明由師生共同完成,我想這也是教材的本意。
在這個環(huán)節(jié)中,我仍然是首先為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情景,讓學(xué)生在類比的基礎(chǔ)上進行猜想歸納,然后教師明晰結(jié)論,最后再完成證明,這樣做不僅培養(yǎng)了學(xué)生推理論證的能力,同時也增強了學(xué)生類比創(chuàng)新的意識,將知識的獲得和能力的培養(yǎng)有機的結(jié)合在一起。
活動五:應(yīng)用與提高
例1、(師生共同完成)已知??=6,??=4, 與的夾角為60°,求
(+2 )·(-3),并思考此運算過程類似于哪種運算?
例2、(學(xué)生獨立完成)對任意向量 ,b是否有以下結(jié)論:
(1)(+)2=2+2·+2
(2)(+ )·(-)= 2—2
例3、(師生共同完成)已知??=3,??=4, 且 與不共線,k為何值時,向量+k 與-k互相垂直?并思考:通過本題你有什么收獲?
本節(jié)教材共安排了四道例題,我根據(jù)學(xué)生實際選擇了其中的三道,并對例1和例3增加了題后反思。例1是數(shù)量積的性質(zhì)和運算律的綜合應(yīng)用,教學(xué)時,我重點從對運算原理的分析和運算過程的規(guī)范書寫兩個方面加強示范。完成計算后,進一步提出問題:此運算過程類似于哪種運算?目的是想讓學(xué)生在類比多項式乘法的基礎(chǔ)上自己猜測提出例2給出的兩個公式,再由學(xué)生獨立完成證明,一方面這并不困難,另一方面培養(yǎng)了學(xué)生通過類比這一思維模式達到創(chuàng)新的目的。例3的主要作用是,在繼續(xù)鞏固性質(zhì)和運算律的同時,教給學(xué)生如何利用數(shù)量積來判斷兩個向量的垂直,是平面向量數(shù)量積的基本應(yīng)用之一,教學(xué)時重點給學(xué)生分析數(shù)與形的轉(zhuǎn)化原理。
為了使學(xué)生更好的理解數(shù)量積的含義,熟練掌握性質(zhì)及運算律,并能夠應(yīng)用數(shù)量積解決有關(guān)問題,再安排如下練習(xí):
1、 下列兩個命題正確嗎?為什么?
①、若≠0,則對任一非零向量,有·≠0.
②、若≠0,·=·,則=.
2、已知△ABC中,=, =,當(dāng)· <0或·=0時,試判斷△ABC的形狀。
安排練習(xí)1的主要目的是,使學(xué)生在與實數(shù)乘法比較的基礎(chǔ)上全面認識數(shù)量積這一重要運算,
通過練習(xí)2使學(xué)生學(xué)會用數(shù)量積表示兩個向量的夾角,進一步感受數(shù)量積的應(yīng)用價值。
活動六:小結(jié)提升與作業(yè)布置
1、本節(jié)課我們學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容是什么?
2、平面向量數(shù)量積的兩個基本應(yīng)用是什么?
3、我們是按照怎樣的思維模式進行概念的歸納和性質(zhì)的探究?在運算律的探究過程中,滲透了哪些數(shù)學(xué)思想?
4、類比向量的線性運算,我們還應(yīng)該怎樣研究數(shù)量積?
通過上述問題,使學(xué)生不僅對本節(jié)課的知識、技能及方法有了更加全面深刻的認識,同時也為下
一節(jié)做好鋪墊,繼續(xù)激發(fā)學(xué)生的求知欲。
布置作業(yè):
1、課本P121習(xí)題2.4A組1、2、3。
2、拓展與提高:
已知與都是非零向量,且+3 與7 -5垂直,-4與 7-2垂直求與的夾角。
在這個環(huán)節(jié)中,我首先考慮檢測全體學(xué)生是否都達到了“課標(biāo)”的基本要求,因此安排了一組教材中的習(xí)題,目的是讓所有的學(xué)生繼續(xù)加深對數(shù)量積概念的理解和應(yīng)用,為后續(xù)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。其次,為了能讓不同的學(xué)生在數(shù)學(xué)領(lǐng)域得到不同的發(fā)展,我又安排了一道有一定難度的問題供學(xué)有余力的同學(xué)選做。
六、教學(xué)評價設(shè)計
評價方式的轉(zhuǎn)變是新課程改革的一大亮點,課標(biāo)指出:相對于結(jié)果,過程更能反映每個學(xué)生的發(fā)展變化,體現(xiàn)出學(xué)生成長的歷程。因此,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的評價既要重視結(jié)果,也要重視過程。結(jié)合“課標(biāo)”對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的評價建議,對本節(jié)課的教學(xué)我主要通過以下幾種方式進行:
1、 通過與學(xué)生的問答交流,發(fā)現(xiàn)其思維過程,在鼓勵的基礎(chǔ)上,糾正偏差,并對其進行定
性的評價。
2、在學(xué)生討論、交流、協(xié)作時,教師通過觀察,就個別或整體參與活動的態(tài)度和表現(xiàn)做出評價,以此來調(diào)動學(xué)生參與活動的積極性。
3、 通過練習(xí)來檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)的效果,并在講評中,肯定優(yōu)點,指出不足。
4、 通過作業(yè),反饋信息,再次對本節(jié)課做出評價,以便查漏補缺。
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