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人教版数学平面向量的数量积教学设计
2025-09-24 00:15:05 责编:小OO
文档
数学学科必修4模块第二单元教学设计方案

第七学时~第八学时:第二方案

2.4.1 平面向量数量积的物理背景及定义

一、教学目标

1.知识与技能:

掌握平面向量的数量积的定义、运算率及其物理意义

2.过程与方法:

(1)通过向量数量积物力背景的了解,体会物理学和数学的关系

(2)通过向量数量积定义的给出,体会简单归纳与严谨定义的区别

(3)通过向量数量积分配率的学习,体会类比,猜想,证明的探索式学习方法

3.情感、态度与价值观:

通过本节探究性学习,让学生尝试数学研究的过程。

二、教学重点、难点

重点:平面向量数量积的定义

难点:数量积的性质及运算率

三、教学方法:

探究性设计方法,提出问题,创设情境,引导学生参与教学过程

四、教学过程

教学环节教学内容师生互动设计意图
引入以物理学中的做功为背景引入

问题:观察讨论做功的公式中左右两端的量分别是什么量?什么影响了功的大小?如何精确的给出数学中的定义?

力做的功:W = |F| |s|cos , 是F与s的夹角

教师提出问题,学生思考由旧知识引出新内容;同时联系物理学和数学,理解具体和一般的关系
定义形成问题:给 一个精确定义

问题:定义向量的一种乘积运算,使得做功公式符合这种运算

一、两个非零向量夹角的概念

已知非零向量与,作=,=,则∠AOB=θ(0≤θ≤π)叫与的夹角

说明:

(1)当θ=0时,与同向;

(2)当θ=π时,与反向;

(3)当θ=时,与垂直,记⊥;

(4)注意在两向量的夹角定义,两向量必须是同起点的范围0 ≤ ≤180 

C

二、平面向量数量积(内积)的定义:

已知两个非零向量与,它们的夹角是θ,则数量||||cos 叫与的数量积,记作 ,即有  = ||||cos ,(0≤θ≤π)并规定与任何向量的数量积为0

教师引导学生,

注意:

1.两向量必须同起点;

2. 的取值范围;

3.数量积的定义公式形式;

4.注意特殊向量零向量

让学生自己体会数学的概括性、严谨性及可操作性
定义深化问题:根据向量数量积的定义进行变形分析,总结性质(考虑特殊情况)

结论:两个向量的数量积的性质:

设、为两个非零向量,是与同向的单位向量

1、  =   =||cos 

2、     = 0

3、   = ||2或

4、cos  =

5、| | ≤ ||||

问题:在以往接触的实数运算中,有很多运算率,结合实数乘法的运算率谈谈平面向量数量积的运算率

问题:数量积满足乘法交换率、分配率、结合率、消去率吗?

如何验证。

结论:向量数量积满足的运算率:

学生自己回顾、探索、根据已有知识得到问题的答案养成学生自己动脑、动手探索总结的习惯
应用举例例1、已知||=5,||=4,<,>=,求·

练习1、 已知||=3,||=6,当①∥,②⊥,③与的夹角是60°时,分别求·

练习2、判断正误,并简要说明理由(若易混淆可调整顺序)

1·=;②0·=0;③-=;④|·|=||||;⑤若≠,则对任一非零有·≠0;⑥·=0,则与中至少有一个为;⑦对任意向量,,都有(·)=(·);⑧与是两个单位向量,则

例2、求证:

(1).;

(2).;

(3).

例3、ABC为等腰直角三角形,且斜边AC=,求的值

练习:P109 练习A(分组做)

学生自己动手简单应用以及总结数量积的运算规律(类比多项式的运算)让学生由理论到实际操作,逐步熟悉、深入
课堂小结1.平面向量的数量积的定义、性质及相关注意事项;

2.平面向量的数量积的运算性质(注意结合率和消去率不成立)

3.对于平面向量的几种运算进行比较总结

让学生写出基本框架,然后添加具体内容进一步体会数学的严谨性,培养学生思考的能力和习惯
作业1、看书反思本节内容;

2、P111 练习A---1、2、3

        练习B---2

养成学生看书的习惯
2.4.2 向量数量积的坐标运算 

一、教学目标

1.知识与技能:

掌握平面向量的数量积坐标运算及应用

2.过程与方法:

(1)通过平面向量数量积的坐标运算,体会向量的代数性和几何性;

(2)从具体应用体会向量数量积的作用 

3.情感、态度与价值观:

学会对待不同问题用不同的方法分析的态度

二、教学重点、难点

重点:向量垂直的坐标表示的充要条件,及向量的长度、距离和夹角公式

难点:条件和公式的应用

三、教学方法

用学过的知识带动学生探求新知识

四、教学过程

教学环节教学内容师生互动设计意图
复习引入平面向量基本定理及向量的坐标表示

向量数量积的定义及性质、运算率

学生思考回答上节课内容温故知新
定义形成向量具有几何性和代数性,上节课根据向量的几何性定义出了数量积的运算,并掌握了运算率及性质。那么这一定义如何由它的代数性反映出来?

  那么向量数量积的性质如何由它的坐标表示出来?

结论:已知两个非零向量,

从中总结出三个公式(向量的长度、距离、夹角公式)及一个条件(向量垂直的充要条件)

向量的长度、距离和夹角公式

(1)设,则或(长度公式)

(2)如果表示向量的有向线段的起点和终点的坐标分别为、,那么(距离公式)

(3) cos  =()(夹角公式)

向量垂直的充要条件

设,,

则    

教师引导学生,从向量的坐标出发,根据数量积的定义推导出数量积的坐标运算 。从而很容易推导出三个公式和一个条件

让学生自己联系旧知识推导新内容,体会自己创作的乐趣
定义深化对于从前的射影的概念,我们进行重新的认识

向量在轴上的正射影:

作图

            

定义:||cos 叫做向量在所在轴上的正射影

正射影也是一个数量,不是向量;当 为锐角时正射影为正值;当 为钝角时正射影为负值;当 为直角时正射影为0;当  = 0 时正射影为||;当  = 180 时正射影为 ||

挖掘向量在轴上的正射影的定义,和我们这两节的向量数量积有什么关系?(或找出其本质)

练习:P108  例1

学生主导发现问题,教师引导提出和解决问题

注意:射影是可正可负可为零的

教学中,学生不太容易理解的,也不经常用到的概念,变作例题形式有利于加深印象
应用举例例1.已知=(3,-1),=(1,-2),求,||,||,<,>

例2.求证菱形的两条对角线互相垂直.

练习.已知点A(1,2),B(2,3),C(-2,5),求证

例3.已知点A(1,2),B(3,4),C(5,0),求的正弦值

练习.已知=(3,4),求:(1)的单位向量;

(2)与垂直的单位向量;(3)与平行的单位向量

主要体会向量代数运算的方便和简便,以及几何性质的直观熟练准确的运用向量数量积进行运算,并对某些结论性的内容有所了解

课堂小结 1.数量积的定义、性质、运算率

 2.几种特殊情况的讨论(注意事项)

教师提出问题:向量的运算已经接触到了加法、减法、数乘及数量积的运算,那么它们的区别和联系是什么?尤其是数乘和数量积的运算,同是乘法,有何区别?

主要学生总结,教师不做过多引导让学生掌握最主要的内容;

让大多数学生知道还有某些注意事项

作业1、看书总结平面向量数量积的注意事项(分别从定义、运算率、性质、与数乘的区别总结)

2、总结一些你认为很有用的式子(可以从例题、习题总结)

3、P115练习B---2(1)(2)、3

        练习A---1(1)(2)

        习题A---2

        习题B---4

 注意:

1、找向量夹角时,向量必须同起点;

2、定义中注意垂直时数量积为0;

3、两个向量的数量积称为内积,写成a b;符号“· ”在向量运算中既不能省略,也不能用“×”

4、数量积不满足结合率和消去率:

在实数中,若a 0,且a b=0,则b=0;但是在数量积中,若a 0,且a b=0,不能推出b=0因为其中cos 有可能为0

已知实数a、b、c(b 0),则ab=bc   a=c但是a b = b c a = c

在实数中,有(a b)c = a(b c),但是(a b)c   a(b c)

5、两个向量的数量积是一个实数,不是向量,符号由cos 的符号所决定下载本文

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