變化的快慢與變化率

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
2.1 變化的快慢與變化率
過(guò)程:
一、引入:
1、情境設(shè)置:(圖片)巍峨的珠穆朗瑪峰、攀登珠峰的隊(duì)員兩幅陡峭程度不同的圖片
2、問(wèn)題:當(dāng)陡峭程度不同時(shí),登山隊(duì)員的感受是不一樣的,如何用數(shù)學(xué)來(lái)反映山勢(shì)的
陡峭程度,給我們的登山運(yùn)動(dòng)員一些有益的技術(shù)參考呢?
3、引入:讓我們用函數(shù)變化的觀點(diǎn)來(lái)研討這個(gè)問(wèn)題。
二、例舉分析:
(一)登山問(wèn)題
例:如圖,是一座山的剖面示意圖:A是登山者的出發(fā)點(diǎn),H是山頂,登山路線(xiàn)用y=f(x)表示
問(wèn)題:當(dāng)自變量x表示登山者的水平位置,函數(shù)值y表示登山者所在高度時(shí),陡峭程度應(yīng)怎樣表示?
分析:1、選取平直山路AB放大研究

自變量x的改變量:
函數(shù)值y的改變量:
直線(xiàn)AB的斜率:
說(shuō)明:當(dāng)?shù)巧秸咭苿?dòng)的水平距離變化量一定( 為定值)時(shí),垂直距離變化量( )越大,則這段山路越陡峭;
2、選取彎曲山路CD放大研究
方法:可將其分成若干小段進(jìn)行分析:如CD1的陡峭程度可用直線(xiàn)CD1的斜率表示。(圖略)
結(jié)論:函數(shù)值變化量( )與自變量變化量 的比值 反映了山坡的陡峭程度。各段的 不同反映了山坡的陡峭程度不同,也就是登山高度在這段山路上的平均變化量不同。當(dāng) 越大,說(shuō)明山坡高度的平均變化量越大,所以山坡就越陡;當(dāng) 越小,說(shuō)明山坡高度的平均變化量小,所以山坡就越緩。
所以, ??高度的平均變化成為度量山的陡峭程度的量,叫做函數(shù)f(x)的平均變化率。
三、函數(shù)的平均變化率與應(yīng)用。
(一)定義:已知函數(shù) 在點(diǎn) 及其附近有定義,
令 ;
。
則當(dāng) 時(shí),比值
叫做函數(shù) 在 到 之間的平均變化率。
(二)函數(shù)平均變化率的應(yīng)用

例2. 某市2004年4月20日最高氣溫為33.4℃,而此前的兩天,4月19日和4月18日最高氣溫分別為24.4℃和18.6℃,短短兩天時(shí)間,氣溫“陡增”14.8℃,悶熱中的人們無(wú)不感嘆:“天氣熱得太快了!”但是,如果我們將該市2004年3月18日最高氣溫3.5℃與4月18日最高氣溫18.6℃進(jìn)行比較,我們發(fā)現(xiàn)兩者溫差為 15.1℃,甚至超過(guò)了14.8℃.而人們卻不會(huì)發(fā)出上述感嘆。這是什么原因呢?原來(lái)前者變化得“太快”,而后者變化得“緩慢”。

問(wèn)題:當(dāng)自變量t表示由3月18日開(kāi)始計(jì)算的天數(shù),T表示氣溫,記函數(shù) 表示溫度隨時(shí)間變化的函數(shù),那么氣溫變化的快慢情況應(yīng)當(dāng)怎樣表示?
分析:如圖:1、選擇該市2004年3月18日最高氣溫3.5℃與4月18日最高氣溫18.6℃進(jìn)行比較, ,由此可知 ;
2、選擇該市2004年4月18日最高氣溫18.60C與4月20日33.40C進(jìn)行比較,
,由此可知
結(jié)論:函數(shù)值的平均變化率 反映了溫度變化的劇烈程度。
各段的 不同反映了溫度變化的劇烈程度不同,也就是氣溫在這段時(shí)間內(nèi)的平均變化量不同。當(dāng) 越大,說(shuō)明氣溫的平均變化量越大,所以升溫就越快;當(dāng) 越小,說(shuō)明氣溫的平均變化量小,所以升溫就越緩。
(三)課堂練習(xí):
甲乙二人跑步路程與時(shí)間關(guān)系以及百米賽跑路程和時(shí)間的關(guān)系分別如圖
(1)(2)所示, 試問(wèn):(1)甲乙二人哪一個(gè)跑得快?
(2)甲乙二人百米賽跑,快到終點(diǎn)時(shí),誰(shuí)跑得比較快

四、瞬時(shí)變化率以及應(yīng)用:
例3:已知函數(shù) ,分別計(jì)算函數(shù)在下列區(qū)間上的平均變化率。
解:函數(shù) 的平均變化率計(jì)算公式為:
變化區(qū)間自變量改變量
平均變化率

(1,1.1)0.12.1
(1,1.01)0.012.01
(1,1.001)0.0012.001
(1,1.0001)0.00012.0001
………
  結(jié)論:當(dāng)時(shí)間間隔越來(lái)越小( 趨于0)時(shí),平均變化率趨于常數(shù)2

 例4:一個(gè)小球自由下落,它在下落3秒時(shí)的速度是多少?
   解:自由落體的運(yùn)動(dòng)公式是 (其中g(shù)是重力加速度).
當(dāng) 時(shí)間增量 很小時(shí),從3秒到(3+ )秒這段時(shí)間內(nèi),小球下落的快慢變化不大. 
因此,可以用這段時(shí)間內(nèi)的平均速度近似地反映小球在下落3秒時(shí)的速度.
從3秒到(3+ )秒這段時(shí)間內(nèi)位移的增量:

從而, .
結(jié)論: 越小, 越接近29.4米/秒
當(dāng) 無(wú)限趨近于0時(shí), 無(wú)限趨近于29.4米/秒.
(一)定義:
設(shè)函數(shù) 在 附近有定義,當(dāng)自變量在 附近改變 時(shí),
函數(shù)值相應(yīng)地改變
如果當(dāng)時(shí),平均變化率 趨近于一個(gè)常數(shù) ,
則數(shù)稱(chēng)為函數(shù) 在點(diǎn) 處的瞬時(shí)變化率。
(二)函數(shù)瞬時(shí)變化率的應(yīng)用:
例:設(shè)一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)方程是: ,其中 是初速度,時(shí)間單位為s,求:t=2s時(shí)的瞬時(shí)速度(函數(shù)s(t)的瞬時(shí)變化率)。

五、課堂小結(jié):


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaoer/62284.html

相關(guān)閱讀:平均變化率