一、教材分析
1.教學(xué)內(nèi)容
《點(diǎn)到直線的距離》是全日制普通高級中學(xué)教科書(必修·人民教育出版社)第二冊(上),“§7.3兩條直線的位置關(guān)系”的第四節(jié)課,主要內(nèi)容是點(diǎn)到直線的距離公式的推導(dǎo)過程和公式應(yīng)用.
2.地位與作用
本節(jié)對“點(diǎn)到直線的距離”的認(rèn)識(shí),是從初中平面幾何的定性作圖,過渡到了高中解析幾何的定量計(jì)算,其學(xué)習(xí)平臺(tái)是學(xué)生已掌握了直線傾斜角、斜率、直線方程和兩條直線的位置關(guān)系等相關(guān)知識(shí).對本節(jié)的研究,為以后直線與圓的位置關(guān)系和圓錐曲線的進(jìn)一步學(xué)習(xí),奠定了基礎(chǔ),具有承上啟下的重要作用.
二、目標(biāo)分析
1.學(xué)情分析
我校高二年級學(xué)生已掌握了三角函數(shù)、平面向量等有關(guān)知識(shí),具備了一定的利用代數(shù)方法研究幾何問題的能力.我班學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)比較扎實(shí)、思維較活躍,但處理抽象問題的能力還有待進(jìn)一步提高.
2.教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念以及前面對教材、學(xué)情的分析,我制定了如下教學(xué)目標(biāo).
【知識(shí)技能】
⑴ 理解點(diǎn)到直線的距離公式的推導(dǎo)過程;
⑵ 掌握點(diǎn)到直線的距離公式;
⑶ 掌握點(diǎn)到直線的距離公式的應(yīng)用.
【數(shù)學(xué)思考】
⑴ 通過探索點(diǎn)到直線的距離公式的推導(dǎo)過程,滲透算法的思想;
⑵ 通過自學(xué)教材上利用直角三角形的面積公式的推導(dǎo)過程,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)閱讀能力;
⑶ 通過靈活運(yùn)用公式的過程,提高學(xué)生類比化歸、數(shù)形結(jié)合的能力.
【解決問題】
由探索點(diǎn)到直線的距離,推廣到探索點(diǎn)到直線的距離的過程中,使學(xué)生體會(huì)由特殊到一般、從具體到抽象的數(shù)學(xué)研究方法,并使學(xué)生在經(jīng)歷反饋練習(xí)的過程中,進(jìn)一步提高靈活運(yùn)用公式,解決問題的能力.
【情感態(tài)度】
結(jié)合現(xiàn)實(shí)模型,將教材知識(shí)和實(shí)際生活聯(lián)系起來,使學(xué)生感受數(shù)學(xué)的實(shí)用性,有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣.
3.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
為更好地完成教學(xué)目標(biāo),本課教學(xué)重點(diǎn)設(shè)置為:
【重點(diǎn)】
⑴ 點(diǎn)到直線的距離公式的推導(dǎo)思路分析;
⑵ 點(diǎn)到直線的距離公式的應(yīng)用.
【難點(diǎn)】
點(diǎn)到直線的距離公式的推導(dǎo)思路和算法分析.
【難點(diǎn)突破】
本課在設(shè)計(jì)上采用了由特殊到一般、從具體到抽象的教學(xué)策略.利用類比歸納的思想,由淺入深,讓學(xué)生自主探究,分析、整理出推導(dǎo)公式的不同算法思路.同時(shí),借助于多媒體的直觀演示,幫助學(xué)生理解,并通過逐步深入的課堂練習(xí),師生互動(dòng)、講練結(jié)合,從而突出重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn).
三、教學(xué)方法
根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況、認(rèn)知特點(diǎn),本課采用類比發(fā)現(xiàn)式教學(xué)模式.從學(xué)生熟知的實(shí)際生活背景出發(fā),通過由特殊到一般、從具體到抽象的課堂教學(xué)方式,引導(dǎo)學(xué)生探索點(diǎn)到直線的距離的求法.讓學(xué)生在合作交流、共同探討的氛圍中,認(rèn)識(shí)公式的推導(dǎo)過程及知識(shí)的運(yùn)用,進(jìn)一步提高學(xué)生幾何問題代數(shù)化的數(shù)學(xué)能力.
四、過程設(shè)計(jì)
結(jié)合教材知識(shí)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo),本課分為以下四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié).
環(huán)節(jié)1 創(chuàng)設(shè)情境
在教學(xué)環(huán)節(jié)1中,以學(xué)生熟知的地質(zhì)勘探、鐵軌寬度、人離高壓電線的安全距離等生活圖片的欣賞,以及一個(gè)具體實(shí)例:當(dāng)火車在高速行駛時(shí),如果旅客離鐵軌中心的距離小于的安全距離時(shí),就可能被吸入車輪下而發(fā)生危險(xiǎn).創(chuàng)設(shè)情景,讓學(xué)生直觀感受幾何要素——“點(diǎn)到直線的距離”,從而有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.
(設(shè)計(jì)意圖:以學(xué)生熟悉的實(shí)際生活為教學(xué)背景,引入新課,有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.)
那么“應(yīng)該如何求點(diǎn)到直線的距離呢?”帶著這個(gè)問題,教學(xué)進(jìn)入環(huán)節(jié)2.
環(huán)節(jié)2 點(diǎn)到直線的距離公式的推導(dǎo)過程
首先,由學(xué)生回答,初中有關(guān)“點(diǎn)到直線的距離”的定義:過點(diǎn)作直線的垂線,垂足為點(diǎn),線段的長度叫做點(diǎn)到直線的距離.
(設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)舊知,為新課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ).)
接著,師生共同探討如何求點(diǎn)到直線的距離.由于點(diǎn)和直線處在一般位置,所以公式的推導(dǎo)過程含有字母運(yùn)算,比較抽象.為幫助學(xué)生更好地理解,可以補(bǔ)充兩個(gè)由淺入深的具體問題,為后面推廣到一般情況作好鋪墊.
問題1 如何求點(diǎn)到直線的距離?
補(bǔ)充的問題1,由于點(diǎn)和直線的位置非常特殊,所以學(xué)生容易回答,應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生利用多種解法解決本問.
方法① 利用定義
由于本課之前,學(xué)生已掌握了兩條直線交點(diǎn)的求法等知識(shí),所以容易通過定義,將點(diǎn)到直線的距離,轉(zhuǎn)化為點(diǎn)、垂足兩點(diǎn)之間距離來解決.
解:過點(diǎn)作的垂線,設(shè)垂足為
方法② 利用直角三角形的面積公式
結(jié)合圖形,學(xué)生也能利用面積構(gòu)造法來解決,這一方法的難點(diǎn)是如何添作輔助線.教學(xué)時(shí)給予提示:由垂直條件,可以聯(lián)想到三角形的高或直角三角形等相關(guān)知識(shí).
解:過點(diǎn)作的垂線,交點(diǎn)為點(diǎn)在Rt
方法③ 利用三角函數(shù)
根據(jù)定義作出圖象后,由于涉及到Rt和直線傾斜角,學(xué)生容易聯(lián)想利用三角函數(shù)知識(shí)解決問題.
解:過點(diǎn)作的垂線,垂足為
方法④ 利用函數(shù)的思想
在初中,學(xué)生已初步認(rèn)識(shí)了點(diǎn)到直線的距離的幾何特征:連接直線外一點(diǎn)與直線上任意點(diǎn),所得線段中垂線段最短.以此為背景,學(xué)生可能通過函數(shù)的思想來解決.
解:設(shè)直線上的點(diǎn),則
當(dāng)時(shí),取得等號(hào),即此時(shí)點(diǎn)
對于問題1,學(xué)生可能提供的解法不完全,我要引導(dǎo)學(xué)生補(bǔ)充完整.改變點(diǎn)和直線的位置,引出補(bǔ)充問題2.
問題2 如何求點(diǎn)到直線的距離?
組織學(xué)生類比問題1,獨(dú)立思考本問的解決方法.在課堂上只要求學(xué)生說明解法思路,而不要求解題過程.
(設(shè)計(jì)意圖:為了推導(dǎo)點(diǎn)到直線的距離公式,學(xué)生會(huì)面臨比較抽象的字母運(yùn)算.通過補(bǔ)充兩個(gè)由淺入深的具體問題,使學(xué)生能夠類比思考,解決當(dāng)點(diǎn)和直線處在一般位置時(shí),點(diǎn)到直線的距離的求法.)
在解決問題1、2的基礎(chǔ)上,將點(diǎn)和直線的位置推廣到一般情況,進(jìn)一步提出問題3.
問題3 如何求點(diǎn)到直線()的距離?
方法① 利用定義的推導(dǎo)方法
通過前面兩個(gè)補(bǔ)充問題,學(xué)生已經(jīng)積累了一些求點(diǎn)到直線距離的經(jīng)驗(yàn)和方法,學(xué)生可能會(huì)類比考慮利用定義,將點(diǎn)到直線的距離轉(zhuǎn)化為點(diǎn)與垂足,兩點(diǎn)之間距離來處理.這種方法雖然思路自然,但運(yùn)算較繁瑣,所以只要求學(xué)生結(jié)合教材,說明算法步驟、明確算法框圖,而不要求推導(dǎo)過程.盡管在前面的學(xué)習(xí)中,學(xué)生已掌握了兩條直線垂直的充要條件,但學(xué)生仍然可能忽略,這一前提條件,而直接得到與垂直直線的斜率為.我要加以糾正,并強(qiáng)調(diào)對于的特殊情況,可以結(jié)合圖象直接得出結(jié)論,所以在算法中暫不考慮.
方法② 利用直角三角形的面積公式的的推導(dǎo)方法
學(xué)生也可能類比補(bǔ)充問題1、2中,添作輔助線的方式,構(gòu)造直角三角形,通過面積構(gòu)造法解決問題.對于這種方法,由于教材已經(jīng)給出了推導(dǎo)過程,所以學(xué)生代表可以只說明算法步驟.與傳統(tǒng)教材相比,新教材更關(guān)注學(xué)生思維能力的培養(yǎng),淡化形式、注重實(shí)質(zhì).由于新教材刪減了一些同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式,所以舊教材利用三角函數(shù)的方法推導(dǎo)公式就顯得繁雜,教科書選擇的借助直角三角形的面積公式推導(dǎo)公式的方法,簡潔、明了.所以,可以讓學(xué)生根據(jù)算法框圖,自學(xué)教材的推導(dǎo)過程,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)閱讀能力.在此過程中,應(yīng)該提醒學(xué)生注意Rt三邊邊長的求法.
方法③ 利用平面向量的推導(dǎo)方法
由于在前面直線方程的學(xué)習(xí)中,教材引入了直線方向向量的概念,并運(yùn)用了向量的有關(guān)知識(shí)討論直線的一些問題.所以我班部分思維能力較強(qiáng)的學(xué)生,可能會(huì)提出利用向量知識(shí)推導(dǎo)公式,我要給予肯定.盡管這種方法具有一定難度,但根據(jù)我班學(xué)生思維能力較強(qiáng)的特點(diǎn),可以先引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)向量有關(guān)知識(shí),使學(xué)生明確向量數(shù)量積的兩種表示方式及其幾何意義,再結(jié)合圖象,師生互動(dòng),共同討論得出,利用向量數(shù)量積推導(dǎo)公式的算法步驟、算法框圖.在這一過程中,學(xué)生可能會(huì)遇到,無法表示與直線垂直的向量的坐標(biāo)的困難,我給予提示:可以借助于,向量與直線的方向向量互相垂直的充要條件來解決.對于這種方法的具體推導(dǎo)過程,要求學(xué)生課后,在自學(xué)教材閱讀材料“向量與直線”的基礎(chǔ)上,作為思考作業(yè)完成.這種利用向量的算法,為今后在立體幾何中,利用這種方法得到點(diǎn)到平面的距離公式奠定了基礎(chǔ).
(設(shè)計(jì)意圖:在點(diǎn)到直線的距離公式的推導(dǎo)過程中,通過問題獲得知識(shí),讓學(xué)生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題——提出問題——解決問題”的過程,使學(xué)生感受到用坐標(biāo)的方法研究幾何問題是一種重要的數(shù)學(xué)方法.由于點(diǎn)和直線處在一般位置,所以公式的推導(dǎo)中會(huì)涉及字母運(yùn)算,比較抽象.為幫助學(xué)生理清思路,在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)了算法的思想,讓學(xué)生在明確算法步驟和算法框圖的前提下,再進(jìn)行有效的公式證明和自學(xué)閱讀.)
點(diǎn)到直線的距離公式
點(diǎn)到直線(其中)的距離
在學(xué)生通過多種方法推導(dǎo)得出公式后,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)公式的形式特點(diǎn),記憶公式.同時(shí)強(qiáng)調(diào):當(dāng)時(shí),公式仍然適用,也可以結(jié)合圖象直接求出結(jié)論.
在此基礎(chǔ)上,要求學(xué)生利用公式計(jì)算補(bǔ)充問題1、2,并與前面的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,前后呼應(yīng),使學(xué)生體會(huì)運(yùn)用公式計(jì)算的簡便性.點(diǎn)到直線的距離公式的應(yīng)用是本課的一個(gè)重點(diǎn),為了強(qiáng)化學(xué)生對公式的記憶和運(yùn)用,教學(xué)進(jìn)入環(huán)節(jié)3.
環(huán)節(jié)3 點(diǎn)到直線的距離公式的應(yīng)用
在本環(huán)節(jié),我安排了三個(gè)典型例題.其中例1是引用教材,由于例題中所給直線的方程已經(jīng)是一般式,所以學(xué)生容易忽略運(yùn)用公式的前提:首先應(yīng)將直線方程化為一般式,在確定了系數(shù)的值之后,再代入公式進(jìn)行計(jì)算.這一點(diǎn)對于直線方程中含參數(shù)的問題尤為重要.為了強(qiáng)調(diào)運(yùn)用公式的這一前提條件,我在例1中補(bǔ)充設(shè)置了⑶、⑷兩個(gè)小問.
例1 求點(diǎn)到下列直線的距離:
⑴ ⑵
⑶ 、取
(設(shè)計(jì)意圖:通過例題練習(xí),強(qiáng)化學(xué)生對公式的記憶和應(yīng)用.同時(shí),“代入公式計(jì)算前,首先應(yīng)將直線方程化為一般式,以便確定系數(shù)的值”是學(xué)生在應(yīng)用公式中,容易忽略的環(huán)節(jié).將這一薄弱環(huán)節(jié)設(shè)置在補(bǔ)充例題中,使學(xué)生在“錯(cuò)誤體驗(yàn)”加深記憶,以期達(dá)到強(qiáng)化訓(xùn)練的目的.)
在解決了例1的基礎(chǔ)上,由淺入深,補(bǔ)充了直線方程含有參數(shù)的例2,進(jìn)一步提高學(xué)生靈活運(yùn)用公式的能力.
例2 ⑴ 已知點(diǎn)到直線的距離為,求的值;
⑵ 已知點(diǎn)到直線的距離為,求的值.
由于例2的兩個(gè)問題中,直線方程所含參數(shù)都具有明顯的幾何意義:一個(gè)表示直線的斜率,另一個(gè)表示直線在軸上的截距.所以解出參數(shù)的值后,在“幾何畫板”中,以數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的形式,通過度量進(jìn)行操作確認(rèn).其中⑴隨直線的不斷變化,學(xué)生可觀察點(diǎn)到直線距離的度量值、直線斜率的度量值的變化趨勢.當(dāng)時(shí),可發(fā)現(xiàn)此時(shí)兩條直線的斜率的度量值,與計(jì)算結(jié)果吻合.同時(shí),度量出,說明點(diǎn)落在兩條直線所成角的角平分線上(如圖1);在⑵中,學(xué)生可觀察點(diǎn)到直線距離的度量值、直線在軸上截距的變化趨勢.當(dāng)時(shí),直線在軸上的截距的度量值,也與計(jì)算結(jié)果吻合(如圖2).本例既考察了學(xué)生對公式的掌握情況,又為下節(jié)課對稱問題和直線系的研究設(shè)下伏筆,并由問題⑵中兩平行線間距離為,引出教材的例題.
圖 圖2
(設(shè)計(jì)意圖:點(diǎn)到直線距離公式的應(yīng)用,是本課的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容.在例1的基礎(chǔ)上,增補(bǔ)直線方程含有參數(shù)的例2,進(jìn)一步提高學(xué)生靈活運(yùn)用公式的能力.在幾何畫板的軟件平臺(tái)中,通過數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生感受在利用代數(shù)方法研究幾何問題后,再回歸幾何本身的重要性.)
例3 求平行線和的距離.
教材上采用了類比化歸的思想,將兩平行直線之間的距離,轉(zhuǎn)化為點(diǎn)到直線的距離來解決問題.由于兩平行線間的距離處處相等,所以教材選擇了一條直線上的特殊點(diǎn),便于簡化計(jì)算.學(xué)生可能會(huì)提出如果在直線上任選一點(diǎn)能否得到這兩條平行線之間的距離的問題,由此引出了教材的習(xí)題15.根據(jù)課堂剩余時(shí)間,此題作為機(jī)動(dòng)練習(xí).
此時(shí),本課教學(xué)任務(wù)已基本完成,為進(jìn)一步鞏固知識(shí),教學(xué)進(jìn)入環(huán)節(jié)4.
(設(shè)計(jì)意圖:緊扣教材,讓學(xué)生體會(huì)類比化歸的思想方法,同時(shí),為課后作業(yè)中推導(dǎo)兩平行線之間的距離公式,設(shè)下伏筆.)
環(huán)節(jié)4 課堂總結(jié)
由學(xué)生自主歸納、總結(jié)本節(jié)課所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,教師加以補(bǔ)充說明.
⑴ 點(diǎn)到直線的距離公式的推導(dǎo)中不同的算法思路;
⑵ 點(diǎn)到直線的距離公式;
⑶ 點(diǎn)到直線的距離公式的應(yīng)用前提條件.
(設(shè)計(jì)意圖:通過小結(jié),使學(xué)生本節(jié)所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化、條理化,進(jìn)一步鞏固知識(shí),明確方法.)
課后作業(yè)
① 在自學(xué)教材閱讀材料“向量與直線”后,利用向量的方法證明點(diǎn)到直線的距離公式;
② 教材 13、14、16
板書設(shè)計(jì)
五、教學(xué)反思
根據(jù)教學(xué)經(jīng)歷和學(xué)生的反饋信息,我對本課有如下五點(diǎn)反思:
1.對于這一節(jié)內(nèi)容,有兩種不同的處理方式:一種是讓學(xué)生理解、記憶公式,直接應(yīng)用而不講公式的探尋過程,這樣的處理不利于我校學(xué)生數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng);二是本課方式,通過強(qiáng)調(diào)對公式的探索過程,提高學(xué)生利用代數(shù)方法處理幾何問題的能力;
2.點(diǎn)到直線的距離的推導(dǎo)過程,含有比較抽象的字母運(yùn)算.如果沒有整體算法步驟的分析,學(xué)生的思路會(huì)缺乏連貫性,所以本課重點(diǎn)分析了三種算法思想:利用定義的算法、利用直角三角形面積的算法、利用平面向量的算法.讓學(xué)生在明了算法步驟的前提下,再進(jìn)行有效的公式推導(dǎo)和自學(xué)閱讀;
3.向量是一種重要的運(yùn)算工具,根據(jù)我班學(xué)生的實(shí)際,本課涉及了利用向量的數(shù)量積推導(dǎo)點(diǎn)到直線的距離公式的方法.實(shí)際上,在以后立體幾何的學(xué)習(xí)中,還將利用這種算法思路得到點(diǎn)到平面的距離公式.又由于這種方法在思維上有一定的難度,所以,我根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況,提出了分層要求:基本要求是能夠理解教材所給的推導(dǎo)方法,并能夠應(yīng)用公式,較高要求是能夠利用向量的方法推導(dǎo)點(diǎn)到直線的距離公式;
4.現(xiàn)代數(shù)學(xué)認(rèn)為“幾何是可視邏輯”,所以我重視在補(bǔ)充的例題中,突出幾何直觀和數(shù)形結(jié)合的思想方法;
5.學(xué)生在練習(xí)中的“錯(cuò)誤體驗(yàn)”將會(huì)有助于加深記憶,所以我重視在學(xué)生應(yīng)用公式中容易忽略的環(huán)節(jié),并在補(bǔ)充的例題中給予了設(shè)置,以期達(dá)到強(qiáng)化訓(xùn)練的目的.
本文來自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/172745.html
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