§2.4.1 平面向量数量积的物理背景及其含义教材分析:
教科书以物体受力做功为背景,引出向量数量积的概念,功是一个标量,它用力和位移两个向量来定义,反应在数学上就是向量的数量积。
向量的数量积是过去学习中没有遇到过的一种新的乘法,与数的乘法既有区别又有联系。教科书通过“探究”,要求学生自己利用向量的数量积定义推导有关结论。这些结论可以看成是定义的直接推论。
教材例一是对数量积含义的直接应用。 二、学情分析:
前面已经学习了向量的概念及向量的线性运算,这里引入一种新的向量运算——向量的数量积,教科书以物体受力做功为背景引入向量数量积的概念,既使向量数量积运算与学生已有知识建立了联系,又使学生看到数量积与向量模的大小有及夹角有关,同时与前面的向量运算不同,其计算结果不是向量而是数量。 三、三维目标: (一)知识与技能
1、学生通过物理中“功”等实例,认识理解平面向量数量积的含义及其物理意义,体会平面向量数量积与向量投影的关系。
2、学生通过平面向量数量积的3个重要性质的探究,体会类比
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与归纳、对比与辨析等数学方法,正确熟练的应用平面向量数量积的定义、性质进行运算。 (二)过程与方法
1、学生经历由实例到抽象到抽象的的数学定义的形成过程,性质的发现过程,进一步感悟数学的本质。 (三)情感态度价值观
1、学生通过本课学习体会特殊到一般,一般到特殊的数学研究思想。
2、通过问题的解决,培养学生观察问题、分析问题和解决问题的实际操作能力;培养学生的交流意识、合作精神;培养学生叙述表达自己解题思路和探索问题的能力. 四、教学重难点:
1、重点:平面向量数量积的概念、性质的发现论证; 2、难点:平面向量数量积、向量投影的理解; 五、教具准备:多媒体、三角板 六、课时安排:1课时 七、教学过程:
(一)创设问题情景,引出新课
问题:请同学们回顾一下,我们已经研究了向量的哪些运算?这些运算的结果是什么?
新课引入:本节课我们来研究学习向量的另外一种运算:平面向量的数量积的物理背景及其含义
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(二)新课:
1、探究一:数量积的概念
展示物理背景:视频“力士拉车”,从视频中抽象出下面的物理模型
背景的第一次分析:
问题:真正使汽车前进的力是什么?它的大小是多少?
答:实际上是力F在位移方向上的分力,即FCOS,在数学中我们给它一个名字叫投影。 “投影”的概念:作图
定义:|b|cos 叫做向量b在a方向上的投影.投影也是一个数量,不是向量;
2、背景的第二次分析:
问题:你能用文字语言表述“功的计算公式”吗?
wFSCOS分析:用文字语言表示即:力对物体所做的功,等于力
的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积;功是一个标量,它由力和位移两个向量来确定。这给我们一种启示,能否把“功”看成是这两个向量的一种运算结果呢?
平面向量数量积(内积)的定义:已知两个非零向量a与b,它们的夹角是θ,则数量|a||b|cos叫a与b的数量积,记作a·b,即有a·b = |a||b|cos(0≤θ≤π).并规定0与任何向量的数
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量积为0.
注: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.
3、向量的数量积的几何意义:
数量积a·b等于a的长度与b在a方向上投影|b|cos的乘积. 八、练习设计:
例1 已知|a|=5,|b|=4,a与b的夹角=60,求a·b
解:由向量的数量积公式得:(先复习特殊角度的余弦值)
1a·b=|a||b|cos=5×4×cos60=5×4×=10
2练习1已知|a|=8,|b|=6,①a与b的夹角为60,②a与b的夹角=0,求a·b;
0解:由向量的数量积公式得:
1①a·b=|a||b|cos=8×6×cos60=8×6×=24
2①a·b=|a||b|cos=8×6×cos0=8×6×1=48
归纳总结:由特殊到一般的数学思想得到:
性质(1) 当a与b同向时,a·b = ab;
b和aa 练习2已知|a|=1,|b|=2,当a与b的夹角为90时,求a·
0
解:根据向量夹角的概念和向量的数量积公式得:
①a·b=|a||b|cos=1×2×cos0=1×2×1=2
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②a·a=|a||b|cos =1×1×cos0=1×1×1=1
1、已知a12,b2,a与b的夹角为30,求a•b;归纳总结:⑵特别地aa常记作a,这时a = a ;
22022、已知a25,b4,a与b的夹角为45求a•b; ⑶a⊥b a·b= 0 ;
0练习4:
九、课堂小结:“1+3”
一个概念:数量积的定义a·b = |a||b|cos 三个性质:
1、当a与b同向时,a·b = ab; 2、特别地aa常记作a,这时a = a; 3、a⊥b a·b= 0 ; 作业: 基础作业:
课本109页 练习A,2,练习B,1、2 课后思考:向量的数量积运算满足哪些运算律? 十、板书设计
§2.4.1 平面向量数量积的物理背景及其含义 1、投影 2、向量的数量积公式 3、向量数量积的性质 例1 222 十一、教学反思
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