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椭圆及其标准方程(第1课时)

编辑: 路逍遥 关键词: 高中数学 来源: 记忆方法网

【教学及培养目标】

 

双基:理解椭圆的定义,明确焦点、焦距的概念,掌握椭圆的标准方程的推导及椭圆的标准方程;进一步学习类比、数形结合的数学思想方法,理解坐标法及其应用.

 

能力:通过让学生积极参与,亲身经历椭圆定义和标准方程的获得过程,体验坐标法在处理几何问题中的优越性;在探索椭圆标准方程过程中,培养分析和概括能力.

 

【教材处理的建议】

 

重点:椭圆的定义和椭圆的标准方程.

 

难点:椭圆标准方程的推导与化简.

 

【教学技巧与辅助手段】

 

运用多媒体(ppt)和实物投影仪等辅助教学.

 

【教学探究过程】

 

一、创设问题情景、引出概念

 

首先用多媒体演示“神舟六号”飞船绕地球旋转运行的画面,并描绘出运行轨迹图.

 

探究一  “神舟七号”飞船绕地球旋转的轨迹是什么图形?(椭圆)

 

此外老师可以指出,在生活中,除椭圆外,还有抛物线、双曲线等例子.

 

再运用多媒体演示一个平面截圆锥的各种情形,向学生介绍“圆锥曲线”这个名称的来历.

 

教师指出:椭圆在实际生活中是很常见的,学习椭圆的有关知识也是十分必要的.

 

(说明:本环节由实际例子引入,让学生形成椭圆的感性认识,感受数学的应用价值,明白生活实践中有许多数学问题,数学来源于实践,同时培养学生学会用数学的眼光去观察周围事物的能力.)

 

二、引导学生探究尝试、归纳提炼形成概念

 

引导:曲线可以看作适合某种条件的点的集合或轨迹,那么椭圆是满足什么条件的点的轨迹呢?要想知道椭圆是满足什么条件的点的轨迹,首先要知道椭圆的几何特征.

 

学生实验:按课本上介绍的方法,学生用一块纸板,两个图钉,一根无弹性的细绳尝试画椭圆.

 

让学生自己动手画图,同桌相互切磋,探讨研究.(提醒学生:作图过程中要注意观察椭圆的几何特征,即椭圆上的点要满足怎样的几何条件?)

 

(说明:按学生的认识规律与心理特征,设置一系列递进的问题,让学生动手实践,在实验中引导学生自己观察椭圆上的点满足的几何条件,从而认识椭圆概念.)

 

启发、归纳出椭圆的定义:

 

平面内与两个定点F1,F2的距离之和等于常数(大于| F1F2|)的点的轨迹叫作椭圆,这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距

 

引导学生找定义的关键处:

 

①平面曲线;

 

②任意一点到两个定点的距离的和等于常数;

 

③常数大于| F1F2|.

 

(说明:实验中发现椭圆的几何特征,可以挖掘出椭圆定义的内涵,使得学生对椭圆的定义留下深刻印象.)

 

三、椭圆标准方程的推导

 

由老师带学生回忆圆的方程的建立过程,归纳求曲线方程的一般步骤:建系设点列出方程化简方程.建系一般应遵循简单、优化的原则.

 

(说明:温故而知新,类比圆的方程的建立过程,归纳出求曲线方程的一般步骤,为下一步学习做好铺垫.)

 

探究二  怎样建立坐标系,才能使求出的椭圆方程最为简单?

 

(说明:正确选取坐标系是建立曲线方程的关键之一,结合建立坐标系的一般原则── 利用曲线的几何特征,特别是对称性,可以使曲线方程简单化.可以从“对称美”、“简洁美”等角度作一定的点拨,最后让学生选择合理的坐标系.)

 

经学生讨论易得如下方案:

 

1.建系.取过焦点的直线为轴,线段的垂直平分线为轴,建立坐标系.

 

 

2.设点.设为椭圆上的任意一点,椭圆的焦距是().则.又设M与距离之和等于().

 

3.列式.依据椭圆的定义,有

 

 

,,

 

 

教师启发:这个方程形式复杂,应该化简.化简的目的是去掉根式,可两边平方.但这里有两个根式,如何平方更简捷?

 

引导学生得出:应该用移项平方,再移项再平方的方法.

 

(说明:在解决解析几何问题中,熟练运用代数变形技巧是十分重要的,学生常因运算能力不强而功亏一篑.在此应抓住机会加强运算技能的训练.)

 

4.化简.通过移项, 两次平方后得到:

 

              ,

 

 

两边同除以,得 .   (※)

 

由椭圆的定义可知,,即,

 

思考:观察上图,能从中找出表示的线段吗?由图可知,.令,那么(※)就是

 

.()

 

此即为椭圆的标准方程.它所表示椭圆的焦点在轴上,焦点是,中心在坐标原点的椭圆方程.

 

 

探究三:如果椭圆的焦点F1,F2在y轴上,线段F1F2的垂直平分线为x轴,a,b,c意义同上,椭圆的方程形式又如何?

 

学生讨论、交流,合情猜想可得,焦点变成,只要将方程中的调换,即可得(),它所表示的是焦点在轴上的椭圆标准方程.

 

要求学生课后推导验证.

 

(说明:发挥学生的直觉思维,类比得到焦点在轴上的椭圆的标准方程.)

 

引导学生注意理解以下几点:

 

① 在椭圆的两种标准方程中,都有的要求;

 

② 在椭圆的两种标准方程中,由于,所以可以根据分母的大小来判定焦点在哪一个坐标轴上;

 

③ 椭圆的三个参数之间的关系是,其中大小不确定.

 

四、研究例题、形成技能

 

例1 已知椭圆的两个焦点坐标分别是F1(0,-4),F2(0,4),椭圆上一点P到两焦点的距离之和等于10,求它的标准方程.

 

(先让学生分析解题思路.强调从定义、标准方程等基础知识出发考虑问题的重要性.)

 

解:因为椭圆的焦点在轴上,所以设它的标准方程为

 

    .

 

因为2a=10,2c=8,所以a=5,b=4.

 

所以,b2=a2-c2=52-42=9.

 

所以所求椭圆标准方程为.

 

例2 已知椭圆的两个焦点坐标分别是F1(-2,0)和F2(2, 0),过点P0(,),求它的标准方程.

 

(先让学生分析解题思路.除了强调从定义、标准方程等基础知识出发考虑问题的重要性外,还要注意引导学生分析本例与例1的不同点.)

 

解:因为椭圆的焦点在轴上,所以设它的标准方程为

 

 

 

由椭圆的定义知,

 

 

 ,

 

所以,.又,

 

所以,.

 

所以所求标准方程为.

 

另法:因为,

 

所以可设所求方程.将点P0(,)的坐标代入可求出,从而求出椭圆方程.

 

(说明:由两个例题可以总结椭圆方程有两种求法:其一由定义求出与,根据条件写出方程;其二是由a,b,c的关系和椭圆标准方程,由点在椭圆上的条件,用待定系数的办法得出方程.可以达到渗透求轨迹的常用方法的目的.另外要注意求方程的基本步骤.)

 

五、课堂形成性练习,即时反馈

 

1.写出适合下列条件的椭圆的标准方程:

 

(1)a=4,b=3,焦点在x轴;

 

(2)a=5,c=2,焦点在y轴上.

 

2.椭圆的焦距是        ,焦点坐标为         ;若CD为过左焦点的弦,则的周长为        .

 

六、知识整理,形成系统(由学生归纳)

 

1.椭圆的定义(注意几何特征和三个条件).

 

2.推导椭圆的标准方程(注意焦点的位置与方程形式的关系,直接法求轨迹方程).

 

3.求椭圆方程的方法(待定系数法求轨迹方程).

 

七、布置作业,巩固提高

 

1.课本P40.1-3.

 

2.小组合作自编题(总题数4个,可以填空、选择或解答题.要求说明编题的基本思路).

 

3.探索题:上网查询有关椭圆的几何作法,对不同的作法作比较,并研究交流其作法根据.


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