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视频课题：高中数学人教A版必修24.2.1直线与圆的位置关系-天津
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高中数学人教A版必修24.2.1直线与圆的位置关系-天津市五十一中学教案
《直线与圆的位置关系》教学设计
（人教A版高中课标教材数学必修2第四章4.2节）
直线与圆的位置关系
一、教学内容解析
本节课是《普通高中课程标准实验教科书》（人民教育出版社 课程教材研究所，中学数学课程教材研究开发中心编著）必修2中第四章《圆与方程》第二节“直线、圆的位置关系”的第一课时，它是在学生已经掌握“直线的方程”和“圆的方程”的基础上，进一步研究直线与圆的位置关系．
17世纪初期，笛卡尔发明了坐标系，人们开始在坐标系的基础上，用代数方法研究几何问题．上一章，我们学习了直线与方程．知道在直角坐标系中，直线可以用方程表示，通过方程，可以研究直线间的位置关系，直线与直线的交点等问题．本章在上一章的基础上，将继续用坐标法探究圆的几何特征，建立它的方程，通过方程研究它的简单性质，并用坐标法解决一些与圆有关的简单几何问题和实际问题，如直线与圆、圆与圆的位置关系等问题，进一步让学生感受数形结合的基本思想方法，形成用代数方法解决几何问题的能力．
解析几何是数学的一个重要分支，它沟通了数学内数与形、代数与几何等最基本对象之间的联系．本节课将研究直线与圆的位置关系，它的核心内容是如何借助直线的方程和圆的方程来判断直线与圆的位置关系，通过学习让学生掌握两种判断方法．一种方法，根据学生初中学习直线与圆相交、相切、相离的定义的基础上，将直线的方程与圆的方程联立方程组，通过讨论方程组的解的不同情况来判断．本方法主要突出坐标法的思想且具有一般性，可类比地推广到对椭圆、双曲线、抛物线同类问题的研究中．另一种方法，根据学生初中学习的直线与圆三种位置关系的判定，即利用圆心到直线的距离与半径比较．该方法，涉及到把点与坐标、直线与方程联系起来，实现空间形式与数量关系的结合．需要特别指出的是：该方法属圆的个性范畴，不能推广．通过分析不难看出，“直线与圆的位置关系”起到了承上启下的重要作用．
直线与圆的位置关系这一内容，蕴含着丰富的数学思想．首先，直线与圆的位置这一几何特征，是通过点的坐标和直线、圆的方程来研究，体现了数形结合的思想方法．这在学习直线的方程、圆的方程时，学生已经接触过，结合本节课内容，可以进一步加强对数形结合思想方法的理解，发挥从“数”和“形”两个方面共同分析解决问题的优势．其次，从本节课知识的研究过程来看，由“几何问题（位置关系）”到“代数问题（坐标、方程、点到直线的距离公式、联立方程组等），再到“几何问题（分析代数结果的几何含义）”，充分体现了由“形”到“数”，再由“数”到“形”的转化过程，是转化思想的具体应用．再有，通过具体例子判断直线与圆的位置关系，来归纳总结判断直线与圆位置关系的方法，充分体现了由特殊到一般的思想方法．
因此，本节课的教学重点：直线与圆的位置关系及判断方法；坐标法的基本思想．
二、教学目标设置
（一）教学目标
1．掌握直线与圆的三种位置关系；熟练掌握判断位置关系的两种方法；能够解决一些简单的与直线与圆位置关系相关的问题．
2．（1）通过本节课的学习，让学生经历操作、观察、探索、总结直线与圆位置关系的判断方法的过程，从而培养学生观察、比较、概括的逻辑思维能力；（2）通过本节课的学习，要让学生经历如下过程：将几何问题代数化，用代数的语言描述几何要素及其关系，进而将几何问题转化为代数问题，处理代数问题，分析代数结果的几何含义，最终解决几何问题，要帮助学生不断地体会“数形结合”、“转化”和“由特殊到一般”的数学思想方法．
3．激发学生的求知欲和学习兴趣，培养学生积极探索、发现新知识、总结规律的能力，解题时养成归纳总结的良好习惯．
（二）目标解析
1．学生在初中已经学习了直线与圆相交、相切、相离的定义和判定，但只停留在结论层面．本节课将在这个基础上，结合学生掌握的直线、圆的方程来探究直线与圆位置关系的两种判断方法．一种方法是利用圆心到直线的距离与半径比较（会涉及到点到直线距离公式），思路简洁，学生易接受，但这种方法具有一定的局限性，不能求出公共点的坐标．另一种方法是直线的方程与圆的方程联立方程组，根据方程组的解的不同情况来判断，充分体现“数学结合”思想方法的应用，同时为选修2中研究直线与圆锥曲线的位置关系奠定坚实基础．掌握判断位置关系的方法，进一步利用坐标法解决一些简单的与位置关系相关的问题．
2．数学思想的教学一般要经过渗透孕育期、领悟形成期、应用发展期、巩固深化期四个阶段，而非能复制与灌输．在探究利用坐标法研究直线与圆的位置关系时，让学生领悟到数形结合思想、转化思想的存在，并能运用这些数学思想观察、分析直线与圆的位置关系．
3．通过利用坐标法探究直线与圆的位置关系，使学生经历观察、分析、探究、归纳、概括的认知过程，培养学生良好的思维品质，提高学生思维能力．
三、学情分析
（一）学生程度
我所面临的学生是高一新生，所授课的班级中考数学平均分较低，学生层次不同，存在一定差异．虽经历了必修一集合、函数相关知识的学习，但解析几何的学习刚刚开始，对坐标法还处于了解的层次。
（二）知识层面
1．学生初中已经接触过直线与圆相交、相切、相离的定义和判定；
2．掌握了点的坐标、直线的方程、圆的方程以及点到直线的距离公式；
3．必修二的第三章初步学习了坐标法．
（三）能力层面
1．掌握利用方程组的方法来求直线的交点；
2．具有用坐标法研究点与圆的位置关系的基础；
3．具有一定的数形结合解题思想的基础．
根据以上三个方面的分析，在学生已有的认知基础的条件下，学生可以自主完成利用圆心到直线的距离与半径比较来判断直线与圆的位置关系的方法；部分学生可以在研究直线的交点的基础上来完成联立直线与圆的方程，通过方程组的解的不同情况来研究，但学生仅仅停留在模仿、类比的知识表面，知识的来龙去脉并不知晓，这时需要教师的引导和帮助．
教学难点： 用坐标法判断直线与圆的位置关系．根据本节课的特点，在教学中借助几何画板可以帮助学生进行数学探究．
四、教学策略分析
1．根据本节课教材内容的特点，为了更直观、形象地突出重点，突破难点，借助信息技术工具，以几何画板为平台，通过图形的动态演示，变抽象为直观，为学生的数学探究与数学思维提供支持．
2．由于我校学生基础薄弱，所以在整节课的教学中采用小组合作学习的方式，这样可以为不同认知基础的学生提供学习机会，同时有利于发挥各层次学生的作用．
3．本节课的教学设计遵循了“以学生为主”的教学模式，教师始终坚持启发式教学原则，设计一系列问题串，以引导学生的数学思维活动．教师在整个教学过程中，注意到了少讲，给学生充分活动的时间和空间，让学生互相评价，总结解题经验．教师的重点放在了对解法的归纳以及坐标法的思想是否得到落实上．
五、教学过程
（一）引入新知
问题1：
（1）根据图（一）直角坐标系中圆的图形，写出
圆
的标准方程 ；
圆的一般方程 ．
（2）在图（一）中根据直线
的方程画出直线，
并判断直线
与圆
的位置关系 ．
（3）在图（二）中根据直线
的方程画出直线，并判断直线
与圆的位置关系 ．
（4）在图（三）中根据直线
的方程画出直线，
并判断直线
与圆的位置关系 ．
师生活动：学生动手画图、思考，教师巡视指导，学生代表到前面演示，一边讲解做题过程一边与同学们核对．
【设计意图】通过问题的设置，可以锻炼学生动手画图的能力，同时达到复习巩固的目的，还体现曲线与方程的对应关系；启发学生由图形获取直线与圆的位置关系以及判断方法的直观认知，为新课的学习奠定坚实的基础．
思考1：在核对的过程中，图（三）的结果出现了分歧，有的同学的答案是直线与圆的位置关系是相离，有的同学认为是相切，思考到底哪种情况是正确的呢？
师生活动：教师制造矛盾，让学生发现通过图形判断直线与圆的位置关系会存在一定的误差，但又没有更好地理由否定对方的结果．
【设计意图】通过问题的设计，可以激发学生学习新知识的强烈欲望，体现新知学习的必要性．
思考2：怎样判断直线与圆的位置关系？
直线与圆相交、相切、相离的定义：
（1）直线和圆有两个公共点，直线与圆相交；
（2）直线和圆有唯一公共点，直线与圆相切；
（3）直线和圆没有公共点，直线与圆相离．
直线与圆相交、相切、相离的判定：设圆的半径为
，圆心到直线的距离为
．
（1）当
时，直线与圆相交；
（2）当
时，直线与圆相切；
（3）当
时，直线与圆相离．
两种方法：①根据定义（根据公共点的个数来定义位置关系）；
②圆心到直线的距离与圆的半径的大小关系．
师生活动：教师提问，学生思考、回答，教师根据学生回答情况及时进行补充．
【设计意图】以问题为载体，帮助学生复习、整理已有的知识结构，培养学生养成良好的学习习惯．
（二）构建新知
问题2：既然画图形存在误差，思考不画图，不通过图形如何判断直线与圆的位置关系？借助问题1中（2）和（3）为背景进行思考讨论．
（2）已知直线的方程是
，圆的方程是
，判断直线与圆的位置关系．
（3）已知直线的方程是
，圆的方程是，
判断直线与圆的位置关系．
师生活动：以小组为单位进行讨论研究，教师巡视指导，讨论有结果的小组可以派代表写在黑板上．
【设计意图】由较简单的问题导出这节课的内容，让学生利用已有的知识，探究用坐标法判断直线与圆的位置关系的方法，给学生留有充分的活动时间．
思考3：如何利用坐标法的三步曲总结利用圆心到直线的距离与半径比较的方法？
师生活动：学生讲解，教师板书总结的过程，其他学生补充，教师适时点评．
【设计意图】利用几何特征解决这个问题，符合学生的认知基础，思路简单，容易获得结论.
思考4：让学生思考为什么可以通过让直线的方程与圆的方程联立，来研究直线与圆的位置关系问题？
这种方法要让学生先理解几何元素及关系如何用代数表示，充分理解曲线与方程的对应关系．
假设直线
与圆有公共点，设为
，教师要让学生理解下列对应关系．
| 几何元素及关系 | 代数表示 |
点 |
|
直线 |
 |
|
圆 |
 |
|
点在直线上 |
 |
|
点在圆上 |
 |
|
直线与圆的公共点是 |
点的坐标是方程组 的解 |
，圆
（
）的解的不同情况来判断：与圆相交；与圆相切；与圆相离．，圆
到直线的距离
与半径
的大小关系来判断：
时，直线与圆相交；
时，直线与圆相切；
时，直线与圆相离．| 位置关系 | 相 交 | 相 切 | 相 离 |
| 几何特征 |
|
|
|
| 代数特征 |
（ ）式有两组实数解 |
（）式有一组实数解 |
（）式没有实数解 |
| 公共点个数 | 两个 | 一个 | 没有 |
的方程是
，圆的方程是，判断直线与圆的位置关系．的方程为
，直线过定点
，斜率为
，当直线与圆相的取值．
与圆心在原点的圆相切，求圆的方程．
和圆：
，、
的一组值，使直线和圆相切；与圆相离时，、应满足什么关系；
，试判断直线和圆的位置关系．|
板 书 设 计 |
§4.2.1直线与圆的位置关系（第一课时） | |
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小结： 1．知识： 2．思想方法： |
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