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新教材人教A版高中数学必修第二册(省优质课)6.3.3 平面向量加、减运算的坐标表示

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视频课题:新教材人教A版高中数学必修第二册(省优质课)6.3.3 平面向量加、减运算的坐标表示

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6.3.3 平面向量加、减运算的坐标表示

6.3.2平面向量的正交分解及坐标表示
6.3.3 平面向量加、减运算的坐标表示

【内容和内容解析】

  1. 内容
平面向量的正交分解及坐标表示,平面向量加、减运算的坐标表示.
2.内容解析
本节内容选自《普通高中课程标准数学教科书》(人教A版)必修第二册第六章《平面向量及其应用》第三节的第二课时,是在学生学习了平面向量基本定理之后的重要内容,平面向量的正交分解及坐标表示是平面向量基本定理的特殊情形,为进一步学习平面向量的坐标运算提供了理论基础,平面向量加、减运算的坐标表示为后续继续研究平面向量数乘运算的坐标表示、平面向量数量积的坐标表示提供了基本的模式,起着承上启下的作用.
平面向量基本定理告诉我们,平面内的任一向量都可唯一分解为两个不共线的向量的线性组合,而不共线的两个向量中,垂直是一种重要的特殊情形,如果选取互相垂直的向量作为基底,会给问题的研究带来方便,因此,平面向量的正交分解是向量分解中常用且重要的一种分解.由点在直角坐标系中的表示得到启发,在平面直角坐标系中表示一个向量最方便的是分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量作为基底,这时,对于平面直角坐标系内的一个向量,由平面向量基本定理可知,有且只有一对实数x,y,使,于是,平面内的任一向量都可由x,y唯一确定,而有序数对(x,y)正好是向量的终点坐标,这样的“巧合”使平面直角坐标系内的向量与坐标建立起一一对应,从而实现向量的“坐标化”,使我们在使用向量工具时,得以实现“有效能算”的思想.平面向量加、减运算的坐标表示完善了平面向量的坐标表示,将向量的坐标与向量的起点、终点坐标联系起来,实现了向量的坐标与点的坐标之间的对应关系.
平面向量的正交分解及坐标表示蕴含着丰富的数学思想,如转化化归、数形结合的思想.引入向量的坐标表示可使向量运算完全代数化,将数与形紧密结合起来,这就可以使很多几何问题的解答转化为学生熟悉的数量运算,有助于培养学生数学抽象、数学运算的核心素养.
基于以上分析,可以确定本节课的教学重点:平面向量的坐标表示的理解和平面性向量加、减运算的坐标表示.
 
【目标和目标解析】
1.目标
(1)理解平面向量的正交分解,掌握向量的坐标表示的定义,具体要求:(1)能写出给定向量的坐标,2)给出坐标能画出表示向量的有向线段;
(2)掌握向量的坐标与表示该有向线段起、终点坐标的关系,具体要求:(1)知道起点在坐标原点时,向量的坐标就是终点坐标;(2)向量的坐标等于终点坐标减去起点坐标;
2.目标解析
达成上述目标的标志是:
  1. 经历向量的几何表示——线性表示——坐标表示的实现过程,体会由特殊到一般的研究问题的方法,体会由“形”到“数”的数形结合思想及与点的坐标关系的类比思想.
(2)借助平面直角坐标系,掌握平面向量的坐标表示,理解向量与坐标之间的一一对应关系,感受求向量的坐标的基本途径.
【教学问题诊断分析】
学生在本节课之前已经学习了平面向量基本定理,为本节课建立向量的坐标提供了逻辑基础,因为只有确定了任意一个向量在两个不共线的基底上能进行唯一分解,建立坐标系才有了依据,同时,只有正确地构建向量的坐标才能有向量的坐标运算.但是,学生对为什么选择互相垂直的单位向量为基底存在认知困难,而且向量的坐标与点的坐标之间的区别会造成部分学生理解上的混淆.由此可以确定本节课的教学难点是对平面向量正交分解及坐标表示生成过程的理解.
平面向量正交分解及坐标表示的生成过程的教学,对学生数学抽象、逻辑推理等数学学科核心素养的培养至关重要.为了克服以上教学难点,教学中没有简单地告诉学会选取互相垂直的单位向量为基底,而是以问题为诱导,步步递进,引导学生对比、发现其中的优越性.在对比向量的坐标与点的坐标的区别时,通过具体事例,自然过渡,发现规律,引导学生经历从具体到抽象、从特殊到一般的思维过程.
【教学支持条件分析】
在平面向量正交分解及坐标表示的生成过程中,利用多媒体动画,改变所要表示的向量,体会系数的变化,帮助学生理解基底选取的合理性,通过信息技术演示向量的坐标与向量终点坐标的变化,帮助学生体会向量与坐标之间的一一对应关系.
 
【教学过程设计】
教学流程 教师活动                          学生活动 设计意图
(一)复习引入,温故知新 回顾:平面向量基本定理的内容是什么?
平面向量基本定理告诉我们,平面内所有向量都可以用平面的一组基底表示出来,以转化与化归为思想达到化繁为简的目的,那么,恰当的选择基底(尽可能特殊化的基底),将带来更加便利的向量表示及运算。我期待ing,你呢?……
 
 
回顾复习
通过复习上节所学知识,引入新课,建立知识间的联系,提高学生概括、类比推理的能力。
(二)剖析背景,引入概念
 
107情境1:已知一个光滑斜坡上放着一个重为G的物体,如图:

       
  image008
   
 
 
 

情境2:
23
思考:以上力在分解的过程中,两个分力有什么共同特征?
平面向量正交分解:把一个向量分解为两个互相垂直的向量,叫做把向量正交分解.
 
 
 
 
 
动手作图
 
在学生已有的认知结构上设置障碍,产生认知冲突,激发学习兴趣。
 
 
 
(三)问题诱导,探究本质

B
P
问题1:如图,向量是两个互相垂直且长度分别为2,1的向量,向量的夹角是30°,且,以向量为基底,向量如何表示?

       
   
 
 
 
 

          
问题2:若该题中的基底的长度都为1,则表示的结果是什么?有何优越性?
问题3:如图所示,改变向量的位置,其他条件不变,则向量的分解结果又如何?
问题4:类比平面直角坐标系中点的表示方法,探讨如何表示直角坐标平面内的一个向量?
追问1:如何选择基底,会给问题带来方便?
追问2:如何用基底表示
追问3:向量由谁唯一确定?你能类比点的表示方法来表示 吗?
 
 
 
 
 
动手操作
师生合作
 
以问题串的形式引导学生体会基底选取的优越性,一步步生成平面向量的坐标表示.
(四)归纳总结,形成规律
 
平面向量的坐标表示:对于平面内的任一向量,有且只有一对实数,使得
          
这样,平面内的任一向量都可由唯一确定,我们把叫做向量的(直角)坐标,记作①,其中,叫做轴上的坐标,叫做轴上的坐标,①式叫做向量的坐标表示.
练习1:试求出向量的坐标.
练习2:分别用基底表示向量,并写出它们的坐标。
追问:由向量的坐标,对比点A,B,C的坐标,你发现了什么规律?
问题5:以原点O为起点作,点A的位置由谁确定?
问题6:点A的坐标与向量的坐标的关系?
问题7:点A的坐标与向量的坐标的关系?
判断:(1)两个向量的终点不同,则这两个向量的坐标一定不同. (     )
(2)当向量的起点在坐标原点时,向量的坐标就是向量终点的坐标.(    )
(3)点的坐标与向量的坐标相同.(   )
 
 
讨论交流
归纳总结
 
 
 
 
 
动手演算,感知规律并积极探索
提供学生发现规律的引导题解,让学生在不知不觉中发现规律,建立点的坐标和向量的坐标之间的关系,体会从具体到抽象、从特殊到一般的基本思想.
(五)例题分析,学以致用 例1:如图,分别用基底表示向量,并求它们的坐标。
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讨论交流
师生合作
进一步理解平面向量的坐标表示,体会向量的坐标与点的坐标的关系.
 
 
(六)师生合作,探究新知
 
探究:回忆几何表示下的向量的研究过程,思考用坐标来表示向量(向量的代数表示)之后,接下来应该研究向量的什么内容?
问题8:已知,你能得出的坐标吗?
练习:已知,求的坐标.

y
探究:如图,已知,求的坐标.
问题9:你能在上图中标出坐标为的点P吗?
 
 
思考交流
 
回忆向量研究的一般过程,体会研究向量问题的基本思路.
通过向量加、减运算的坐标表示进一步完善向量的坐标表示,体会向量的坐标与向量的起点坐标、终点坐标的关系.
(七)学以致用,巩固新知
 
练习:(1)已知A(-2,1),B(1,3),则___,____.
(2)已知,A(-2,1),则B的坐标为_____.
(3)已知,B(-2,1),则A的坐标为_____.
例3:如图,已知平行四边形的三个顶点A、B、C的坐标分别是,试求顶点D的坐标.
思考:请你比较一下不同解法在思想方法上的异同点吗?
 
学生口答,演算
一组小题考查学生对向量的坐标与向量起点、终点坐标之间关系的理解.
例题从多角度考虑,体会不同解法背后蕴含的思想方法.
(八)总结整理,
提高认识
 
本节课,你学习了哪些知识?又掌握了哪些思想方法?
 
回顾小结
 
 
从知识要点和思想方法两方面对课堂教学进行小结.
(九)布置作业 巩固作业:练习1,2,3
拓展作业:习题6.3  3,4
 
课后巩固 布置作业,巩固所学知识.
 

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