人教版初二数学上册《最短路径问题》教案
- 格式:doc
- 大小:1.08 MB
- 文档页数:3
第十三章轴对称13.4课题学习《最短路径问题》一、教学目标让学生能够利用轴对称、平移变换解决简单的最短路径问题,体会图形的变化在解决最值问题中的作用,感悟转化思想.二、教学重点及难点重点:利用轴对称、平移等变换将最短路径问题转化为“两点之间,线段最短”问题.难点:如何利用轴对称、平移将最短路径问题转化为线段(或线段的和)最短问题.三、教学用具电脑、多媒体、课件、刻度尺、直尺四、相关资源微课,动画,图片.五、教学过程(一)引言导入前面我们研究过一些关于“两点的所有连线中,线段最短”“连接直线外一点与直线上各点的所有线段中,垂线段最短”等的问题,我们称它们为最短路径问题.现实生活中经常涉及选择最短路径的问题,本节课我们将利用数学知识探究“将军饮马”和“造桥选址”两个极值问题.设计意图:直接通过引言导入新课,让学生明确本节课所要探究的内容和方向.(二)探究新知问题1如图,牧马人从A地出发,到一条笔直的河边l饮马,然后到B地.牧马人到河边的什么地方饮马,可使所走的路径最短?1.将实际问题抽象为数学问题学生尝试回答,并相互补充,最后达成共识.(1)把A,B两地抽象为两个点;(2)把河边l近似地看成一条直线,C为直线l上的一个动点,那么,上面的问题可以转化为:当点C在l的什么位置时,AC与CB的和最小.2.解决数学问题(1)由这个问题,我们可以联想到下面的问题:如图,点A,B分别是直线l异侧的两个点,如何在l上找到一个点,使得这个点到点A、点B的距离的和最短?利用已经学过的知识,可以很容易地解决上面的问题,即:连接AB,与直线l相交于一点C,根据“两点之间,线段最短”,可知这个交点C即为所求.(2)现在要解决的问题是:点A,B分别是直线l同侧的两个点,如何在l上找到一个点,使得这个点到点A、点B的距离和最短?(3)如何能把点B移到l的另一侧B′处,同时对直线l上的任一点C,都保持CB与CB′的长度相等,就可以把问题转化为“上图”的情况,从而使问题得到解决.(4)你能利用轴对称的有关知识,找到符合条件的点B′吗?学生独立思考后,尝试画图,完成问题.小组交流,师生共同补充得出:作法:①作点B关于直线l的对称点B′;②连接AB′,与直线l相交于点C.则点C即为所求.3.证明“最短”师生共同分析,证明“AC+BC”最短.证明:如图,在直线l上任取一点C′(与点C不重合),连接AC′,BC′,B′C′,由轴对称的性质知:BC=B′C,BC′=B′C′,∴AC+BC=AC+B′C=AB′,AC′+BC′=AC′+B′C′.在△AB′C′中,AB′<AC′+B′C′,∴AC+BC<AC′+BC′.即AC+BC最短.思考:证明AC+BC最短时,为什么要在直线l上任取一点C′(与点C不重合),证明AC+BC<AC′+BC′?这里“C′”的作用是什么?学生相互交流,教师适时点拨,最后达成共识.若直线l上任意一点(与点C不重合)与A,B两点的距离都大于AC+BC,就说明AC +BC最小.问题2(造桥选址问题)如图,A和B两地在一条河的两岸,现要在河上造一座桥MN.桥造在何处可使从A到B的路径AMNB最短?(假定河的两岸是平行的直线,桥要与河垂直.)1.将实际问题抽象为数学问题把河的两岸看成两条平行线a和b(下图),N为直线b上的一个动点,MN垂直于直线b,交直线a于点M,这样,上面的问题可以转化为下面的问题:当点N在直线b的什么位置时,AM+MN+NB最小?2.解决数学问题(1)由于河岸宽度是固定的,因此当AM+NB最小时,AM+MN+NB最小.这样,问题就进一步转化为:当点N在直线b的什么位置时,AM+NB最小?(2)如图,将AM沿与河岸垂直的方向平移,点M移动到点N,点A移动到点A′,则AA′=MN,AM+NB=A′N+NB.这样,问题就转化为:当点N在直线b的什么位置时,A′N +NB最小?(3)如图,在连接A′,B两点的线中,线段A′B最短.因此,线段A′B与直线b的交点N的位置即为所求.3.证明“最小”为了证明点N的位置即为所求,我们不妨在直线b上另外任意取一点N′,过点N′作N′M′⊥a,垂足为M′,连接AM′,A′N′,N′B,证明AM+MN+NB<AM′+M′N′+N′B.你能完成这个证明吗?证明:如图,在△A′N′B中,∵A′B<A′N′+BN′,∴A′N+BN+MN<AM′+BN′+M′N′.∴AM+MN+BN<AM′+M′N′+BN′.即AM+MN+BN最小.设计意图:通过“将军饮马问题”和“造桥选址问题”的解决,增强学生探究问题的信心,让学生通过轴对称、平移变换把复杂问题进行转化,有效突破难点,感悟转化思想的重要价值.六、课堂小结1.运用轴对称解决距离最短问题运用轴对称及两点之间线段最短的性质,将所求线段之和转化为一条线段的长,是解决距离之和最小问题的基本思路,不论题目如何变化,运用时要抓住直线同旁有两点,这两点到直线上某点的距离和最小这个核心,所有作法都相同.2.利用平移确定最短路径选址解决连接河两岸的两个点的最短路径问题时,可以通过平移河岸的方法使河的宽度变为零,转化为求直线异侧的两点到直线上一点所连线段的和最小的问题.设计意图:通过小结,使学生梳理本节所学内容,体会轴对称、平移在解决最短路径问题中的作用,感悟转化思想的重要价值.七、板书设计13.4 最短路径问题运用轴对称解决距离最短问题利用平移确定最短路径选址。
人教版初二数学上册《最短路径应用》教案一、教学目标- 理解最短路径的概念和应用场景。
- 学会使用迪杰斯特拉算法解决最短路径问题。
- 能够解决实际生活中的最短路径问题。
二、教学内容1. 最短路径的概念介绍。
2. 迪杰斯特拉算法的原理和步骤。
3. 实际案例分析和解决。
三、教学过程1. 导入新知:通过与学生讨论交通路线选择的问题,引入最短路径的概念。
2. 概念解释:向学生解释最短路径的定义和应用场景,例如如何选择最短路线来减少时间和距离。
3. 理论研究:介绍迪杰斯特拉算法的原理和步骤,让学生了解如何通过该算法求解最短路径问题。
4. 实例演示:通过一个实际案例,展示如何运用迪杰斯特拉算法来解决最短路径问题。
让学生参与其中,理解算法的运作过程。
5. 练巩固:提供一些练题目让学生自主尝试解决,并与同学共同讨论答案。
6. 拓展应用:引导学生思考最短路径在其他领域的应用,如物流配送、网络寻路等,并与学生分享一些相关实例。
7. 总结回顾:对本节课的内容进行总结,强调最短路径概念和迪杰斯特拉算法的重要性。
四、教学评价1. 课堂表现:观察学生在课堂上的参与和理解情况。
2. 练成绩:评估学生在完成练题目时的准确性和独立性。
3. 案例解决:考察学生对实际案例的分析和解决能力。
4. 反馈评价:根据学生对课堂内容的理解和掌握程度,给予相应的反馈和评价。
五、教学反思本节课通过引入最短路径概念和迪杰斯特拉算法,帮助学生了解了最短路径的应用场景和解决方法。
通过实例演示和练习巩固,学生对这一概念有了更深入的理解,并掌握了迪杰斯特拉算法的步骤。
在今后的教学中,可以进一步拓展最短路径的应用领域,提供更多实例让学生进行探索和思考。
13.4课题学习最短路径问题)课程设计修改和反思实际问题转化为数学问题来解决。
今天我们就通过几个实际问题学习如何设计最短路径。
(设计意图:在学习本节课之前让学生们清楚学习这节课的知识在解决生活实际问题中有什么作用,同时让学生意识到数学知识应用的广泛性。
) 导:相传,古希腊亚历山大里亚城有一位久负盛名的学者,名叫海伦。
有一天,一位将军专程拜访海伦,求教一个百思不得其解的问题:如图,从点A 地出发,到一条笔直的河边L 饮马,然后到B 地,到河边的什么地方饮马,可使所走的路径最短?精通数学、物理学的海伦稍加思索,利用轴对称的知识回答了这个问题,这个问题后来被称为“将军饮马问题”。
(设计意图:利用问题故事的形式导入,既激发学生的学习兴趣,又明确的出示了这节课的学习内容。
) 知识回顾:1.如图,连接A 、B 两点的所有连线中,哪条最短?ABl课程设计修改和反思为什么?2.如图,点P 是直线l 外一点,点P 与该直线l 上各点连接的所有线段中,哪条最短?为什么?3.在我们前面的学习中,还有哪些涉及比较线段大小的基本事实?4.如图,如何做点A 关于直线l 的对称点●┐(设计意图:在学习本节课之前先让学生预习几个知识点,便于这节课学生们能熟练的运用所学的知识解决本节课的内容。
) 师:让我们回到刚才出示的问题中,引导学生将实际问题转化为数学问题,并明确作图要求。
A B ① ②③P l A B C D lAA B l抽象成ABl数学问题课程设计修改和反思作图:在直线l 上求作一点C,使AC+BC 最短问题.(设计意图:运用转化的思想,将实际问题抽象成数学问题,用数学思想和方法进行解决。
)思:现在假设点A,B 分别是直线l 异侧的两个点,如何在l 上找到一个点,使得这个点到点A ,点B 的距离的和最短?根据是“两点之间,线段最短” “两边之和大于第三边”。
(设计意图:让学生们思考假设点A,B 分别是直线l 异侧的两个点,如何在l 上找到一个点,使得这个点到点A ,点B 的距离的和最短的问题,并用数学知识进行验证和推理。
13.4 课题学习最短路径问题【知识与技能】1.了解最短路径问题.2.掌握解决最短路径问题的方法.【过程与方法】通过解决最短路径问题的过程培养学生分析问题的能力.【情感态度】通过对最短路径问题的学习,增强应用数学知识解决实际问题的信心.【教学重点】解决最短路径问题.【教学难点】最短路径的选择.一、情景导入,初步认识问题1 如图,牧马人从A地出发,到一条笔直的河边l饮马,然后到B地.牧马人到河边的什么地方饮马,可使所走的路径最短?问题2 如图,A和B两地在一条河的两岸,现要在河上造一座桥MN.桥造在何处可使从A到B的路径AMNB最短?(假定河的两岸是平行的直线,桥要与河垂直.)【教学说明】(1)C为直线l上的一个动点,那么,上面的问题可以转化为:当点C在l的什么位置时,AC与CB的和最小.作出点B关于l的对称点B′,连接AB′,线段AB′与直线l的交点C的位置即为所求.(2)N为直线b上的一个动点,MN垂直于直线b,交直线a于点M,这样,上面的问题可以转化为下面的问题:当点N在直线b的什么位置时,AM+MN+NB最小?将AM沿与河岸垂直方向平移,移动距离为河宽,则A点移到A′点,连接A′B,线段A′B与直线b的交点N的位置即为所求,即在点N处造桥MN.教师讲课前,先让学生完成“自主预习”.二、思考探究,获取新知例要在燃气管道l上修建一个泵站,分别向A、B两镇供气,泵站修在管道的什么地方,可使所用的输气管道最短?【分析】本问题就是要在l上找一点C,使AC与CB的和最小.设B′是B关于直线l的对称点,本问题也就是要使AC与CB′的和最小.在连接AB′的线中,线段AB′最短.因此,线段AB′与直线l的交点C的位置即为所求.【教学说明】解决最短路径问题通常运用的知识有“过直线作已知点的对称点”,“两点的所有连线中,线段最短”等.三、师生互动,课堂小结这节课主要学习了最短路径问题,让学生相互交流体会与收获,并总结本课所学知识.完成练习册中本课时的练习.本课时教学时要尽量创设与学生生活环境、知识背景相关的教学情境,以生动活泼的形式呈现有关内容,教学时,根据本课内容特点,可依据其学科知识间联系调动课堂气氛,培养学生学习兴趣.作者留言:非常感谢!您浏览到此文档。
人教版初二数学上册《最短路线问题》教案一、教学目标1. 了解最短路线问题的概念和应用背景。
2. 掌握求解最短路径的方法,包括迪杰斯特拉算法和弗洛伊德算法。
3. 能够灵活运用最短路径算法解决实际问题。
二、教学准备1. 教材:人教版初二数学上册。
2. 教具:投影仪、黑板、白板、教案、课件等。
三、教学内容及流程1. 导入(5分钟)- 利用地图等实际例子引入最短路线问题,并与学生进行讨论,激发学生的研究兴趣。
2. 知识讲解(15分钟)- 讲解最短路径的定义和应用背景,引导学生了解最短路径问题在现实生活中的重要性。
3. 方法讲解(20分钟)- 介绍迪杰斯特拉算法的基本原理和步骤,通过实例演示其具体应用方法。
- 介绍弗洛伊德算法的基本思想和具体过程,通过实例说明其求解最短路径的能力。
4. 练与应用(25分钟)- 设计一些简单的最短路径问题,让学生运用迪杰斯特拉算法和弗洛伊德算法进行求解。
- 提供一些实际案例,让学生运用所学知识解决实际问题。
5. 总结与反思(10分钟)- 总结所学知识要点,强调最短路径问题的重要性和实际应用价值。
- 与学生一起反思本节课的收获和不足之处,为下一步研究做好准备。
四、教学评价1. 观察学生的课堂参与情况,包括回答问题、互动讨论等。
2. 以小组或个人作业形式,设计相关的问题让学生回答。
3. 布置课后作业,要求学生运用所学知识解决一个实际的最短路径问题,并提交书面报告。
五、教学延伸为了帮助学生更好地理解最短路线问题和相关算法,教师可以组织学生进行实地考察,例如到校园周围进行最短路径的测量和求解,让学生亲自体验和实践所学知识的应用。
以上是人教版初二数学上册《最短路线问题》教案的主要内容,希望对您有所帮助。
13.4课题学习最短路径问题
1.能利用轴对称解决简单的最短路径问题,体会图形的变化在解决最值问题中的作用,感悟转化思想.(重点)
2.利用轴对称将最短路径问题转化为“两点之间,线段最短”问题.(难点)
一、情境导入
相传,古希腊有一位久负盛名的学者,名叫海伦.有一天,一位将军专程拜访海伦,求教一个百思不得其解的问题:从图中的A 地出发,到一条笔直的河边l饮马,然后到B地.到河边什么地方饮马可使他所走的路线全程最短?
二、合作探究
探究点:最短路径问题
【类型一】两点的所有连线中,线段最短
如图所示,在河a两岸有A、B两个村庄,现在要在河上修建一座大桥,为方便交通,要使桥到这两村庄的距离之和最短,应在河上哪一点修建才能满足要求?(画出图形,做出说明)
解析:利用两点之间线段最短得出答案.
解:如图所示,连接AB交直线a于点P,此时桥到这两村庄的距离之和最短.理由:两点之间线段最短.
方法总结:求直线异侧的两点与直线上一点所连线段的和最小的问题,只要连接这两点,与直线的交点即为所求.
【类型二】运用轴对称解决距离最短问题
在图中直线l上找到一点M,使它到A,B两点的距离和最小.
解析:先确定其中一个点关于直线l的对称点,然后连接对称点和另一个点,与直线l的交点M即为所求的点.
解:如图所示:(1)作点B关于直线l 的对称点B′;(2)连接AB′交直线l于点M;
(3)点M即为所求的点.
方法总结:利用轴对称解决最值问题应注意题目要求,根据轴对称的性质、利用三角形的三边关系求解.
【类型三】最短路径选址问题
如图,小河边有两个村庄A,B,要在河边建一自来水厂向A村与B村供水.
(1)若要使厂址到A,B两村的距离相等,则应选择在哪建厂(要求:保留作图痕迹,写出必要的文字说明)?
(2)若要使厂址到A,B两村的水管最短,应建在什么地方?
解析:(1)欲求到A、B两村的距离相等,即作出AB的垂直平分线与EF的交点即可,交点即为厂址所在位置;(2)利用轴对称求最短路线的方法是作出A点关于直线EF的对称点A′,再连接A′B交EF于点N,即可得出答案.
解:(1)作出AB的垂直平分线与EF的交点M,交点M即为厂址所在位置;
(2)如图所示:作A点关于直线EF的对称点A′,再连接A′B交EF于点N,点N 即为所求.
【类型四】运用轴对称解决距离之差最大问题
如图所示,A,B两点在直线l的两侧,在l上找一点C,使点C到点A、B 的距离之差最大.
解析:此题的突破点是作点A(或B)关于直线l的对称点A′(或B′),作直线A′B(AB′)与直线l交于点C,把问题转化为三角形任意两边之差小于第三边来解决.
解:如图所示,以直线l为对称轴,作点A关于直线l的对称点A′,A′B的连线交l于点C,则点C即为所求.理由:在直线l上任找一点C′(异于点C),连接CA,C′A,C′A′,C′B.因为点A,A′关于直线l 对称,所以l为线段AA′的垂直平分线,则有CA=CA′,所以CA-CB=CA′-CB=A′B.又因为点C′在l上,所以C′A=C′A′.在△A′BC′中,C′A-C′B=C′A′-C′B<A′B,所以C′A′-C′B<CA-CB.
方法总结:如果两点在一条直线的同侧,过两点的直线与原直线的交点处构成线段的差最大,如果两点在一条直线的异侧,过两点的直线与原直线的交点处构成的线段的和最小,都可以用三角形三边关系来推理说明,通常根据最大值或最小值的情况取其中一个点的对称点来解决.
三、板书设计
课题学习最短路径问题
1.求直线异侧的两点与直线上一点所连线段的和最小的问题,只要连接这两点,与直线的交点即为所求.
2.求直线同侧的两点与直线上一点所连线段的和最小的问题,只要找到其中一个点关于这条直线的对称点,连接对称点与另一个点,则与该直线的交点即为所求.
通过本节课进一步体会数学与自然及人类社会的密切联系,了解数学的价值.在互动交流活动中,学习从不同角度理解问题,寻求解决问题的方法,并有效地解决问题.体会在解决问题中与他人合作的重要性.体会运用数学的思维方式观察、分析现实社会,解决日常生活中和其他学科中的问题,增强应用数学的意识.。