陕西省石泉县高中数学第二章变化率与导数2.2.1导数的概念教案北师大版选修2_220180822232

2.2 导数的几何意义一、复习：导数的概念及求法。

二、探究新课多媒体演示，得出以下定义:1．割线及其斜率：连结曲线C 上的两点的直线PQ 叫曲线C 的割线， 设曲线C 上的一点(,())P x f x ，过点P 的一条割线交曲线C 于另一点(,())Q x x f x x +∆+∆，则割线PQ 的斜率为 00()()()()()PQ f x x f x f x x f x k x x x x+∆-+∆-==+∆-∆． 2． 切线的定义：随着点Q 沿着曲线C 向点P 运动，割线PQ 在点P附近越来越逼近曲线C 。

当点Q 无限逼近点P 时，直线PQ 最终就成为在点P 处最逼近曲线的直线l ，这条直线l 也称为曲线在点P 处的切线；3．切线的斜率：当点Q 沿着曲线C 向点P 运动，并无限靠近点P 时，割线PQ 逼近点P 处的切线l ，从而割线的斜率逼近切线l 的斜率，即当x ∆无限趋近于0时，()()f x x f x x +∆-∆无限趋近于点(,())P x f x 处的切线的斜率．4.导数的几何意义：函数y =f (x )在x =x 0处的导数等于在该点00(,())x f x 处的切线的斜率，即 0000()()()lim x f x x f x f x k x ∆→+∆-'==∆5.求曲线在某点处的切线方程的基本步骤:①求出P 点的坐标;②求出函数在点0x 处的变化率0000()()()lim x f x x f x f x k x ∆→+∆-'==∆ ，得到曲线在点00(,())x f x 的切线的斜率；③利用点斜式求切线方程.例1、已知函数2)(x x f y ==， x 0＝－2。

（1）分别对Δx =2，1，0.5求2x y =在区间[x 0，x 0＋Δx ]上的平均变化率，并画出过点（x 0，)(0x f ）的相应割线；（2）求函数2x y =在x 0＝－2处的导数，并画出曲线2x y =在点（－2，4）处的切线。

4.1 导数的加法与减法法则一、 复习：1、 导函数的定义；2、 常见函数的导数公式：0'=C ； 1)'(-=n n nx x ； ()'ln (0,0)x x a a a a a =>≠且()'x x e e =1(ln )'x x=11(log )'log (0,0)ln a a x e a a x x a==>≠且 x x cos )'(sin =； x x sin )'(cos -=二、探究新课自学课本42页,，得出:两个函数和（差）的导数等于这两个函数导数的和（差），即)()(])()([)()(])()([x g x f x g x f x g x f x g x f '-'='-'+'='+ （选讲）证明：令)()()(x v x u x f y ±==，)]()([)]()([x v x u x x v x x u y ±-∆+±∆+=∆v u x v x x v x u x x u ∆±∆=-∆+±-∆+=)]()([)]()([， ∴x v x u x y ∆∆±∆∆=∆∆，xv x u x v x u x y x x x x ∆∆±∆∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆±∆∆=∆∆→∆→∆→∆→∆0000lim lim lim lim 即 )()()]()(['''x v x u x v x u ±=±．推广：常数与函数的积的导数，等于常数与函数的积的导数．[]()'()'cf x cf x =例1：求下列函数的导数：（1）x x y 22+=； （2）x x y ln -=；（3）)1)(1(2-+=x x y ； （4）221x xx y +-=。

2.2.1 导数的概念2.2.2 导数的几何意义1.理解导数的概念及导数的几何意义.(重点、难点)2.会求导函数及理解导数的实际意义.(重点)3.掌握利用导数求切线方程的方法.(难点)[基础·初探]教材整理1 函数f(x)在x＝x0处的导数阅读教材P32“例1”以上部分，完成下列问题.函数y＝f(x)在x0点的瞬时变化率称为函数y＝f(x)在x0点的导数，通常用符号f′(x0)表示，记作f′(x0)＝limΔx→0f（x1）－f（x0）x1－x0＝limΔx→0_f（x0＋Δx）－f（x0）Δx.设函数y＝f(x)可导，则limΔx→0f（1＋Δx）－f（1）Δx等于( )A.f′(1)B.3f′(1)C.13f′(1) D.以上都不对【解析】由f(x)在x＝1处的导数的定义知，应选A.【答案】 A教材整理2 导数的几何意义阅读教材P34～P36，完成下列问题.函数y＝f(x)在x0处的导数，是曲线y＝f(x)在点(x0，f(x0))处的切线的斜率.函数y ＝f(x)在x0处切线的斜率反映了导数的几何意义.抛物线y＝x2＋4在点(－2，8)处的切线方程为________________.【解析】因为y′＝limΔx→0（x＋Δx）2＋4－（x2＋4）Δx＝limΔx→0(2x＋Δx)＝2x，所以k＝－4，故所求切线方程为4x＋y＝0.【答案】4x＋y＝0[质疑·手记]预习完成后，请将你的疑问记录，并与“小伙伴们”探讨交流：疑问1：解惑：疑问2：解惑：疑问3：解惑：[小组合作型](1)若limΔx→000Δx＝k，则limΔx→0f（x0＋2·Δx）－f（x0）Δx等于( )A.2kB.kC.12k D.以上都不是(2)函数y＝x在x＝1处的导数是________.(3)求函数y＝2x2＋4x在x＝3处的导数. 【精彩点拨】根据导数的概念求解.【自主解答】(1) limΔx→0f（x0＋2·Δx）－f（x0）Δx＝limΔx→0f（x0＋2·Δx）－f（x0）2·Δx·2＝2·lim Δx →0f （x 0＋2·Δx ）－f （x 0）2·Δx＝2k .(2)∵Δy ＝1＋Δx －1， ∴Δy Δx ＝1＋Δx －1Δx ＝11＋Δx ＋1， 当Δx 趋于0时，Δy Δx ＝11＋Δx ＋1趋于12，∴函数y ＝x 在x ＝1处的导数为12.【答案】 (1)A (2)12(3)∵f (x )＝2x 2＋4x ， ∴Δy ＝f (3＋Δx )－f (3)＝2(3＋Δx )2＋4(3＋Δx )－(2×32＋4×3) ＝12Δx ＋2(Δx )2＋4Δx ＝2(Δx )2＋16Δx . ∴Δy Δx ＝2（Δx ）2＋16Δx Δx ＝2Δx ＋16. 当Δx →0时，ΔyΔx→16，∴f ′(3)＝16.1.本题(2)中用到了分子有理化的技巧，主要目的是使整个式子的趋近值容易求出.切忌算到1＋Δx －1Δx时，就下结论：当Δx 趋于0时，分子分母的值都趋于0，所以整个式子的值不确定.2.计算函数在某点处的导数可以分以下三个步骤： (1)计算Δy ；(2)计算Δy Δx ；(3)计算lim Δx →0ΔyΔx.[再练一题]1.若f (x )＝x 3，f ′(x 0)＝3，则x 0的值是( ) A.1 B.－1 C.±1D.3 3【解析】 ∵Δy ＝f (x 0＋Δx )－f (x 0)＝(x 0＋Δx )3－x 30＝3x 20Δx ＋3x 0(Δx )2＋(Δx )3， ∴Δy Δx＝3x 20＋3x 0Δx ＋(Δx )2，∴f ′(x 0)＝[3x 20＋3x 0Δx ＋(Δx )2]＝3x 20， 由f ′(x 0)＝3，得3x 20＝3，∴x 0＝±1. 【答案】 C已知曲线C ：f (x )＝3x 3＋3.(1)求曲线C 在横坐标为2的点处的切线方程；(2)第(1)小题中的切线与曲线C 是否还有其他的公共点？【精彩点拨】 (1)先求切点坐标，再求f ′(2)，最后利用导数的几何意义写出切线方程.(2)将切线方程与曲线C 的方程联立求解.【自主解答】 (1)将x ＝2代入曲线C 的方程得y ＝4，∴切点P (2，4).f ′(2)＝lim Δx →0ΔyΔx＝lim Δx →013（2＋Δx ）3＋43－13×23－43Δx＝lim Δx →0[4＋2Δx ＋13(Δx )2]＝4.∴k ＝f ′(2)＝4.∴曲线在点P (2，4)处的切线方程为y －4＝4(x －2)，即4x －y －4＝0.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝4x －4，y ＝13x 3＋43，可得(x －2)(x 2＋2x －8)＝0，解得x 1＝2，x 2＝－4.从而求得公共点为P (2，4)或M (－4，－20)，即切线与曲线C 的公共点除了切点外，还有另一公共点(－4，－20).1.利用导数的几何意义求曲线的切线方程的步骤： (1)求出函数f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)； (2)写出切线方程，即y －y 0＝f ′(x 0)·(x －x 0).特别注意：若在点(x 0，y 0)处切线的倾斜角为π2，此时所求的切线平行于y 轴，所以直线的切线方程为x ＝x 0.2.曲线的切线与曲线的交点可能不止一个.[再练一题]2.(2016·临沂高二检测)求曲线f (x )＝x 2＋1在点A (1，2)处的切线方程.【解】 在曲线f (x )＝x 2＋1上的点A (1，2)的附近取一点B ，设B 点的横坐标为1＋Δx ，则点B 的纵坐标为(1＋Δx )2＋1，所以函数的增量Δy ＝(1＋Δx )2＋1－2＝Δx 2＋2·Δx ，所以切线AB 的斜率k AB ＝ΔyΔx ＝Δx ＋2，∴lim Δx →0ΔyΔx＝lim Δx →0(Δx ＋2)＝2，这表明曲线f (x )＝x 2＋1在点A (1，2)处的切线斜率k ＝2. ∴所求切线方程为y －2＝2(x －1)，即2x －y ＝0.[探究共研型]探究【提示】 区别：函数在某点处的导数是一个定值，导函数是一个函数. 联系：函数f (x )在x 0处的导数就是导函数f ′(x )在x ＝x 0时的函数值. 探究2 曲线在某点处的切线是否与曲线只有一个交点？【提示】 不一定.切线只是一个局部概念，是该点处的割线的极限位置，在其他地方可能还有一个或多个公共点.探究3 曲线f (x )在点(x 0，f (x 0))处的切线方程与过某点(x 0，y 0)的曲线的切线方程有何不同？【提示】 曲线f (x )在点(x 0，f (x 0))处的切线，点(x 0，f (x 0))一定是切点，只要求出k ＝f ′(x 0)，利用点斜式写出切线即可；而求过某点(x 0，y 0)的曲线f (x )的切线，给出的点(x 0，y 0)不一定在曲线上，即使在曲线上也不一定是切点.已知曲线f (x )＝1x.(1)求曲线过点A (1，0)的切线方程； (2)求满足斜率为－13的曲线的切线方程.【精彩点拨】 (1)点A 不在曲线上，设切点坐标，写出切线方程，把A (1，0)代入求出切点坐标，进而求出切线方程.(2)设出切点坐标，由该点斜率为－13，求出切点，进而求出切线方程.【自主解答】 (1) lim Δx →0ΔyΔx ＝lim Δx →01x ＋Δx －1x Δx＝lim Δx →0－1（x ＋Δx ）x ＝－1x2.设过点A (1，0)的切线的切点为P ⎝⎛⎭⎪⎫x 0，1x，则f ′(x 0)＝－1x 20，即该切线的斜率为k ＝－1x 20.因为点A (1，0)，P ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0，1x 0在切线上，所以1x 0－0x 0－1＝－1x 20，解得x 0＝12.故切线的斜率k ＝－4.故曲线过点A (1，0)的切线方程为y ＝－4(x －1)， 即4x ＋y －4＝0.(2)设斜率为－13的切线的切点为Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫a ，1a ， 由(1)知，k ＝f ′(a )＝－1a 2＝－13，得a ＝± 3.所以切点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫3，33或⎝ ⎛⎭⎪⎫－3，－33. 故满足斜率为－13的曲线的切线方程为y －33＝－13(x －3)或y ＋33＝－13(x ＋3)， 即x ＋3y －23＝0或x ＋3y ＋23＝0.1.求曲线过已知点的切线方程的步骤2.若已知切线的斜率，则可根据切点处的导数即为斜率求得切点的坐标，根据点斜式写出切线方程.[再练一题]3.求曲线y ＝f (x )＝x 2＋1过点P (1，0)的切线方程.【解】 设切点为Q (a ，a 2＋1)，f （a ＋Δx ）－f （a ）Δx ＝（a ＋Δx ）2＋1－（a 2＋1）Δx＝2a ＋Δx ，当Δx 趋于0时，(2a ＋Δx )趋于2a ，所以所求切线的斜率为2a .因此，（a 2＋1）－0a －1＝2a ，解得a ＝1±2，所求的切线方程为y ＝(2＋22)x －(2＋22)或y ＝(2－22)x －(2－22).[构建·体系]1.若曲线y ＝f (x )在点(x 0，f (x 0))处的切线方程为2x －y ＋1＝0，则( ) A.f ′(x 0)＞0 B.f ′(x 0)＜0 C.f ′(x 0)＝0D.f ′(x 0)不存在【解析】 由切线方程可以看出其斜率是2，又曲线在该点处的切线的斜率就是函数在该点处的导数.【答案】 A2.曲线y ＝12x 2－2在点x ＝1处的切线的倾斜角为( )A.30°B.45°C.135°D.165°【解析】 f ′(1)＝lim Δx →0f （1＋Δx ）－f （1）Δx＝lim Δx →0⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋12Δx ＝1， ∴切线的斜率为1，倾斜角为45°. 【答案】 B3.曲线f (x )＝2x在点(－2，－1)处的切线方程为________.【解析】 f ′(－2)＝lim Δx →0f （－2＋Δx ）－f （－2）Δx＝lim Δx →02－2＋Δx ＋1Δx＝lim Δx →01－2＋Δx ＝－12，∴切线方程为y ＋1＝－12(x ＋2)，即x ＋2y ＋4＝0.【答案】 x ＋2y ＋4＝04.已知二次函数y ＝f (x )的图像如图2­2­1所示，则y ＝f (x )在A ，B 两点处的导数f ′(a )与f ′(b )的大小关系为：f ′(a )________f ′(b )(填“＜”“＝”或“＞”).图2­2­1【解析】 f ′(a )与f ′(b )分别表示函数图像在点A ，B 处的切线斜率，由图像可得f ′(a )＞f ′(b ).【答案】 ＞5.已知直线y ＝4x ＋a 和曲线y ＝x 3－2x 2＋3相切，求切点坐标及a 的值.【解】 设直线l 与曲线相切于点P (x 0，y 0)，则lim Δx →0Δy Δx＝lim Δx →0（x ＋Δx ）3－2（x ＋Δx ）2＋3－（x 3－2x 2＋3）Δx＝3x 2－4x .由导数的几何意义，得k ＝f ′(x 0)＝3x 20－4x 0＝4， 解得x 0＝－23或x 0＝2，∴切点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫－23，4927或(2，3). 当切点为⎝ ⎛⎭⎪⎫－23，4927时，有4927＝4×⎝ ⎛⎭⎪⎫－23＋a ， ∴a ＝12127.当切点为(2，3)时，有3＝4×2＋a ， ∴a ＝－5.因此切点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫－23，4927或(2，3)， a 的值为12127或－5.我还有这些不足：(1) (2) 我的课下提升方案：(1) (2)。

北师大版高中数学选修2-2第二章《变化率与导数》全部教案§1变化的快慢与变化率第一课时变化的快慢与变化率——平均变化率一、教学目标：1、理解函数平均变化率的概念；2、会求给定函数在某个区间上的平均变化率，并能根据函数的平均变化率判断函数在某区间上变化的快慢。

二、教学重点：从变化率的角度重新认识平均速度的概念，知道函数平均变化率就是函数在某区间上变化的快慢的数量描述。

教学难点：对平均速度的数学意义的认识三、教学方法：探析归纳，讲练结合四、教学过程(一)、客观世界的一切事物，小至粒子，大至宇宙，始终都在运动和变化着。

因此在数学中引入了变量的概念后，就有可能把运动现象用数学来加以描述了。

由于函数概念的产生和运用的加深，也由于科学技术发展的需要，一门新的数学分支就继解析几何之后产生了，这就是微积分学。

微积分学这门学科在数学发展中的地位是十分重要的，可以说它是继欧氏几何后，全部数学中的最大的一个创造。

从微积分成为一门学科来说，是在十七世纪，但是，微分和积分的思想在古代就已经产生了。

公元前三世纪，古希腊的阿基米德在研究解决抛物弓形的面积、球和球冠面积、螺线下面积和旋转双曲体的体积的问题中，就隐含着近代积分学的思想。

十七世纪，有许多科学问题需要解决，这些问题也就成了促使微积分产生的因素。

归结起来，大约有四种主要类型的问题：第一类是研究运动的时候直接出现的，也就是求即时速度的问题。

第二类问题是求曲线的切线的问题。

第三类问题是求函数的最大值和最小值问题。

第四类问题是求曲线长、曲线围成的面积、曲面围成的体积、物体的重心、一个体积相当大的物体作用于另一物体上的引力。

十七世纪的许多著名的数学家、天文学家、物理学家都为解决上述几类问题作了大量的研究工作，如法国的费尔玛、笛卡尔、罗伯瓦、笛沙格；英国的巴罗、瓦里士；德国的开普勒；意大利的卡瓦列利等人都提出许多很有建树的理论。

为微积分的创立做出了贡献。

十七世纪下半叶，在前人工作的基础上，英国大科学家牛顿和德国数学家莱布尼茨分别在自己的国度里独自研究和完成了微积分的创立工作，虽然这只是十分初步的工作。

导数的概念及其几何意义（第1课时）教案一、教材分析本节内容安排在《普通高中课程标准实验教科书·数学选修2-2》（北师大版）第二章第二节《导数的概念及其几何意义》第一课时，是学生学习了平均变化率与瞬时变化率的基础上形成导数概念.导数是微积分的核心概念之一，也是本章的一个核心概念，它为即将学习导数的几何意义、导数的计算、导数的应用等知识奠定了基础，更是研究函数的单调性、极值、最值和解决生活实际问题等有力工具.二、学生分析1．已有基础：基于学生已经学习了平均变化率与瞬时变化率，再通过实例顾上一节平均变化率与瞬时变化率的关系，由此抽象出函数在某点的瞬时变化率就是瞬时变化率就是导数，这是符合学生认知规律的．2．困难之处：教材安排导数内容时，学生是没有学习极限概念的，这对学生理解导数概念中的极限符号有一定的障碍.三、教学目标（一）知识与技能1.理解导数的概念、知道瞬时变化率就是导数；2.能解释具体函数在一点的导数的实际意义；（二）过程与方法1. 通过实例回顾上一节平均变化率与瞬时变化率的关系，对瞬时变化率从数量方面进行抽象，得到导数概念；2.通过问题探究的形式复习，再次理解由具体到抽象、由特殊到一般的数学研究方法，体会“无限逼近”的极限思想；3.通过问题的探究，培养学生的探究意识和探究方法；（三）情感态度与价值观1.通过导数概念的学习，体验和认同“有限和无限对立统一”的辩证观点，接受用运动变化的辩证唯物主义思想处理数学问题的方法；2.通过了解导数产生的历史及它在实际生活、生产和科研中的广泛应用及巨大作用，认识学习导数的必要性，从而激发学生学习导数的兴趣；三、教学重点与难点重点：导数概念的形成过程及理解导数在实际问题中的意义.难点：对导数概念的理解.四、设计思想教学设计充分尊重学生认知事物的基本规律，通过实例重现平均变化率到瞬时变化率的过程，在此基础上构建导数的概念，并在具体的问题情境中，让学生解释求得导数值的实际意义，进一步体会导数的本质，即生活实际数学生活实际.t→0的平均变化率x→教案说明本节课的设计以新课程的教学理念为指导，遵循“学生为主体，教师为主导，知识为主线，发展思维为主旨”的原则。

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2.1 导数的概念一、 复习：设函数)(x f y =,当自变量x 从x 0变到x 1时，函数值从)(0x f 变到)(1x f ，函数值y 关于x 的平均变化率为xx f x x f x x x f x f x y ∆-∆+=--=∆∆)()()()(000101当x 1趋于x 0，即Δx 趋于0时，如果平均变化率趋于一个固定的值，那么这个值就是函数)(x f y =在点x 0的瞬时变化率。

二、探究新课在数学上，称瞬时变化率为函数)(x f y =在点x 0的导数，通常用符号)(0x f '表示，记作xx f x x f x x x f x f x f x x x ∆-∆+=--='→∆→)()()()()(00001010lim lim 01。

（一）、探究：利用导数的定义求函数的导数的方法步骤：1. 求函数的变化率2. 求函数的平均变化率3.求极限（二）、典例精讲例1、一条水管中流过的水量y （单位：3m )是时间x （单位：s)的函数x x f y 3)(==。

求函数)(x f y =在x =2处的导数)2(f '，并解释它的实际意义。

例2、一名食品加工厂的工人上班后开始连续工作,生产的食品量y (单位：kg ）是其工作时间x （单位：h ）的函数)(x f y =。