(完整版)平面向量的实际背景及基本概念
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平面向量的实际背景及基本概念【要点梳理】要点一:向量的概念1.向量:既有大小又有方向的量叫做向量.2.数量:只有大小,没有方向的量(如年龄、身高、长度、面积、体积和质量等),称为数量.要点诠释:(1)本书所学向量是自由向量,即只有大小和方向,而无特定的位置,这样的向量可以作任意平移.(2)看一个量是否为向量,就要看它是否具备了大小和方向两个要素.(3)向量与数量的区别:数量与数量之间可以比较大小,而向量与向量之间不能比较大小.要点二:向量的表示法1.有向线段:具有方向的线段叫做有向线段,有向线段包含三个要素:起点、方向、长度.2.向量的表示方法:(1)字母表示法:如,,,a b c 等.(2)几何表示法:以A 为始点,B 为终点作有向线段AB (注意始点一定要写在终点的前面).如果用一条有向线段AB 表示向量,通常我们就说向量AB .要点诠释:(1)用字母表示向量便于向量运算;(2)用有向线段来表示向量,显示了图形的直观性.应该注意的是有向线段是向量的表示,不是说向量就是有向线段.由于向量只含有大小和方向两个要素,用有向线段表示向量时,与它的始点的位置无关,即同向且等长的有向线段表示同一向量或相等的向量.要点三:向量的有关概念1.向量的模:向量的大小叫向量的模(就是用来表示向量的有向线段的长度).要点诠释:(1)向量a 的模||0a .(2)向量不能比较大小,但||a 是实数,可以比较大小.2.零向量:长度为零的向量叫零向量.记作0 ,它的方向是任意的.3.单位向量:长度等于1个单位的向量.要点诠释:(1)在画单位向量时,长度1可以根据需要任意设定;(2)将一个向量除以它的模,得到的向量就是一个单位向量,并且它的方向与该向量相同.4.相等向量:长度相等且方向相同的向量.要点诠释:在平面内,相等的向量有无数多个,它们的方向相同且长度相等.要点四:向量的共线或平行方向相同或相反的非零向量,叫共线向量(共线向量又称为平行向量).规定:0 与任一向量共线.要点诠释:1.零向量的方向是任意的,注意0与0的含义与书写区别.2.平行向量可以在同一直线上,要区别于两平行线的位置关系;共线向量可以相互平行,要区别于在同一直线上的线段的位置关系.3.共线向量与相等向量的关系:相等向量一定是共线向量,但共线向量不一定是相等的向量.【典型例题】类型一:向量的基本概念例1.下列各题中,哪些是向量?哪些不是向量?(1)密度;(2)浮力;(3)风速;(4)温度.【变式1】下列物理量中,不能称为向量的是()A .质量B .速度C .位移D .力例2.下列说法正确的是().A .向量AB 与CD 是共线向量,则A ,B ,C ,D 必在同一直线上B .向量a 与b 平行,则a 与b 的方向相同或相反C .向量AB 的长度与向量BA 的长度相等D .单位向量都相等【变式1】判断下列命题的正误:(1)零向量与非零向量平行;(2)长度相等方向相反的向量共线;(3)若向量a 与向量b 不共线,则a 与b 都是非零向量;(4)若两个向量相等,则它们的起点、方向、长度必须相等;(5)若两个向量的模相等,则这两个向量不是相等向量就是相反向量。
§2.1 平面向量的实际背景与基本概念学习目标:⒈能说出向量的物理意义,理解向量的概念.⒉掌握向量的几何表示和字母表示,明确向量的长度(模)、零向量、单位向量的几何意义.⒊掌握平行向量、相等向量和共线向量的定义,并能够根据图形进行判定.教学重点:向量的基本概念.教学难点:共线向量的概念.教学方法:讨论式.教具准备:《几何画板》演示:向量的相等.教学过程:(Ⅰ)课题引入:师:在现实生活中,我们会遇到很多量,其中一些量在取定单位后用一个实数就可以表示出来,如长度、质量等.还有一些量,如我们在物理中所学习的位移、速度等,是一个既有大小又有方向的量,这种量就是我们本章所要研究的向量(在物理学中称之为矢量).向量是数学中的重要概念之一,向量和数一样也能进行运算,而且用向量的有关知识还能有效地解决数学、物理等学科中的很多问题,在这一章,我们将学习向量的概念、运算及其简单应用.而这一节课,我们将学习向量的有关概念.(Ⅱ)讲授新课:⒈向量师:物理中所学习的位移、速度、力等有什么共同的特征呢?生:它们都是一些既有大小、又有方向的量.师:数学中,我们把这种既有大小又有方向的量叫做向量.那些只有大小没有方向的量,称为数量.⒉向量的表示师:在学习任意角三角函数时,我们曾经用有向线段表示了三角函数,你还记得怎样的线段叫做有向线段吗?怎样表示有向线段呢?生:带有方向的线段叫做有向线段.我们在有向线段的终点处画上箭头表示它的方向.以A为起点、B为终点的有向线段记作AB,起点写在终点的前面.师:已知AB,线段AB的长度也叫做有向线段AB的长度,记作||AB.有向线段包含三个要素:起点、方向、长度.知道了有向线段的起点、方向和长度,它的终点就唯一确定了.⑴向量可以用有向线段表示.向量AB的大小,也就是向量AB的长度(或称模),记作||AB.“向量就是有向线段,有向线段就是向量”的说法对吗?为什么?生:不对!向量是一种量,而有向线段只是向量的几何表示形式,是图形.例如零向量就不是有向线段.师:另外,向量的起点是不确定的,而有向线段包含三个要素:起点、方向、长度.⑵向量也可以用字母a,b,c,…表示(印刷用黑体a,手写用a),或用表示有向线段的起点和终点的字母,如AB、CD.⒊特殊的向量师:长度为0的向量叫做零向量,记作0.长度等于1个单位的向量叫做单位向量.零向量、单位向量都是对向量的长度加以限制,而没有考虑它们的方向.⒋向量间的关系⑴平行向量师:①方向相同或相反的非零向量叫平行向量,向量a、b平行,记作a//b.②我们规定:零向量与任一向量平行,即对于任意向量a都有0//a.综合①、②才是平行向量的完整定义;由②可知,零向量的方向是不确定的.⑵相等向量师:长度相等且方向相同的向量叫做相等向量.如右图,用有向线段表示的向量a、b相等,记作a=b.①零向量和零向量相等;②任意两个相等的非零向量,都可以用同一条有向线段来表示,并且与有向线段的起点位置无关;③在平面上,两个长度相等且指向一致的有向线段表示同一个向量,因为向量完全由它的方向和模确定.⑶共线向量师:如图,a ,b ,c 是一组平行向量,任作一条与a 所在直线平行的直线l ,在直线l 上任取一点O ,则可在l 上分别作出OA =a ,OB =b ,OC =c .这就是说,任一组平行向量都可以移动到同一条直线上,因此,平行向量也叫做共线向量.①平行向量可以在同一直线上,要区别于两平行线的位置关系;②共线向量可以相互平行,要区别于在同一直线上的线段的位置关系. 例1、例2见课本84P .(Ⅲ)课后练习:课本86P 练习 86P 习题2.1 A 组 ⒈⒍ B 组(Ⅳ)课时小结: ⑴要深刻理解向量的概念,就要深刻理解有向线段这一概念.在表示向量AB 时,字母是有顺序的,起点在前终点在后,所以我们说有向线段有三个要素:起点、方向、长度.既有大小又有方向的量,我们叫做向量,有些向量既有大小、方向、作用点(起点),比如力;有些向量只有大小、方向,比如位移、速度,我们现在所学的向量一般指后者.⑵长度相等且方向相同的两个向量表示相等向量,但是两个向量之间只有相等关系,没有大小之分,“对于向量a ,b ,a >b ,或a <b ”这种说法是错误的.(Ⅴ)课后作业:⒈课本86P 习题2.1 A 组 ⒉⒊⒋⒌⒉预习课本89P ~93P ,思考下列问题:⑴向量加法的定义.⑵求向量和的方法有哪些?⑶向量加法的平行四边形法则与三角形法则有何关系?教学后记:备课资料:1.对向量概念的理解要深刻理解向量的概念,就要深刻理解有向线段这一概念.在线段AB的两个端点中,我们规定了一个顺序,A为起点,B为终点,我们就说线段AB具有射线AB的方向,具有方向的线段就叫做有向线段.通常有向线段的终点要画箭头表示它的方向,以A为起点,以B为终点的有向线段记为,需要学生注意的是:的字母是有顺序的,起点在前终点在后,所以我们说有向线段有三个要素:起点、方向、长度.既有大小又有方向的量,我们叫做向量,有些向量既有大小、方向、作用点(起点),比如力;有些向量只有大小、方向,比如位移、速度,我们现在所学的向量一般指后者.2.向量不能比较大小我们知道,长度相等且方向相同的两个向量表示相等向量,但是两个向量之间只有相等关系,没有大小之分,“对于向量a,b,a>b,或a<b”这种说法是错误的.3.实数与向量不能相加减,但实数与向量可以相乘.初学向量的同学很可能认为一个实数与一个向量之间可进行加法或者减法,这是错误的.实数与向量之间不能相加减,但可相乘,相乘的意义就是几个相等向量相加.。
平面向量的实际背景及基本概念 向量的物理背景与概念 向量的几何表示 相等向量与共线向量 教学目标 1.理解向量的有关概念及向量的几何表示.(重点) 2.理解共线向量、相等向量的概念.(难点) 3.正确区分向量平行与直线平行.(易混点) [基础·初探] 教材整理1 向量及其几何表示 阅读教材P74~P75例1以上内容,完成下列问题. 1.向量与数量 (1)向量:既有大小,又有方向的量叫做向量. (2)数量:只有大小,没有方向的量称为数量. 2.向量的几何表示 (1)带有方向的线段叫做有向线段.它包含三个要素:起点、方向、长度. (2)向量可以用有向线段表示.向量AB→的大小,也就是向量 AB→的长度(或称模),记作|AB→|.向量也可以用字母a,b,c,…表示,或用表示向量的有向线段的起点和终点字母表示,例如AB→,CD→.
判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)向量可以比较大小.( ) (2)坐标平面上的x轴和y轴都是向量.( ) (3)某个角是一个向量.( ) (4)体积、面积和时间都不是向量.( ) 解:因为向量之间不可以比较大小,故(1)错;x轴、y轴只有方向,没有大小,故(2)错;因为角只有大小没有方向,故(3)错;因为体积、面积和时间只有大小没有方向,都不是向量,所以(4)正确. 【答案】 (1)× (2)× (3)× (4)√ 教材整理2 向量的有关概念 阅读教材P75第十八行以下至P76例2以上内容,完成下列问题. 零向量 长度为0的向量,记作0 单位向量 长度等于1个单位的向量
平行向量 (共线向量)
方向相同或相反的非零向量
向量a、b平行,记作a∥b 规定:零向量与任一向量平行
相等向量 长度相等且方向相同的向量 向量a与b相等,记作a=b 判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)单位向量都平行.( ) (2)零向量与任意向量都平行.( ) (3)若a∥b,b∥c,则a∥c.( ) (4)|AB→|=|BA→|.( ) 解:(1)错误,长度等于1个单位长度的向量叫做单位向量,单位向量有无数多个且每个都有确定的方向,故单位向量不一定平行;(2)正确,零向量的方向是任意的,故零向量与任意向量都平行;(3)错误,若b=0,则(3)不成立;(4)正确.故只有(2)(4)正确. 【答案】 (1)× (2)√ (3)× (4)√ [小组合作型] 向量的有关概念 判断下列命题是否正确,请说明理由: (1)若向量a与b同向,且|a|>|b|,则a>b; (2)若向量|a|=|b|,则a与b的长度相等且方向相同或相反; (3)对于任意向量|a|=|b|,若a与b的方向相同,则a=b; (4)由于0方向不确定,故0不与任意向量平行; (5)向量a与向量b平行,则向量a与b方向相同或相反. 解答本题应根据向量的有关概念,注意向量的大小、方向两个要素. (1)不正确.因为向量由两个因素来确定,即大小和方向,所以两个向量不能比较大小. (2)不正确.由|a|=|b|只能判断两向量长度相等,不能确定它们的方向关系. (3)正确.因为|a|=|b|,且a与b同向,由两向量相等的条件,可得a=b. (4)不正确.依据规定:0与任意向量平行. (5)不正确.因为向量a与向量b若有一个是零向量,则其方向不定. 求解向量的平行问题时不可忽视零向量的大小为零,方向任意;零向量与任一向量平行;所有的零向量相等. [再练一题] 1.给出下列命题: ①若|a|=|b|,则a=b或a=-b; ②向量的模一定是正数; ③起点不同,但方向相同且模相等的几个向量是相等向量; ④向量AB→与CD→是共线向量,则A、B、C、D四点必在同一直线上. 其中正确命题的序号是________. 解:①错误.由|a|=|b|仅说明a与b模相等,但不能说明它们方向的关系. ②错误.0的模|0|=0. ③正确.对于一个向量只要不改变其大小和方向,是可以任意移动的. ④错误.共线向量即平行向量,只要求方向相同或相反即可.并不要求两个向量AB→、CD→必须在同一直线上. 【答案】 ③ 向量的表示及应用 某人从A点出发向东走了5米到达B点,然后改变方向按东北方向走了102米到达C点,到达C点后又改变方向向西走了10米到达D点. (1)作出向量AB→,BC→,CD→; (2)求AD→的模. 【导学号:00680033】 可先选定向量的起点及方向,并根据其长度作出相关向量.可把
AD→放在直角三角形中求得|AD→|. 解:(1)作出向量AB→,BC→,CD→,如图所示:
(2)由题意得,△BCD是直角三角形,其中∠BDC=90°,BC=102米,CD=10米,所以BD=10米.△ABD是直角三角形,其中∠ABD=90°,AB=5米,BD=10米,所以AD=52+(10)2=55(米),所以|AD→|=55米.
1.向量的两种表示方法: (1)几何表示法:先确定向量的起点,再确定向量的方向,最后根据向量的长度确定向量的终点. (2)字母表示法:为了便于运算可用字母a,b,c表示,为了联系平面几何中的图形性质,可用表示向量的有向线段的起点与终点表示向量,如AB→,CD→,EF→等. 2.两种向量表示方法的作用: (1)用几何表示法表示向量,便于用几何方法研究向量运算,为用向量处理几何问题打下了基础. (2)用字母表示法表示向量,便于向量的运算. [再练一题] 2.一辆汽车从点A出发,向西行驶了100公里到达点B,然后又改变方向,向西偏北50°的方向行驶了200公里到达点C,最后又改变方向,向东行驶了100公里达到点D. (1)作出向量AB→,BC→,CD→; (2)求|AD→|. 解:(1)如图所示.
(2)由题意知AB→与CD→方向相反,∴AB→与CD→共线,
∴在四边形ABCD中,AB∥CD, 又∵|AB→|=|CD→|,
∴四边形ABCD为平行四边形, ∴|AD→|=|BC→|=200(公里).
[探究共研型] 相等向量与共线向量 探究1 向量a,b共线,向量b,c共线,向量a与c是否共线? 向量a与c不一定共线,因为零向量与任意向量都共线,若b=0,则向量a与c不一定共线. 探究2 两个相等的非零向量的起点与终点是否都分别重合? 不一定.因为向量都是自由向量,只要大小相等,方向相同就是相等向量,与起点和终点位置无关. (1)(2016·潍坊高一检测)如图2-1-1,在等腰梯形ABCD中.
图2-1-1 ①AB→与CD→是共线向量; ②AB→=CD→;③AB→>CD→.以上结论中正确的个数是( ) A.0 B.1 C.2 D.3 (2)下列说法中,正确的序号是________. ①若AB→与CD→是共线向量,则A,B,C,D四点必在一条直线上; ②零向量都相等; ③任一向量与它的平行向量不相等; ④若四边形ABCD是平行四边形,则AB→=DC→; ⑤共线的向量,若始点不同,则终点一定不同. 可借助几何图形性质及向量相关概念进行判断.
解:①因为AB→与CD→的方向不相同,也不相反,所以AB→与CD→不
共线,即①不正确;②由①可知②也不正确;③因为两个向量不能比较大小,所以③不正确. (2)因为向量AB→与CD→是共线向量,它们的基线不一定是同一个,所以A,B,C,D也不一定在一条直线上,所以①错误;因为零向量的长度都为零,且其方向任意,所以零向量相等,所以②正确;因为平行向量的方向可以相同且大小也可以相等,所以任一向量与它的平行向量可能相等,即③错误;画出图形,可得AB→=DC→,所以④正确;由共线向量的定义可知:共线的向量,始点不同,终点可能相同,所以⑤不正确. 【答案】 (1)A (2)②④ 相等向量与共线向量需注意的四个问题: (1)相等向量一定是共线向量,但共线向量不一定是相等向量. (2)两个向量平行与两条直线平行是两个不同的概念;两个向量平行包含两个向量有相同基线,但两条直线平行不包含两条直线重合. (3)平行(共线)向量无传递性(因为有0). (4)三点A,B,C共线⇔AB→,AC→共线.
[再练一题] 3.如图2-1-2所示,O是正六边形ABCDEF的中心.
图2-1-2 ①分别写出图中与OA→,OB→,OC→相等的向量; ②与OA→的长度相等、方向相反的向量有哪些? 解:①与OA→相等的向量有EF→,DO→,CB→;与OB→相等的向量有DC→,
EO→,FA→;与OC→相等的向量有FO→,ED→,AB→. ②与OA→的长度相等、方向相反的向量有OD→,BC→,AO→,FE→.
[构建·体系]
1.下列说法中正确的个数是( ) ①身高是一个向量; ②∠AOB的两条边都是向量; ③温度含零上和零下温度,所以温度是向量; ④物理学中的加速度是向量. A.0 B.1 C.2 D.3 解:只有④中物理学中的加速度既有大小又有方向是向量,①②③错误.④正确. 【答案】 B 2.在下列判断中,正确的是( ) ①长度为0的向量都是零向量; ②零向量的方向都是相同的;