2.2.3直线的参数方程(教学设计)

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2.2.3直线的参数方程(教学设计)(2课时)

教学目标:

知识与技能:

1. 联系数轴、向量等知识,推导出直线的参数方程,并进行简单应用,体会直线参数方程在解决问题中的作用.

2.通过直线参数方程的推导与应用,培养综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力,进一步体会运动与变化、数形结合、转化、类比等数学思想.

过程与方法:能根据直线的几何条件,写出直线的参数方程及参数的意义

情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。通过建立直线参数方程的过程,激发求知欲,培养积极探索、勇于钻研

的科学精神、严谨的科学态度.

教学重点:联系数轴、向量等知识,写出直线的参数方程.

教学难点:通过向量法,建立参数t(数轴上的点坐标)与点在直角坐标系中的坐标,x y之间的联系.

教学过程:

一、复习回顾:

1.曲线参数方程的概念及圆与椭圆的参数方程.

2.直线的方向向量的概念.

3.在平面直角坐标系中,确定一条直线的几何条件是什么?

4.已知一条直线的倾斜角和所过的一个定点,请写出直线的方程.

5.如何建立直线的参数方程?

二、师生互动,新课讲解

1.回顾数轴,引出向量

数轴是怎样建立的?数轴上点的坐标的几何意义是什么?

教师提问后,让学生思考并回答问题.

教师引导学生明确:如果数轴原点为O,数1所对应的点为A,数轴上点M的坐标为t,那么:

=;②当OM与OA方向一致①OA为数轴的单位方向向量,OA方向与数轴的正方向一致,且OM tOA

t>;

时(即OM的方向与数轴正方向一致时),0

t<;

当OM与OA方向相反时(即OM的方向与数轴正方向相反时),0

t=;

当M与O重合时,0

③||OM t =.教师用几何画板软件演示上述过程.

【设计意图】回顾数轴概念,通过向量共线定理理解数轴上的数的几何意义,为选择参数做准备. 2.类比分析,异曲同工

问题:(1)类比数轴概念,平面直角坐标系中的任意一条直线能否定义成数轴?

(2)把直线当成数轴后,直线上任意一点就有两种坐标.怎样选取单位长度和方向才有利于建立这两种坐标之间的关系?

教师提出问题后,引导学生思考并得出以下结论:选取直线l 上的定点0M 为原点,与直线l 平行且方向向上(l 的倾斜角不为0时)或向右(l 的倾斜角为0时)的单位向量e 确定直线l 的正方向,同

时在直线l 上确定进行度量的单位长度,这时直线l 就变成了数轴.于是,直线l 上的点就有了两种坐标(一维坐标和二维坐标).在规定数轴的单位长度和方向时,与平面直角坐标系的单位长度和方向保持一致,有利于建立两种坐标之间的联系.

【设计意图】使学生明确平面直角坐标系中的任意直线都可以在规定了原点、单位长度、正方向后成为数轴,为建立直线参数方程作准备. 3. 选好参数,柳暗花明

问题(1):当点M 在直线l 上运动时,点M 满足怎样的几何条件?

让学生充分思考后,教师引导学生得出结论:将直线l 当成数轴后,直线l 上点M 运动就等价于向量

0M M 变化,但无论向量怎样变化,都有0M M te =.因此点M 在数轴上的坐标t 决定了点M 的位置,从

而可以选择t 作为参数来获取直线l 的参数方程. 【设计意图】明确参数.

问题(2):如何确定直线l 的单位方向向量e ?

教师启发学生:如果所有单位向量起点相同,那么终点的集合就是一个圆.为了研究问题方便,可以把起点放在原点,这样所有单位向量的终点的集合就是一个单位圆.因此在单位圆中来确定直线的单位方向向量.

教师引导学生确定单位方向向量,在此基础上启发学生得出

(cos ,sin )e αα=,从而明确直线l 的方向向量可以由倾斜角α来确定.

当0απ<<时,sin 0α>,所以直线l 的单位方向向量e 的方向总是向上.

【设计意图】综合运用所学知识,获取直线的方向向量,培养学生探索精神,体会数形结合思想. 4. 等价转化,深入探究

问题:如果点0M ,M 的坐标分别为00(,)(,)x y x y 、

,怎样用参数t 表示,x y ? 教师启发学生回顾向量的坐标表示,待学生通过独立思考并写出参数方程后再全班交流.过程如下: 因为(cos ,sin )e αα=,([0,)απ∈),00000(,)(,)(,)M M x y x y x x y y =-=--,

0//M M e 又,所以存在实数t R ∈,使得0M M te =,即

00(,)(cos ,sin )x x y y t αα--=.

于是0cos x x t α-=,0sin y y t α-=, 即0cos x x t α=+,0sin y y t α=+.

因此,经过定点00(,)M x y ,倾斜角为α的直线的参数方程为 ⎩⎨

⎧+=+=α

α

sin cos 00t y y t x x (t 为参数).

教师提出如下问题让学生加强认识: ①直线的参数方程中哪些是变量?哪些是常量? ②参数t 的取值范围是什么? ③参数t 的几何意义是什么?

总结如下:①00,x y ,α是常量,,,x y t 是变量; ②t R ∈;

③由于||1e =,且0M M te =,得到0M M t =,因此t 表示直线上的动点M 到定点0M 的

距离.当0M M 的方向与数轴(直线)正方向相同时,0t >;当0M M 的方向与数轴(直线)正方向相反时,0t <;当0t =时,点M 与点0M 重合.

【设计意图】把向量转化为坐标,获得了直线的参数方程,在此基础上分析直线参数方程的特点,体会参数的几何意义. 三、运用知识,培养能力

012012121212cos (sin ().||.||.||||.|||

1 ||| 直线为参数)上有参数分别为和对应的两点和,则,两点的距离为 例x x t t t t A B A B y y t a A t t B t t C t t D t t α

=+⎧⎨=+⎩+-+-01

0cos ()sin ()2 在参数方程为参数所表示的直线上有,两点,它们对应的参数值分别为、 例则线段的中点对应的参数值是x x t t B C t y y t BC M θθ

=+⎧⎨

=+⎩