2020-2021学年高中数学第二章平面向量2.1平面向量的实际背景及基本概念学案新人教A版必修4
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2.1 平面向量的实际背景及基本概念课堂探究探究一 向量的表示1.准确画出向量的方法是先确定向量的起点,再确定向量的方向,然后根据向量的大小确定向量的终点.2.注意事项:书写有向线段时,要注意起点和终点的不同;在书写字母表示时不要忘了字母上的箭头.【典型例题1】 在如图所示的坐标纸上(每个小方格的边长均为1),用直尺和圆规画出下列向量:(1) OA u u u r ,使|OA u u u r |=,点A 在点O 北偏东45°方向;(2) AB u u u r ,使|AB u u u r |=4,点B 在点A 正东方向;(3) BC uuu r ,使|BC uuu r |=6,点C 在点B 北偏东30°方向.解:如图中的OA u u u r ,AB u u u r 和BC uuu r .探究二 相等向量与共线向量1.寻找相等向量:先找与表示已知向量的有向线段长度相等的向量,再确定哪些是同向共线.2.寻找共线向量:先找与表示已知向量的有向线段平行或共线的线段,再找同向与反向的向量.注意不要漏掉以表示已知向量的有向线段的终点为起点,起点为终点的向量.【典型例题2】 给出下列说法:①|AB u u u r |=|BA u u u r |;②若a 与b 方向相反,则a ∥b ;③若AB u u u r ,CD uuu r 是共线向量,则A ,B ,C ,D 四点共线;④有向线段是向量,向量就是有向线段.其中所有正确的序号是________.思路分析:利用共线(平行)向量的概念判断.解析:①中AB u u u r 与BA u u u r 的起点终点相反,但长度相等,故①正确;②正确;③AB u u u r 与CDuuu r 共线时,有AB ∥CD 或A ,B ,C ,D 四点共线,故③错误;④向量是一个量,有向线段是一种几何图形,向量可以用有向线段表示,但向量不是有向线段.答案:①②【典型例题3】 如图,O 是正方形ABCD 对角线的交点,四边形OAED ,OCFB 都是正方形,在图中所示的向量中分别写出:(1)与DO u u u r ,CO uuu r 相等的向量.(2)与DO u u u r 共线的向量.解:(1) DO u u u r =CF uuu r ,CO uuu r =DE u u u r .(2)与DO u u u r 共线的向量为:CF uuu r ,BO uuu r ,AE u u u r . 规律小结 对于共线向量所在直线的位置关系的判断,要注意直线平行或重合两种情况.探究三 易错辨析易错点:混淆向量的有关概念而致错【典型例题4】 已知下列命题:①若|a |=0,则a 为零向量;②若|a |=|b |,则a =b 或a =-b ;③若a ∥b ,则|a |=|b |;④所有单位向量都是相等向量;⑤两个有共同起点,而且相等的向量,其终点必相同.其中正确的有( )A .2个B .3个C .4个D .5个 错解:C错因分析:①正确;②正确;③错误;没有正确理解单位向量和相等向量而判断④正确;⑤正确.正解:①正确;②由|a |=|b |得a 与b 的模相等,但不确定方向,故②错误;③错误;④所有单位向量的模都相等,都为1,但方向不确定,故④不正确;⑤正确.答案:A方法技巧 明确向量及其相关概念的联系与区别:(1)区分向量与数量:向量既强调大小,又强调方向,而数量只与大小有关.(2)明确向量与有向线段的区别:有向线段有三要素:起点、方向、长度,只要起点不同,另外两个要素相同也不是同一条有向线段,但决定向量的要素只有两个:大小和方向,与表示向量的有向线段的起点无关.(3)零向量和单位向量都是通过模的大小来确定的.零向量的方向是任意的.(4)平行向量也叫共线向量,当两共线向量的方向相同且模相等时,两向量为相等向量.。
12.1 平面向量的实际背景及基本概念教学目标一、知识与技能1. 了解向量的实际背景,理解平面向量的概念和向量的几何表示.2. 掌握向量的模、零向量、单位向量、平行向量、相等向量、共线向量等概念.3. 并会区分平行向量、相等向量和共线向量.二、过程与方法本节从物理上的力和位移出发,抽象出向量的概念,并说明了向量与数量的区别,然后介绍了向量的一些基本概念.三、情感、态度与价值观1. 通过对向量的学习,使学生初步认识现实生活中的向量和数量的本质区别.2. 通过学生对向量与数量的识别能力的训练,培养学生认识客观事物的数学本质的能力.教学重点、难点教学重点:理解并掌握向量、零向量、单位向量、相等向量、共线向量的概念,会表示向量.教学难点:平行向量、相等向量和共线向量的区别和联系.教学关键:向量、零向量、单位向量、相等向量、共线向量概念的理解.教学突破方法:本节课内容简单,可让学生仔细阅读课本,并合作探究,得出结论.最后老师画龙点睛. 教法与学法导航教学方法:启发诱导,探究合作.学习方法:本节是本章的入门课,概念较多,但难度不大.学生可根据在原有的位移、力等物理概念来学习向量的概念,结合图形实物区分平行向量、相等向量、共线向量等概念.教学准备教师准备:多媒体、投影仪.学生准备:练习本.教学过程一、创设情境,导入新课如图,老鼠由A 向西北逃窜,猫在B 处向东追去,设问:猫能否追到老鼠?(画图)结论:猫的速度再快也没用,因为方向错了.分析:老鼠逃窜的路线AC 、猫追逐的路线B D 实际上都是有方向、有长短的量.引言:请同学指出哪些量既有大小又有方向?哪些量只有大小没有方向? 由此引出新课.二、主题探究,合作交流提出问题①在物理课中,我们学过力的概念.请回顾一下力的表示方式是什么?还有哪些量和力具有同样特征呢?这些量的共同特征是什么?你能否给出准确的定义呢?②数量与向量的区别在哪里?师生互动:教师指导学生阅读教材,思考讨论并解决上述问题,学生讨论列举与位移一样的一些量.物体受到的重力是竖直向下的,物体的质量越大,它受到的重力越大;物体在液体中受到的浮力是竖直向上的,物体浸在液体中的体积越大它受到的浮力就越大;速度与加速度都是既有大小,又有方向的量;物理中的动量与矢量都有方向,且有大小;物理学中存在着许多既有大小,又有方向的量.A B C D2至此时机成熟,引入向量,并把那些只有大小,没有方向的量,如年龄、身高、长度、面积、体积、质量等称为数量,物理学上称为标量.显然数量和向量的区别就在于方向问题.提出问题1. 如何表示向量?2. 有向线段和线段有何区别和联系?分别可以表示向量的什么?3. 长度为零的向量叫什么向量?长度为1的向量叫什么向量?4. 满足什么条件的两个向量是相等向量?单位向量是相等向量吗?5. 有一组向量,它们的方向相同或相反,这组向量有什么关系?6. 如果把一组平行向量的起点全部移到一点O ,这时它们是不是平行向量?这时各向量的终点之间有什么关系?师生互动:教师指导学生阅读教材,通过阅读教材思考讨论以上问题.1. 向量的表示方法: ①用有向线段表示; ②用字母a 、b (黑体,印刷用)等表示; ③用有向线段的起点与终点字母:AB ; ④向量AB 的大小――长度称为向量的模,记作|AB |.2. 有向线段:具有方向的线段就叫做有向线段,三个要素:起点、方向、长度.向量与有向线段的区别:(1)向量只有大小和方向两个要素,与起点无关,只要大小和方向相同,则这两个向量就是相同的向量;(2)有向线段有起点、大小和方向三个要素,起点不同,尽管大小和方向相同,也是不同的有向线段.3. 零向量、单位向量概念:①长度为0的向量叫零向量,记作0. 0的方向是任意的.注意0与0的含义与书写区别.②长度为1个单位长度的向量,叫单位向量.说明:零向量、单位向量的定义都只是限制了大小.4. 平行向量定义:①方向相同或相反的非零向量叫平行向量;②我们规定0与任一向量平行.说明:(1)综合①、②才是平行向量的完整定义;(2)向量a 、b、c平行,记作a ∥b∥c.5. 相等向量定义:长度相等且方向相同的向量叫相等向量.说明:(1)向量a 与b 相等,记作a=b ;(2)零向量与零向量相等;(3)任意两个相等的非零向量,都可用同一条有向线段来表示,并且与有向线段的起点........无关... 6. 共线向量与平行向量关系:平行向量就是共线向量,这是因为任一组平行向量都可移到同一直线上(与有向线段的起点无关..........).又如上图,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l 上任取一点O ,则可在l 上分A(起点)B (终点)a3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直线上,因此,平行向量也叫做共线向量.三、拓展创新,应用提高例1 如图,试根据图中的比例尺以及三地的位置,在图中分别用有向线段表示A 地至B 、C 两地的位移.(精确到1 k m )分析:本例是一个简单的实际问题,要求画出有向线段表示位移,目的在于巩固向量概念及其几何表示. 解:AB 表示A 地至B 地的位移,且|AB |≈232 km ;(AB 长度×8 000 000÷100 000)AC 表示A 地至C 地的位移,且|AC |≈296 km .(AC 长度×8 000 000÷100 000) 点评:位置是几何学研究的重要内容之一,几何中常用点表示位置,研究如何由一点的位置确定另外一点的位置.如上图,由A 点确定B 点、C 点的位置.例2 如图,设O 是正六边形ABC D EF 的中心.分别写出图中所示向量与OA OB OC 、、相等的量. 解:OA =CB =DO ;OB =DC =EO ;OC =AB =ED =FO .点评:向量相等是一个重要的概念,今后经常用到.让学生在训练中明确,向量相等不仅大小相等,还要方向相同.四、小结1. 本节课从平面向量的物理背景和几何背景入手,利用类比的方法,介绍了向量的两种表示方法:几何表示和字母表示,几何表示为用向量处理几何问题打下了基础,字母表示则利于向量的运算;2. 介绍了向量的模、平行向量、共线向量、相等向量等重要概念,这些概念是进一步学习后续课程的基础,必须要在理解的基础上把握好.五、课堂作业1.若正多边形有n 条边,它们对应的向量依次为a 1,a 2,…,a n ,则这n 个向量 ( ).A .都相等B .都共线C .都不共线D .模都相等2.如右图所示,在△ABC 中,D E ∥BC ,则其中共线向量有( ).4A .一组B .二组C .三组D .四组3.若命题p 为a =b ,命题q 为|a |=|b |,则p 是q 的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不必要又不充分条件4.如下图所示,在四边形ABC D 中,若AB DC ,则下列各组向量相等的是( ).A .AD 与CB B .OA 与OC C .AC 与DBD .DO 与OB5.已知a ,b 是任意两个向量,有下列条件:①|a |=|b |;②a =b ;③a 与b 的方向相反;④a =0或b =0;⑤a 与b 都是单位向量.其中是向量a 与b 共线的充分不必要条件的为._________(把你认为正确的序号全都填上)6.如图所示,四边形ABC D 和AB D E 都是平行四边形.(1)写出与ED 相等的向量;(2)若|AB |=3,求向量EC 的模.参考答案:1.D 2.C 3.A 4.D 5.②③④6.(1)与ED 相等的向量有DC 和AB ,因为四边形ABC D 和AB D E 都是平行四边形,故AB =ED =DC .(2)向量EC 的模|EC |=6.。
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2。
1 平面向量的实际背景及基本概念教学目标 :三维目标1、知识与技能(1)了解向量的实际背景,理解平面向量的概念和向量的几何表示;(2)掌握向量的模、零向量、单位向量、平行向量、相等向量、共线向量等概念;并能弄清平行向量、相等向量、共线向量的关系(3)通过对向量的学习,使学生初步认识现实生活中的向量和数量的本质区别。
2、过程与方法引导发现法与讨论相结合。
这是向量的第一节课,概念与知识点较多,在对学生进行适当的引导之后,应让学生清清楚楚得明白其概念,这是学生进一步获取向量知识的前提;通过学生主动地参与到课堂教学中,提高学生学习的积极性。
体现了在老师的引导下,学生的的主体地位和作用。
3、情感目标与价值观通过对向量与数量的比较,培养学生认识客观事物的数学本质的能力,并且意识到数学与现实生活是密不可分的,是源于生活,用于生活的。
教学重点:理解向量、相等向量等相关的概念,向量的几何表示等是本节课的重点.教学难点:难点是学生对向量的概念和共线向量的概念的理解。
学情和教材分析:向量是近代数学中重要和基本的概念之一,有深刻的几何背景及代数意义,因此向量具有数形结合的特征,是深入学习数学及解决各类数学问题的有效工具,在其他学科中也有广泛应用。
2.1 平面向量的实际背景及基本概念
[A 级 基础巩固]
一、选择题
1.关于向量的概念,下列命题中正确的是( ) A .若两个向量相等,则它们的起点和终点分别重合 B .模相等的两个平行向量是相等向量 C .若a 和b 都是单位向量,则a =b D .两个相等向量的模相等
解析:A 项,两个向量如果相等,则它们的模和方向相同,起点和终点不一定重合,故错误;B 项,模相等的两个平行向量有可能方向相反,故错误;C 项,两个向量相等不仅要求模相等还要求方向相同,单位向量的模相等,方向不一定相同,故错误;D 项,如果向量相等,则它们的模和方向均相同,故正确.
答案:D
2.数轴上点A ,B 分别对应-1,2,则向量AB →
的长度是( ) A .-1 B .2 C .1 D .3 解析:|AB →
|=2-(-1)=3. 答案:D
3.如图所示,在⊙O 中,向量OB →、OC →、AO →
是( )
A .有相同起点的向量
B .共线向量
C .模相等的向量
D .相等的向量 答案:C
4.如图,等腰梯形ABCD 中,对角线AC 与BD 交于点P ,点E ,F 分别在两腰AD ,BC 上,EF 过点P ,且EF ∥AB ,则( )
A.AD →=BC →
B.AC →=BD →
C.PE →=PF →
D.EP →=PF →
解析:由平面几何知识知,AD →与BC →方向不同,故AD →≠BC →;AC →与BD →方向不同,故AC →≠BD →;PE →与PF →的模相等而方向相反,故PE →≠PF →;EP →与PF →的模相等且方向相同,所以EP →=PF →.
答案:D
5.若|AB →|=|AD →|且BA →=CD →
,则四边形ABCD 的形状为( ) A .平行四边形 B .矩形 C .菱形
D .等腰梯形
解析:由BA →=CD →知四边形为平行四边形;由|AB →|=|AD →
|知四边形
ABCD 为菱形.
答案:C 二、填空题 6.有下列说法:
①向量AB →和向量BA →
长度相等; ②向量BC →
是有向线段; ③向量0=0
④向量AB →大于向量CD →; ⑤单位向量都相等.
其中,正确的说法是________(填序号). 解析:
序号 正误 原因
①
√
|AB →|=|BA →
|=AB
② ×
向量可以用有向线段表示,但不能把二者等同起来
③ × 0是一个向量,而0是一个数量 ④ × 向量不能比较大小
⑤ × 单位向量的模均为1,但方向不确定
答案:①
7.如图,已知正方形ABCD 的边长为2,O 为其中心,则|OA →|=________.
解析:因为正方形的对角线长为22,所以|OA →|= 2. 答案:2
8.如果在一个边长为5的正△ABC 中,一个向量所对应的有向线段为AD →
(其中D 在边BC 上运动),则向量AD →
长度的最小值为________.
解析:结合图形进行判断求解(图略),根据题意,在正△ABC 中,有向线段AD 长度最小时,AD 应与边BC 垂直,有向线段AD 长度的最小值为正△ABC 的高,为53
2
.
答案:532
三、解答题
9.如图所示,四边形ABEF 和BCDE 均是边长为1的正方形,在以A ,B ,C ,D ,E ,F 为起点和终点的向量中,
(1)写出与AF →,AE →
相等的向量; (2)写出与AD →
模相等的向量.
解:(1)与AF →
相等的向量有BE →,CD →,与AE →相等的向量为BD →
. (2)与AD →模相等的向量有DA →,CF →,FC →.
10.如图所示,O 是正六边形ABCDEF 的中心.
(1)与OA →
的模相等的向量有多少个?
(2)是否存在与OA →
长度相等、方向相反的向量?若存在,有几个? (3)与OA →
共线的向量有哪些?
解:(1)与OA →
的模相等的线段是六条边和六条半径(如OB ),而每一条线段可以有两个向量,所以这样的向量共有23个.
(2)存在.由正六边形的性质可知BC ∥AO ∥EF ,所以与OA →
的长度相等、方向相反的向量是AO →,OD →,FE →,BC →
,共4个.
(3)由(2)知,BC ∥OA ∥EF ,OD ,AD 与OA 在同一条直线上,所以与OA →共线的向量有BC →,CB →,EF →,FE →,AO →,OD →,DO →,AD →,DA →
,共9个向量.
B 级 能力提升
1.已知点O 固定,且|OA →
|=2,则A 点构成的图形是( ) A .一个点 B .一条直线 C .一个圆 D .不能确定
解析:因为|OA →
|=2,
所以终点A 到起点O 的距离为2. 又因为O 点固定,
所以A 点的轨迹是以O 为圆心,2为半径的圆. 答案:C
2.给出下列四个条件:①a =b ;②|a |=|b |;③a 与b 方向相反;④|a |=0或|b |=0,其中能使a ∥b 成立的条件是________(填
序号).
解析:因为a 与b 为相等向量,所以a ∥b ,即①能够使a ∥b 成立;由于|a |=|b |并没有确定a 与b 的方向,即②不能够使a ∥b 成立;因为a 与b 方向相反时,a ∥b ,即③能够使a ∥b 成立;因为零向量与任意向量共线,所以|a |=0或|b |=0时,a ∥b 能够成立.故使a ∥b 成立的条件是①③④.
答案:①③④
3.如图,两人分别从A 村出发,其中一人沿北偏东60°方向行走了1 km 到了B 村,另一人沿北偏西30
°方向行走了 3 km 到了C 村,问B 、C 两村相距多远,B 村在C 村的什么方向上?
解:由题可知|AB →|=1,|AC →
|=3, ∠CAB =90°,则|BC →
|=2. 又tan ∠ACB =|AB →
||AC →|
=13=3
3,
所以∠ACB =30°,故B ,C 两村间的距离为2 km ,B 村在C 村的南偏东60°的方向上.
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