《几何画板》在圆锥曲线教学中的应用

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《几何画板》在圆锥曲线教学中的应用
【摘要】职中生的抽象思维能力和空间思维能力是比较薄弱的,在学习
平面几何时,图形想象能力需要建立在大量的图形认知经验的积累上,如果单
靠手工作图是比较耗时的。

利用几何画板可以快速、准确且动态地向学生展示
几何图形,帮助学生理解概念和题意,从而收到较好的教学效果。

【关键词】数形结合;直观形象;方便快捷
在职业中学的数学课堂上,我们面临的是在初中甚至从小学开始就逐渐跟
不上教学进度的学生。

不要说逻辑思维能力、空间想象能力,就连最简单的数
学运算能力都是他们所欠缺的。

华罗庚说:“数缺形少直观,形缺数难入微。

”在教学过程中,学生需要更为形象直观地认知数学规律,掌握数学知识,而传
统的粉笔加尺规工具作图,已经难以满足他们的要求。

当前计算机技术的发展为我们解决了这一难题――从国外引进的教育软件《几何画板》以其入门容易和操作简单的优点及其强大的图形和图像功能、方
便的动画功能被国内许多数学教师看好,并已成为制作中学数学课件的主要创
作平台之一。

在教学中引用该软件,会使一些需要结合图形图像的内容学习起
来更加容易。

我以《圆锥曲线》这一章为例,展示一下《几何画板》给教学和
学习带来的便利。

圆锥曲线中,学生首先接触的是椭圆的第一定义:平面内,与两定点F1、
F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆。

单从定义上看,
学生可能想象不到这个轨迹为什么会是一个椭圆呢?我们可以通过制作动画演
示画椭圆的过程,也可以通过看图验证得到,而后者更加方便快捷。

在《几何
画板》中,选择“圆锥曲线A-椭圆(焦点+点)”功能,作任意椭圆一个。


注两个焦点F1、F2,在椭圆上任选一点P,度量点P到点F1、F2的距离,并求和。

当拖动点P在椭圆上运动时,发现|PF1|+|PF2|是一个常数(后面的学习中还会知道这个常数是2a),并不随点P的运动而变动,如图一。

通过观察这个
图像,学生很快理解了椭圆的定义,并能够牢固地记住椭圆的这个特点。

(注:图一是点P运动到椭圆上两个不同位置时度量该点到两焦点的距离,并求和。


相同的方法,学生可以理解双曲线和抛物线的第一定义,并在理解的基础
上准确记忆定义,在解决和圆锥曲线第一定义有关的题目时,答题正确率有明
显提高。

如:
1.一动点到两定点A(0,4)、B(0,-4)的距离之和为10,则它的轨迹
方程为。

2. 椭圆=1上一点P到一个焦点的距离为11,则P到另一个焦点的距离
为。

3.已知F1、F2是椭圆=1的两个焦点,过F2的直线与椭圆交于M、N两点,求△MNF1的周长。

4.双曲线1上任一点P到此双曲线距离较近的一个焦点的距离是12,则
点P到另一个焦点的距离是。

5.抛物线y2=6x上一点A到焦点的距离为3,求点A到准线的距离,并求
点A的横坐标。

以上题目都是对圆锥曲线第一定义直接或者间接的考察。

在讲解时,可以
通过几何画板作图让学生观察。

有了大量的图形观察经验积累之后,学生能够把圆锥曲线的定义转化为动态的图形存储在大脑中,遇到相关题目时,可以在脑海中构建出图形,或者很快画出草图,并正确解答出来。

除了第一定义外,圆锥曲线的第二定义也是比较抽象,难以理解的。

如椭圆的第二定义:平面内,与一个定点F的距离和到一条定直线l的距离的比是常数e(0<e<1)的点的轨迹叫做椭圆。

定点F叫做椭圆的一个焦点,定直线l 叫做与该焦点对应的准线(一个椭圆有两个焦点和两条准线)。

常数e叫做椭圆的离心率。

学生读完定义后感觉不知所云,不明白为什么这样的轨迹就是一个椭圆。

我们一样可以通过图形验证理解定义。

作椭圆=1(如图二),标出焦点F1、F2,并作两条准线。

在椭圆上选一动点P,当点P在椭圆上运动时,点P到左焦点的距离|PF1|和到左准线的距离|PN|是变动的,但二者的比值是不变的,而且恰好等于该椭圆的离心率e,即0.8。

点P到右焦点F2的距离|PF2|和到右准线的距离|PN|也满足这个特点。

(注:图二是点P在椭圆上两个不同位置时度量该点到两焦点和两准线的距离,并计算到焦点和到相应准线距离的比值。


几何画板的演示让第二定义变得不那么抽象,容易理解了。

在遇到和第二定义相关的题目时,学生可以通过回忆图像和定义解答问题。

如:当然,有的题目把圆锥曲线的第一、第二定义结合起来考察,那么观察图形的经验积累就显得更加重要了。

如:1(上一点P到左焦点距离是12,它到椭圆右准线的距离是。

从近几年的教学经验来看,在讲解圆锥曲线时,使用几何画板会使得三种圆锥曲线的定义讲解得更加清晰,学生接受起来也更加轻松,不容易遗忘,解答题目时会想到用这些相应的知识。

由此可见,课堂中引入几何画板,会使本来抽象不容易理解的概念、需要图形想象能力的知识接受起来更加容易。

当然学习中不需要每次都用几何画板,这样又显得有些繁琐,主要是在学习一个新知识点的初期运用几何画板帮助学生理解概念,建立直观形象的图形印象,这会使得后面的学习变得轻松很多。

当然,这里只是使用了《几何画板》中一些最基本、最简单的功能,这也只是我初步尝试在课堂使用该软件的小小收获,愿意和大家一起分享。

(作者单位:东莞市商业学校)。