陕西省商洛市柞水县高中数学 第一章 三角函数 1.3 弧度制学案北师大版4 精

§3 弧度制学习目标 1.理解弧度的意义，能正确地进行弧度与角度的换算，熟记特殊角的弧度数(重点).2.掌握弧度制下的弧长公式，会用弧度解决一些实际问题(难点)．知识点1 弧度制 (1)角度制与弧度制的定义(2)如果半径为r 的圆的圆心角α所对弧的长为l ，那么角α的弧度数的绝对值是|α|＝l r. 【预习评价】(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)“度”与“弧度”是度量角的两种不同的度量单位(√) (2)1°的角是周角的1360，1 rad 的角是周角的12π(√)(3)1°的角比1 rad 的角要大(×)(4)1 rad 的角的大小和所在圆的半径的大小有关(×) 知识点2 角度制与弧度制的换算 常见角度与弧度互化公式如下：请填充完整下表，一些特殊角的角度数与弧度数的对应关系有：设扇形的半径为R ，弧长为l ，α(0<α<2π)为其圆心角，则1.一个扇形的半径为2 cm ，圆心角为π6，则该扇形所对的弧长l ＝________cm.答案π32.一个扇形的半径为2 cm ，其对应的弧长为2.则该扇形的面积为________cm 2. 答案 2知识点4 利用弧度制表示终边相同的角在弧度制下，与α终边相同的角连同α在内可以表示为2k π＋α(k ∈Z )，其中α的单位必须是弧度． 【预习评价】1.与30°终边相同的角为( ) A ．2k π＋π3(k ∈Z )B ．2k π＋π6(k ∈Z )C ．360°k ＋π3(k ∈Z )D ．2k π＋30°(k ∈Z )答案 B2.终边在x 轴上的角的集合用弧度制表示为________． 答案 {α|α＝k π，k ∈Z }题型一 角度与弧度的互化【例1】 将下列角度与弧度进行互化： (1)20°；(2)－15°；(3)7π12；(4)－115π.解 (1)20°＝20×π180 rad ＝π9 rad.(2)－15°＝－15×π180 rad ＝－π12 rad.(3)712π rad ＝712×180°＝105°.(4)－115π rad ＝－115×180°＝－396°.规律方法 角度制与弧度制互化的原则、方法以及注意点(1)原则：牢记180°＝π rad ，充分利用1°＝π180rad 和1 rad ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫180π°进行换算．(2)方法：设一个角的弧度数为α，角度数为n ，则α rad ＝α·180°；n °＝n ·π180rad.(3)注意点：①用“弧度”为单位度量角时，“弧度”二字或“rad”可以省略不写；②用“弧度”为单位度量角时，“常常把弧度数写成多少π的形式，如无特别要求，不必把π写成小数；③度化弧度时，应先将分、秒化成度，再化成弧度． 【训练1】 将下列各角度与弧度互化： (1)512π；(2)－76π；(3)－157°30′. 解 (1)512π＝512×180°＝75°；(2)－76π＝－76×180°＝－210°；(3)－157°30′＝－157.5°＝－157.5×π180 rad＝－78π rad.题型二 用弧度制表示终边相同的角【例2】 (1)把－1 480°写成α＋2k π(k ∈Z )的形式，其中0≤α＜2π； (2)若β∈[－4π，0)，且β与(1)中α终边相同，求β. 解 (1)∵－1 480°＝－74π9＝－10π＋16π9，0≤16π9＜2π，∴－1 480°＝16π9－2×5π＝16π9＋2×(－5)π.(2)∵β与α终边相同，∴β＝2k π＋16π9，k ∈Z .又∵β∈[－4π，0)，∴β1＝－2π9，β2＝－209π.【训练2】 用弧度制表示终边在图中阴影区域内角的集合(包括边界)并判断 2 015°是不是这个集合的元素．解 因为150°＝5π6.所以终边在阴影区域内角的集合为S ＝⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫β⎪⎪⎪5π6＋2k π≤β≤3π2＋2k π，k ∈Z . 因为2 015°＝215°＋5×360°＝43π36＋10π，又5π6＜43π36＜3π2.所以2 015°＝43π36∈S ，即2 015°是这个集合的元素．方向1 求弧长【例3－1】 已知扇形OAB 的圆心角α为120°，半径长为6.求的长；解 ∵α＝120°＝23π，r ＝6，∴的长l ＝23π×6＝4π.方向2 求圆心角【例3－2】 已知扇形周长为10，面积是4，求扇形的圆心角． 解 设圆心角是θ，半径是r ， 则⎩⎪⎨⎪⎧2r ＋r θ＝10，12θ·r 2＝4⇒⎩⎪⎨⎪⎧r ＝4，θ＝12或⎩⎪⎨⎪⎧r ＝1，θ＝8(舍)．故扇形圆心角为12.方向3 求面积的最值【例3－3】 已知一扇形的周长为40 cm ，当它的半径和圆心角取什么值时，才能使扇形的面积最大？最大面积是多少？解 设扇形的圆心角为θ，半径为r ，弧长为l ，面积为S ， 则l ＋2r ＝40，∴l ＝40－2r . ∴S ＝12lr ＝12×(40－2r )r ＝20r －r 2＝－(r －10)2＋100.∴当半径r ＝10 cm 时，扇形的面积最大，最大值为100 cm 2，此时θ＝l r ＝40－2×1010rad ＝2 rad.∴当扇形的圆心角为2 rad ，半径为10 cm 时，扇形的面积最大为100 cm 2.规律方法 灵活运用扇形弧长公式、面积公式列方程组求解是解决此类问题的关键，有时运用函数思想、转化思想解决扇形中的有关最值问题，将扇形面积表示为半径的函数，转化为r 的二次函数的最值问题.课堂达标1．与120°角终边相同的角为( ) A ．2k π－2π3(k ∈Z )B.11π3C ．2k π－10π3(k ∈Z )D ．(2k ＋1)π＋2π3(k ∈Z )解析 120°＝2π3且2k π－10π3＝(2k －4)π＋2π3(k ∈Z )，∴120°与2k π－10π3(k ∈Z )，终边相同．答案 C2．－23π12化为角度应为( )A ．－345°B ．－15°C ．－315°D ．－375°解析 －23π12＝－2312×180°＝－345°.答案 A3．已知扇形的半径为12，弧长为18，则扇形圆心角为________．解析 由弧长公式l ＝αR 得α＝l R ＝1812＝32.答案 324．下列结论不正确的是________(只填序号)．①π3 rad ＝60°；②10°＝π18 rad ；③36°＝π5 rad ；④5π8 rad ＝115°. 解析5π8 rad ＝58×180°＝112.5°，∴④错．答案 ④5．一个扇形的面积为1，周长为4，求圆心角的弧度数． 解 设扇形的半径为R ，弧长为l ，则2R ＋l ＝4， ∴l ＝4－2R ，根据扇形面积公式S ＝12lR ，得1＝12(4－2R )·R ，∴R ＝1，∴l ＝2，∴α＝l R ＝21＝2，即扇形的圆心角为2 rad.课堂小结1．角的概念推广后，在弧度制下，角的集合与实数集R 之间建立起一一对应的关系：每一个角都有唯一的一个实数(即这个角的弧度数)与它对应；反过来，每一个实数也都有唯一的一个角(即弧度数等于这个实数的角)与它对应．2．解答角度与弧度的互化问题的关键在于充分利用“180°＝π rad”这一关系式． 3．在弧度制下，扇形的弧长公式及面积公式都得到了简化，具体应用时，要注意角的单位取弧度.基础过关1．在半径为10的圆中，240°的圆心角所对弧长为( ) A.403π B.203π C.2003π D.4003π 解析 240°＝240×π180 rad ＝43π rad ，∴弧长l ＝|α|·r ＝43π×10＝403π，故选A.答案 A2．下列与9π4的终边相同的角的表达式中，正确的是( )A ．2k π＋45°(k ∈Z )B ．k ·360°＋9π4(k ∈Z )C ．k ·360°－315°(k ∈Z )D ．k π＋5π4(k ∈Z )答案 C3．若α＝－3，则角α的终边在( )A ．第一象限B ．第二象限C ．第三象限D ．第四象限解析 ∵－π＜－3＜－π2，∴－3是第三象限角．答案 C4．若三角形三内角之比为4∶5∶6，则最大内角的弧度数是____________． 答案 25π5．如果一扇形的弧长变为原来的32倍，半径变为原来的一半，则该扇形的面积为原扇形面积的________．解析 由于S ＝12lR ，若l ′＝32l ，R ′＝12R ，则S ′＝12l ′R ′＝12×32l ×12R ＝34S .答案 346．把下列各角化为2k π＋α(0≤α＜2π，k ∈Z ) 的形式且指出它是第几象限角，并写出与它终边相同的角的集合．(1)－46π3；(2)－1 485°；(3)－20.解 (1)－46π3＝－8×2π＋2π3，它是第二象限角，终边相同的角的集合为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫β⎪⎪⎪β＝2k π＋2π3，k ∈Z. (2)－1 485°＝－5×360°＋315°＝－5×2π＋7π4，它是第四象限角．终边相同的角的集合为⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫β⎪⎪⎪β＝2k π＋7π4，k ∈Z . (3)－20＝－4×2π＋(8π－20)，而3π2<8π－20<2π.∴－20是第四象限角，终边相同的角的集合为{α|α＝2k π＋(8π－20)，k ∈Z }．7．直径为20 cm 的圆中，求下列两个圆心角所对的弧长及扇形面积． (1)4π3；(2)165°.解 (1)l ＝|α|·r ＝43π×10＝403π(cm)，S ＝12|α|·r 2＝12×43π×102＝2003π(cm 2)．(2)165°＝π180×165 rad＝1112π rad.∴l ＝|α|·r ＝1112π×10＝556π(cm)．S ＝12l ·r ＝12×556π×10＝2756π(cm 2)． 能力提升8．时钟的分针在1点到3点20分这段时间里转过的弧度数为( ) A.143π B ．－143πC.718π D ．－718π解析 显然分针在1点到3点20分这段时间里，顺时针转过了两周又一周的13，用弧度制表示就是－4π－13×2π＝－143π.答案 B9．如图是一个半径为R 的扇形，它的周长为4R ，则这个扇形所含弓形(阴影区域)的面积是( )A.12(2－sin 1cos 1)R 2B.12R 2sin 1cos 1 C.12R 2 D ．(1－sin 1cos 1)R 2解析 ∵l ＝4R －2R ＝2R ，∴α＝l R＝2.∵S 弓形＝S 扇形－S △＝12|α|R 2－12(2R sin α2)·(R cos α2)＝12×2×R 2－R 2sin 1·cos 1＝R 2(1－sin 1cos 1)． 答案 D10．已知α是第二象限角，且|α＋2|≤4，则α的集合是______． 解析 ∵α是第二象限角， ∴π2＋2k π＜α＜π＋2k π，k ∈Z ， ∵|α＋2|≤4，∴－6≤α≤2，当k ＝－1时，－32π＜α＜－π，当k ＝0时，π2＜α≤2，当k 为其他整数时，满足条件的角α不存在． 答案 (－32π，－π)∪(π2，2]11．若2π<α<4π，且α与－7π6角的终边垂直，则α＝________________.解析 α＝－76π－π2＋2k π＝2k π－53π，k ∈Z ，∵2π<α<4π，∴k ＝2，α＝73π；或者α＝－76π＋π2＋2k π＝2k π－23π，k ∈Z ，∵2π<α<4π，∴k ＝2，α＝103π.综上，α＝73π或103π.答案 73π或103π12．已知一个扇形的周长为a ，求当扇形的圆心角多大时，扇形的面积最大，并求这个最大值．解 设扇形的弧长为l ，半径为r ，圆心角为α，面积为S .由已知，2r ＋l ＝a ，即l ＝a －2r . ∴S ＝12l ·r ＝12(a －2r )·r ＝－r 2＋a 2r＝－⎝ ⎛⎭⎪⎫r －a 42＋a 216.∵r >0，l ＝a －2r >0，∴0<r <a2，∴当r ＝a 4时，S max ＝a 216.此时，l ＝a －2·a 4＝a2，∴α＝l r ＝2.故当扇形的圆心角为2 rad 时，扇形的面积最大，最大值为a 216.13．(选做题)如图所示，点A 以逆时针方向做匀速圆周运动，已知点A 每分钟转过θ角(0＜θ≤π)，经过2分钟第一次到达第三象限，经过14分钟回到原来位置，求θ的大小．解 经过2分钟，点A 转过2θ的角，经过14分钟，点A 转过14θ的角． 由已知π＜2θ＜3π2得π2＜θ＜3π4，且14θ＝2k π，k ∈Z ，∴θ＝k π7，k ∈Z .即π2＜k π7＜3π4，72＜k ＜214，k ＝4或5. k ＝4时，θ＝4π7；k ＝5时，θ＝5π7.。

1.3 弧度制1．度量角的单位制 (1)角度制规定周角的______为1度的角，用度作为单位来度量角的单位制叫角度制． (2)弧度制在以单位长为半径的圆中，单位长度的弧所对的圆心角称为__________，它的单位符号是______，读作______．这种以______作单位度量角的单位制，叫作弧度制．预习交流1角α＝3这种表达方式正确吗？ 2．弧度数的计算预习交流2(1)扇形弧长为18 cm ，半径为12 cm ，则圆心角的弧度数是__________． (2)一条弦的长度等于圆半径的12，则这条弦的圆心角的弧度数是( )． A.π6 B.π3 C.12D ．以上都不对 3．角度与弧度的互化预习交流3填空．(记住下面一些特殊角的度数与弧度数的互化)设扇形的半径为r ，弧长为l ，α为其圆心角，则预习交流4(1)在弧度制下的扇形面积公式S ＝12lr 可类比哪种图形的面积公式加以记忆？(2)圆的半径为6 cm ，则15°的圆心角与圆弧围成的扇形的弧长为______cm ，面积为______cm 2.答案：1．(1)1360(2)1弧度的角 rad 弧度 弧度预习交流1：提示：正确．角α＝3表示3弧度的角，这里将“弧度”省略了． 2．正数 负数 0预习交流2：(1)32(2)D预习交流3：30° 45° 120° 0 π12 π3 5π12 3π4 5π6 5π4 3π24.|α|πr 180 |α|r |α|πr 2360 12lr 12|α|r 2预习交流4：(1)提示：此公式可类比三角形的面积公式来记忆． (2)π2 3π21．角度制与弧度制的互化(1)把112°30′化成弧度；(2)把－5π12化成度；(3)将8化成度．思路分析：(1)先把112°30′化成度，再利用1°＝π180 rad 进行换算；(2)直接利用1rad ＝⎝⎛⎭⎪⎫180π°≈57.30°进行换算．把下列各角从度化成弧度或从弧度化成度．(1)67°30′；(2)810°；(3)108°；(4)135°；(5)7π；(6)－5π2；(7)23π4；(8)－4π5.1.角度与弧度的互化．(1)原则：牢记180°＝π rad ，充分利用1°＝π180 rad ，1 rad ＝⎝⎛⎭⎪⎫180π°进行换算．(2)方法：设一个角的弧度数为α，角度数为n ，则α rad ＝⎝⎛⎭⎪⎫α·180π°；n °＝n ·π180 rad. 2．将角度制化为弧度制，当角度制中含有“分”“秒”单位时，应先将它们统一转化为“度”，再利用1°＝π180rad 化为弧度即可．以弧度为单位表示角时，常把弧度写成多少π的形式．如无特殊要求，不必把π写成小数．2．用弧度表示终边相同的角及区域角已知角α＝2 005°，(1)将α改写成β＋2k π(k ∈Z,0≤β＜2π)的形式，并指出α是第几象限的角； (2)在区间[－5π，0)上找出与α终边相同的角．思路分析：(1)先将α改写成β＋2k π(k ∈Z,0≤β＜2π)的形式，再根据β与α的终边相同来判断．。

§1.1 弧度制教案一、教学目标1．理解角集与实数集的一一对应，熟练掌握角度制与弧度制间的互相转化．2．能灵活应用弧长公式、扇形面积公式解决问题．二、教学重点：能熟练地进行角度制与弧度制的互化．难点：能灵活应用弧长公式、扇形面积公式解决问题．三、知识链接：1像角的概念推广一样，我们已经把～中角，利用“乘以”这一法则映射到实数集上，那么，～以外的角能否化为弧度制？如果能，如何转化呢？乘数因子是否仍为“”，本节课就来讨论这个问题．2．探索研究（1）正、负角的弧度定义______________________（2）角集合与实数集之间的一一对应（3）有关公式:①弧长②四、例题分析【例1】P10例1、2【例2】下列几个角中哪几个是第二象限角？（1）（2）（3）（4）9 （5）－4 （6）【例3】（1）把化为，，的形式是（）A．B．C．D．（2）在半径不等的两个圆内，1弧度的圆心角（）A．所对弧长相等B．所对的弦长相等C．所对弧长等于各自半径D．所对的弧长为【例4】填空（1）在内找出与终边相同的角______________．（2）圆的弧长等于该圆内接正三角形的边长，则该弧所对的圆心角的弧度数是________________．（3）在扇形中，，弧长为1，则此扇形内切圆的面积____________．【例5】若弧度为2的圆心角所对的弦长为2，则这个圆心角所夹扇形的面积是（）A．B．C．D．【例6】如图，用弧度制表示下列终边落在阴影部分的角的集合（不包括边界）．【例7】已知两角的和为1弧度，且两角的差为，求这两个角各是多少弧度．五、课时作业1．若，，，则的终边位置关系是（）A．重合B．关于原点对称C．关于轴对称D．关于轴对称2．如果弧度的圆心角所对的弦长为2，那么这个圆心角所对的弧长是（）A．B．C．D．3．的值是（）．A．B．C．D．4．一条弦长等于半径的，则此弦所对圆心角（）．A．等于弧度B．等于弧度C．等于弧度D．以上都不对5．把化为的形式是（）．A．B．C．D．6．扇形的周期是16，圆心角是2弧度，则扇形面积是（）．A．B．C．16 D．32二、填空题1．度；弧度．2．半径为2的圆中，长为2的弧所对的圆周角的弧度数为__________，度数为____________．3．3弧度的角的终边在第_____________象限，7弧度的角的终边在第_____________象限．4．扇形的圆心角为，半径为，则弧长为____________．5．若的圆心角所对的弧长为，则此圆的半径为______________．6．地球赤道的半径是6370㎞，所以赤道上的弧长是_________（精确到0.01㎞）拓展探究：1、在直径为的滑轮上有一条弦，其长为，且为弦的中点，滑轮以每秒5弧度的角速度旋转，则经过后，点转过的弧长是多少？2、一扇形周长是，扇形的圆心角为多少弧度时，这个扇形的面积最大？最大面积是多少？3、一条铁路在转弯处成圆弧形，圆弧的半径为2㎞，一列火车用每小时30㎞的速度通过，10秒间转过几度？4、纸扇能否按照黄金比例设计？在炎炎夏日，用纸扇驱走闷热，无疑是最环好的方法．扇在美观设计上，可考虑用料、图案和形状．若从数学角度看，我们能否利用黄金比例（0.618）去设计一把富美感的的白纸扇？提示：在设计纸扇张开角（）时，可考虑从一圆形（半径为）分割出来的扇形的面积（）与剩余面积（）的比值．若假设这比值等于黄金比例，便可以找出．（精确至最接近的）．除了找市面上的纸扇去量度其张开的角度外，我们更可自制不同形状的纸扇，去测试一下接近的设计是否最美．2、旋转的风车一个大风车的半径为8m，12分钟旋转一周，它的最低点离地面2m（如图所示），求风车翼片的一个端点离地面距离（米）与时间（分钟）之间的函数关系（用弧度制求解）．。

403弧度制班级姓名组号编写人：程忠虎审核人：王松涛【学习目标】1、理解1弧度的定义和弧度制的概念，体会弧度制定义的合理性；2、掌握弧度与角度的互化，理解角的集合与实数集R间建立的一一对应关系；3、掌握弧度制下的弧长公式与扇形面积公式。

【学习重点】弧度制概念的理解，弧度与角度的互化。

【学习难点】弧度制的建立与应用。

【学习过程】一、预习自学（预习教材p9-p12）思考1：半径不同的同心圆中，同样的圆心角所对的弧长和半径之比有什么特征？利用什么量表示这一特征？思考2：单位圆中，长度为1的狐与半径的比是多少？如何描述该狐所对圆心角的大小？如果一个半径为r的圆的圆心角α所对的弧长是l,那么a的弧度数是多少?思考3:课本表1-3是怎样得到的？你会转化吗？试举一例说明。

思考4: 利用弧度制证明下列关于扇形的公式:(1)l Rα=;(2)212S Rα=;(3)12S lR=.（其中R是半径,l是弧长,(02)ααπ<<为圆心角,S是扇形的面积）【知识自测】填写新学案P4-P5“知识梳理”相关内容二、合作探究问题1: 圆O的半径为2,»AB的长等于4,AOC∠=-90°,AOC∠和BOC∠的弧度数.问题2；(弧度与角度之间的互化)(1)18°=_________; (2)6730'︒=_______; (3)310πrad =________; (4)2rad =________. 问题3:已知1570α=-︒,2750α=︒,145πβ=,23πβ=-. (1) 将12,αα用弧度表示出来,并指出它们是第几象限角；(2) 将12,ββ用角度表示出来,并在7200-︒︒:之间找出与它们终边相同的角.问题4:(弧长公式、扇形面积公式的应用): 解下列各题： (1) 已知扇形的圆心角为32rad ,半径为6cm ,求扇形的周长。

(2) 已知扇形的周长为8cm , 圆心角为2rad,求扇形的面积三、当堂检测——新学案p5:自主测评四．学习小结1、本节学习收获2、弧度制与角度制有何不同？。