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在数学教学中,可以精心创设一个符合学生认知规律,能激发学生求知欲的由浅入深、多层次、多变化的问题情境,启发学生进行探索,诱导他们进行反思,使学生养成多角度分析数学问题的习惯,提高他们灵活运用知识的能力.具体在教学时,教师要根据学情需要,努力设计例题变式,可改变问题的条件,在变异的内容和能力的要求上,由浅入深,循序渐进,从简单到复杂.“一题多变”是通过转化题目中的条件和所求问题,生成多道不同的,新的问题,此项练习能使学生触类旁通,让学生更加熟练地掌握解题方法,培养学生灵活解题的能力,同时训练学生思维的变通性和逻辑性.“一题多变”一般可以采用“纵变”和“横变”两种形式.下面设计一个与“直线与抛物线”有关的一题多变的教学内容.
例斜率为1的直线l过抛物线y2=4x的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,求线段AB长.
变式1:斜率为1的直线l过抛物线x2=4y的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,求线段AB长.
分析:此题较为简单,分三种思路:①联立方程组,直接求出A,B坐标;②设A,B坐标,利用弦长公式;③利用抛物线的定义.三种方法均体现了“坐标法”解决解析几何问题的本质:设坐标,联立方程组,将几何问题转化为代数问题.
变式2:斜率为k的直线l过抛物线x2=2py的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,O为原点,过A,B两点分别向准线作垂线,垂足分别为A′,B′.求证:A′F⊥B′F.
分析:此题有些难度.先让学生自主探索,教师巡视,并对个别学生加以点拨.要证A′F⊥B′F,可利用向量A′F⊥B′F,或用kA′FkB′F=-1.当然,此题也有学生会通过抛物线的定义,用纯几何的方法来证明,不失为一种好方法,值得提倡.
变式3:斜率为k的直线l过抛物线x2=2py的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,O为原点,过A,B两点分别向准线作垂线,垂足分别为A′,B′.求证:A,O,B′共线.
分析:在证变式2的前提下,学生容易想到用向量的方法来证明三点共线,即OA∥OB,运用“坐标法”将几何问题转化为代数问题,体现学生的类比思想与转化能力,进一步强化向量的坐标运算与“坐标法”是相通的,也说明向量与解析几何的结合也是高考的热点.
变式4:斜率为k的直线l过抛物线x2=2py的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,过A,B两点分别作切线l1,l2交于M.求证:l1⊥l2,且M在准线上.
分析:此题第一个证明可让学生下笔,预测两种现象:一部分学生很快做完,一部分还在埋头苦算.原因:直线与圆锥曲线相切问题,常联立方程组,利用△=0来解决.但有一种例外,即焦点在y轴上的抛物线方程,也可以看作y关于x的函数,利用导数的几何意义求切线,简单得多,充分体现函数与方程的数学思想.
变式5:以上问题直线AB均过焦点F,若不过焦点F,而过其他点,如(0,m),准线方程改为y=-m,上述结论是否也成立?
分析:将问题一般化,价值更大.
通过这种一题多解的解题设置,可以在解题过程中训练学生的发散性思维能力,培养学生的发现、创造能力,使学生在学习过程中始终处于兴奋状态,并且对数学的变幻无穷产生强烈的好奇心,这就能够促使学生主动地探寻新的知识,其实这就是通过学习来培养兴趣,然后又通过兴趣来促进学习、提高学习的一个阶段.通过这样的情境设置,可以使学生充分感受到数学的无穷魅力,从而主动热情地学习数学.
另外“直线与抛物线的位置关系”是近几年高考的一个热点,题目可以千百变万化,也可以与其他如函数,向量、导数等知识结合.但本例的几道变式题,均可归结为“坐标法”解题,即多题一解,参悟了这一点,则能够更好地体会万变不离其宗的含义.变式,有时也是一种创新.在平时的学习中,学生如果能经常性地进行一题多变、多题归一的训练,就能在解题过程中提高反思能力.一题多变,除了教师设计以外,还可以大胆尝试着让学生自己来变,转化为开放题.
例斜率为1的直线l过抛物线y2=4x的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,求线段AB长.
变式1:斜率为1的直线l过抛物线x2=4y的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,求线段AB长.
分析:此题较为简单,分三种思路:①联立方程组,直接求出A,B坐标;②设A,B坐标,利用弦长公式;③利用抛物线的定义.三种方法均体现了“坐标法”解决解析几何问题的本质:设坐标,联立方程组,将几何问题转化为代数问题.
变式2:斜率为k的直线l过抛物线x2=2py的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,O为原点,过A,B两点分别向准线作垂线,垂足分别为A′,B′.求证:A′F⊥B′F.
分析:此题有些难度.先让学生自主探索,教师巡视,并对个别学生加以点拨.要证A′F⊥B′F,可利用向量A′F⊥B′F,或用kA′FkB′F=-1.当然,此题也有学生会通过抛物线的定义,用纯几何的方法来证明,不失为一种好方法,值得提倡.
变式3:斜率为k的直线l过抛物线x2=2py的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,O为原点,过A,B两点分别向准线作垂线,垂足分别为A′,B′.求证:A,O,B′共线.
分析:在证变式2的前提下,学生容易想到用向量的方法来证明三点共线,即OA∥OB,运用“坐标法”将几何问题转化为代数问题,体现学生的类比思想与转化能力,进一步强化向量的坐标运算与“坐标法”是相通的,也说明向量与解析几何的结合也是高考的热点.
变式4:斜率为k的直线l过抛物线x2=2py的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,过A,B两点分别作切线l1,l2交于M.求证:l1⊥l2,且M在准线上.
分析:此题第一个证明可让学生下笔,预测两种现象:一部分学生很快做完,一部分还在埋头苦算.原因:直线与圆锥曲线相切问题,常联立方程组,利用△=0来解决.但有一种例外,即焦点在y轴上的抛物线方程,也可以看作y关于x的函数,利用导数的几何意义求切线,简单得多,充分体现函数与方程的数学思想.
变式5:以上问题直线AB均过焦点F,若不过焦点F,而过其他点,如(0,m),准线方程改为y=-m,上述结论是否也成立?
分析:将问题一般化,价值更大.
通过这种一题多解的解题设置,可以在解题过程中训练学生的发散性思维能力,培养学生的发现、创造能力,使学生在学习过程中始终处于兴奋状态,并且对数学的变幻无穷产生强烈的好奇心,这就能够促使学生主动地探寻新的知识,其实这就是通过学习来培养兴趣,然后又通过兴趣来促进学习、提高学习的一个阶段.通过这样的情境设置,可以使学生充分感受到数学的无穷魅力,从而主动热情地学习数学.
另外“直线与抛物线的位置关系”是近几年高考的一个热点,题目可以千百变万化,也可以与其他如函数,向量、导数等知识结合.但本例的几道变式题,均可归结为“坐标法”解题,即多题一解,参悟了这一点,则能够更好地体会万变不离其宗的含义.变式,有时也是一种创新.在平时的学习中,学生如果能经常性地进行一题多变、多题归一的训练,就能在解题过程中提高反思能力.一题多变,除了教师设计以外,还可以大胆尝试着让学生自己来变,转化为开放题.