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高中数学新课程创新教学设计案例(共50课时)

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-09-17 13:15
tags:高中数学教案

高中数学知识点大全河北-沈阳市高中数学书


1 集合的概念和表示方法
教材分析
集合概念的基本理论,称为集合论.它 是近、现代数学的一个重要基础.一方面,许多重要
的数学分支,如数理逻辑、近世代数、实变函数、泛 函分析、概率统计、拓扑等,都建立在
集合理论的基础上.另一方面,集合论及其反映的数学思想,在越 来越广泛的领域中得到应
用.在小学和初中数学中,学生已经接触过集合,对于诸如数集(整数的集合、 有理数的集
合)、点集(直线、圆)等,有了一定的感性认识.这节内容是初中有关内容的深化和延伸. 首
先通过实例引出集合与集合元素的概念,然后通过实例加深对集合与集合元素的理解,最后
介 绍了集合的常用表示方法,包括列举法,描述法,还给出了画图表示集合的例子.本节的
重点是集合的基 本概念与表示方法,难点是运用集合的两种常用表示方法———列举法与描
述法正确表示一些简单的集合 .
教学目标
1. 初步理解集合的概念,了解有限集、无限集、空集的意义,知道常用数集及其记法.
2. 初步了解“属于”关系的意义,理解集合中元素的性质.
3. 掌握集合的表示法,通过把文字语言转 化为符号语言(集合语言),培养学生的理解、
化归、表达和处理问题的能力.
任务分析 < br>这节内容学生已在小学、初中有了一定的了解,这里主要根据实例引出概念.介绍集合的概
念采用 由具体到抽象,再由抽象到具体的思维方法,学生容易接受.在引出概念时,从实例
入手,由具体到抽象 ,由浅入深,便于学生理解,紧接着再通过实例理解概念.集合的表示
方法也是通过实例加以说明,化难 为易,便于学生掌握.
教学设计
一、问题情境
1. 在初中,我们学过哪些集合?
2. 在初中,我们用集合描述过什么?
学生讨论得出: < /p>


在初中代数里学习数的分类时,学过“正数的集合”,“负数的集合”;在学习一元一次不 等式
时,说它的所有解为不等式的解集.
在初中几何里学习圆时,说圆是到定点的距离等于定 长的点的集合.几何图形都可以看成点
的集合.
3. “集合”一词与我们日常生活中的哪些词语的意义相近?
学生讨论得出:
“全体”、“一类”、“一群”、“所有”、“整体”,……
4. 请写出“小于10”的所有自然数.
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.这些可以构成一个集合.
5. 什么是集合?
二、建立模型
1. 集合的概念(先具体举例,然后进行描述性定义)
(1)某种指定的对象集在一起就成为一个集合,简称集.
(2)集合中的每个对象叫作这个集合的元素.
(3)集合中的元素与集合的关系:
a是集合A中的元素,称a属于集合A,记作a∈A;
a不是集合A中的元素,称a不属于集合A,记作aA.
例:设B={1,2,3},则1∈B,4
2. 集合中的元素具备的性质
B. < br>(1)确定性:集合中的元素是确定的,即给定一个集合,任何一个对象是否属于这个集合
的元素 也就确定了.如上例,给出集合B,4不是集合的元素是可以确定的.
(2)互异性:集合中的元素是互异的,即集合中的元素是没有重复的.
例:若集合A={a,b},则a与b是不同的两个元素.


(3)无序性:集合中的元素无顺序.
例:集合{1,2}与集合{2,1}表示同一集合.
3. 常用的数集及其记法
全体非负整数的集合简称非负整数集(或自然数集),记作N.
非负整数集内排除0的集合简称正整数集,记作N
*
或N
+

全体整数的集合简称整数集,记作Z;
全体有理数的集合简称有理数集,记作Q;
全体实数的集合简称实数集,记作R.
4. 集合的表示方法
[问 题]
如何表示方程x
2
-3x+2=0的所有解?
(1)列举法
列举法是把集合中的元素一一列举出来的方法.
例:x
2
-3x+2=0的解集可表示为{1,2}.
(2)描述法
描述法是用确定的条件表示某些对象是否属于这个集合的方法.
例:①x
2
-3x+2=0的解集可表示为{x|x
2
-3x+2=0}.
②不等式x-3>2的解集可表示为{x|x-3>2}.
③Venn图法
例:x
2
-3x+2=0的解集可以表示为(1,2).
5. 集合的分类
(1)有限集:含有有限个元素的集合.例如,A={1,2}.
(2)无限集:含有无限个元素的集合.例如,N.


(3)空集:不含任何元素的集合,记作
注:对于无限集,不宜采用列举法.
.例如,{x|x
2
+1=0,x∈R}=.
三、解释应用
[例 题]
1. 用适当的方法表示下列集合.
(1)由1,2,3这三个数字抽出一部分或全部数字(没有重复)所组成的一切自然数.
(2)平面内到一个定点O的距离等于定长l(l>0)的所有点P.
(3)在平面a内,线段AB的垂直平分线.
(4)不等式2x-8<2的解集.
2. 用不同的方法表示下列集合.
(1){2,4,6,8}.
(2){x|x
2
+x-1=0}.
(3){x∈N|3<x<7}.
3. 已知A={x∈N|66-x∈N}.试用列举法表示集合A.
(A={0,3,5})
4. 用描述法表示在平面直角坐标中第一象限内的点的坐标的集合.
[练 习]
1. 用适当的方法表示下列集合.
(1)构成英语单词mathematics(数字)的全体字母.
(2)在自然集内,小于1000的奇数构成的集合.
(3)矩形构成的集合.
2. 用描述法表示下列集合.
(1){3,9,27,81,…}.


(2)
四、拓展延伸
把下列集合“翻译”成数学文字语言来叙述.
(1){(x,y)|y=x
2
+1,x∈R}.
(2){y|y=x
2
+1,x∈R}.
(3){(x,y)|y=x
2
+1,x∈R}.
(4){x|y=x
2
+1,y∈N
*
}.
点 评 这篇案例注重新、旧知识的联系与过渡,以旧引新,从学生的原有知识、经验出发,创设问
题情境; 从实例引出集合的概念,再结合实例让学生进一步理解集合的概念,掌握集合的表
示方法.非常注重实例 的使用是这篇案例的突出特点.这样做,通俗易懂,使学生便于学习
和掌握.例题、练习由浅入深,对培 养学生的理解能力、表达能力、思维能力大有裨益.拓
展延伸注重数学语言的转化和训练,注重区分形似 而质异的数学问题,加强了学生对数学概
念的理解和认识.

2 集合之间的关系
教材分析
集合之间的关系是集合运算的基础和前提,是用集合观点理清集合之间内在联系的桥 梁和工
具.这节内容是对集合的基本概念的深化,延伸,首先通过类比、实例引出子集的概念,再
结合实例加以说明,然后通过实例说明子集包括真子集和两集合相等两种情况.这节内容的
教学重点是 子集的概念,教学难点是弄清元素与子集、属于与包含之间的区别.
教学目标
1. 通过对子集概念的归纳、抽象和概括,体验数学概念产生和形成的过程,培养学生的抽
象、概括能力.


2. 了解集合的包含、相等关系的意义,理解子集、真子集的概念,培养学生对数学的理解
能力.
3. 通过对集合之间的关系即子集的学习,初步体会数学知识发生、发展、运用的过程,培
养 学生的科学思维方法.
任务分析
这节内容是在学生已经掌握了集合的概念和表示方法以及两 个实数之间有大小关系的基础
上,进一步学习和研究两个集合之间的关系,采用从实例入手,由具体到抽 象,由特殊到一
般,再由抽象、一般到具体、特殊的方法,知识的产生、发生比较自然,易于学习、接受 和
掌握;采用分类讨论的方法阐述子集包括真子集、等集(两集合相等)两种情况,这可以使
学 生更好地认识子集、真子集、等集三者之间的内在联系.
教学设计
一、问题情境
1. 元素与集合之间的关系是什么?
元素与集合是从属关系,即对一个元素x是某集合A中 的元素时,它们的关系为x∈A.若
一个对象x不是某集合A中的元素时,它们的关系为x
2. 集合有哪些表示方法?
列举法,描述法,Venn图法.
数与数之间存在着大小关系,那么 ,两个集合之间是不是也存在着类似的关系呢?先看下面
两个集合:A={1,2,3},B={1,2 ,3,4,5}.它们之间有什么关系呢?
A.
二、建立模型
1. 引导学生分析讨论
集合A中的任何一个元素都是集合B中的元素.
集合B中的元素4,5不是集合A中的元素.
2. 与学生共同归纳,明晰子集的定义
对于上述问题,教师点拨,A是B的子集,B不是A的子集.


子集:对于两个 集合A,B,如果集合A中的任何一个元素都是集合B中的元素,即集合A
包含于集合B,或集合B包含 集合A,记作A
子集.
B(或BA),就说集合A是集合B的
用符号语言可表示为: 如果任意元素x∈A,都有x∈B,那么AB.
规定:空集是任何集合的子集,即对于任意一个集合A,有
3. 提出问题,组织学生讨论
A.
给出三个集合:A={1,2,3},B={1,2,3,4,5},C={1,2,3}.
(1)A是B的子集吗?B是A的子集吗?
(2)A是C的子集吗?C是A的子集吗?
4. 教师给出真子集与两集合相等的定义
上述问题中,集合A是集合B的子集,并且集合B 中有元素不属于集合A,这时,我们就
说集合A是集合B的真子集;集合A是集合C的子集,且集合A与 集合C的元素完全相
同,这时,我们就说集合A与集合C相等.
真子集:如果集合A是集合B 的子集,即A
那么集合A叫作集合B的真子集,记作A
B,并且B中至少有一个元素不属于集合 A,
B或BA.
AB的Venn图为
两集合相等:如果集合A中的每一个元素都是 集合B中的元素,即A
B的每一个元素也都是集合A 中的元素,即B
=B.
B,反 过来,集合
A,那么就说集合A等于集合B,记作A


A=B的Venn图为
思考:设A,B是两个集合,A
5. 子集、真子集的有关性质
由子集、真子集的定义可推知:
B,AB,A=B三者之间的关系是怎样的?
(1)对于集合A,B,C,如果AB,BC,那么AC.
(2)对于集合A,B,C,如果AB,BC,那么AC.
(3)AA.
(4)空集是任何非空集合的真子集.
三、解释应用
[例 题]
1. 用适当的符号(∈,,=,,)填空.
(1)3 ___________ {1,2,3}.
(2)5 ___________ {5}.
(3)4 ___________ {5}.
(4){a} ___________ {a,b,c}.
(5)0 ___________ .
(6){a,b,c} ___________ {b,c}.


(7) ___________ {0}.
(8) ___________ {}.
(9){1,2} ___________ {2,1}.
(10)G={x|x是能被3整除的数} ___________ H={x|x是能被6整除的数}.
2. 写出集合{a,b}的所有子集,并指出其中哪些是它的真子集.
3. 说出下列每对集合之间的关系.
(1)A={1,2,3,4,},B={3,4}.
(2)P={x|x
2
=1},Q={-1,1}.
(3)N,N
*

(4)C={x∈R|x
2
=-1},D={0}.
[练 习]
1. 用适当的符号(∈,,=,,)填空.
(1)a ___________ {a}.
(2)b ___________ {a}.
(3) ___________ {1,2}.
(4){a,b} ___________ {b,a}.
(5)A={1,2,4} ___________ B={x|x是8的正约数}.
2. 求下列集合之间的关系,并用Venn图表示.
A={x|x是平行四边形},
B={x|x是菱形},
C={x|x是矩形},


D={x|x是正方形}.
拓展延伸
填 表
表2-1
集 合
{a}
{a,b}
{a,b,c}
{a,b,c,d}

集合中元素的个数
1
2
3
4

子集的个数










真子集的个数
(1)你能找出“集合中元素的个数”与“子集的个数”、“真子集的个数”之间关系吗?
( 2)如果一个集合中有n个元素,你能写出计算它的所有子集个数与真子集个数的公式吗?
(用n表达)
点 评
这篇案例结构严谨,思路清晰,概念和关系的引出注重从具体到抽象、从特殊到一般、 从感
性到理性的认识过程.具体地说就是,先结合实例研究两个具体集合的关系,从而引出子集
的定义,然后再结合实例说明AB,包括AB,A=B两种情况,再给出真子集、等集
的定义.这样的处 理方式,符合学生的认知规律,符合新课程的理念,例题与练习由浅入深,
注重数形结合,使学生从不同 角度加深了对集合之间的关系的理解.拓展延伸注重培养学生
从特殊到一般地解决数学问题的能力.值得 注意的是,在引出子集定义时,最好明确指出,
集合之间的“大小”关系实质上就是包含关系.


3 逻 辑 联 结 词
教材分析
在初中阶 段,学生已接触了一些简单命题,对简单的推理方法有了一定程度的了解.在此基
础上,这节课首先从简 单命题出发,给出含有“或”、“且”、“非”的复合命题的概念,然后借
助真值表,给出判断复合命题 的真假的方法.
在高中数学中,逻辑联结词是学习、掌握和使用数学语言的基础,是高中数学学习的出 发
点.因此,在教学过程中,除了关注和初中知识密切的联系之外,还应借助实际生活中的具
体 例子,以便于学生理解和掌握逻辑联结词.
教学重点是判断复合命题真假的方法,难点是对“或”的含义的理解.
教学目标
1. 理解逻辑联结词“或”、“且”、“非”的含义,了解“或”、“且”、“非”的复合命题的构成.
2. 能熟练判断一些复合命题的真假性.
3. 通过逻辑联结词的学习,使学生初步体会数 学语言的严密性,准确性,并在今后数学学
习和交流中,能够准确运用逻辑联结词.
任务分析
在初中数学中,学生已经学习了一些关于命题的初步知识,但是,对命题和开语句的区别往
往搞 不清.因此,应首先让学生弄懂命题的含义,以便其掌握复合命题.
由于逻辑中的“或”、“且”、“ 非”与日常用语中的“或”、“且”、“非”的意义不完全相同,故要
直接讲清楚它们的意义,比较困难 .因此,开始时,不必深讲,可以在学习了有关复合命题
的真值表之后,再要求学生根据复合命题的真值 表,对“或”、“且”、“非”加以理解,这样处
理有利于掌握重点,突破难点.
为了加深对 “或”、“且”、“非”的理解,最后应设计一系列的习题加以巩固、深化对知识的认
识程度.


教学设计
一、问题情境
生活中,我们要经常用到许多有自动控制功 能的电器.例如,洗衣机在甩干时,如果“到达
预定的时间”或“机盖被打开”,就会停机,即当两个条 件至少有一个满足时,就会停机.与
此对应的电路,就叫或门电路.又如,电子保险门在“钥匙插入”且 “密码正确”两个条件都满
足时,才会开启.与此对应的电路,就叫与门电路.随着高科技的发展,诸多 科学领域均离
不开类似以上的逻辑问题.因此,我们有必要对简易逻辑加以研究.
二、建立模型
在初中,我们已学过命题,知道可以判断真假的语句叫作命题.
试分析以下8个语句,说出哪些是命题,哪些不是命题,哪些是真命题,哪些是假命题.
(1)12>5.
(2)3是12的约数.
(3)是整数.
(4)是整数吗?
(5)x>.
(6)10可以被2或5整除.
(7)菱形的对角线互相垂直且平分.
(8)不是整数.
(可以让学生回答,教师给出点评)
我们可以看出,(1)(2)是真命题;(3)是假命题 ;因为(4)不涉及真假;(5)不能
判断真假,所以(4)(5)都不是命题;(6)(7)(8)是 真命题.


其中,“或”、“且”、“非”这些词叫作逻辑联结词.像(1)(2)(3 )这样的命题,不含逻
辑联结词,叫简单命题;像(6)(7)(8)这样,由简单命题与逻辑联结词构 成的命题,
叫复合命题.
如果用小写的拉丁字母p,q,r,s,…来表示命题(这里应明确 (6)(7)(8)三个命题
中p,q分别代表什么),则上述复合命题(6)(7)(8)的构成形式 分别是p或q,p且
q,非p.其中,非p也叫作命题p的否定.
对于以上三种复合命题,如 何判断其真假呢?下面要求学生自己设计或真或假的命题来填下
面表格:

结合学生 回答情况,将上面的表格补充完整,并给出真值表的定义.要求学生对每一真值表
用一句话总结:
(1)“非p”形式的复合命题的真假与p的真假相反.
(2)“p且q”形式的复合命题当p与q同为真时为真,其他情况时为假.
(3)“p或q”形式的复合命题当p与q同为假时为假,其他情况时为真.
三、解释应用
[例 题]
1. 分别指出下列各组命题构成的“p或q”、“p且q”、“非p”形式的复合命题的真假.
(1)p:2+2=5,q:3>2.
(2)p:9是质数,q:8是12的约数.
(3)p:1∈{1,2},q:{1}{1,2}.
(4)p:{0},q:={0}.


注:引导学生进一步熟悉真值表.
2. 说出下列复合命题的形式,并判断其真假.
(1)5≥5. (2)5≥1.
解:(1)p 或q形式.其中,p:5>5,q:5=5.p假,q真,∴p或q为真,即5≥5为真
命题.
(2)p或q形式.其中,p:5>4,q:5=4,p真,q假,∴p或q为真,即5≥4为真命题.
[练 习]
1. 命题:方程x
2
-1=0的解是x=±1,使用逻辑联结词的情况是( ).
A. 没用使用逻辑联结词
B. 使用逻辑联结词“且”
C. 使用逻辑联结词“或”
D. 使用逻辑联结词“非”
(C)
2. 由下列命题构成的“p或q”、“p且q”形式的复合命题均为真命题的是( ).
A. p:4+4=9,q:7>4
B. p:a∈{a,b,c},q:{a}{a,b,c}
C. p:15是质数,q:4是12的约数
D. p:2是偶数,q:2不是质数
(B)
四、拓展延伸
在一些逻辑问题中,当字面上并未出现“或”、“且”、“非 ”字样时,应从语句的陈述中搞清含
义,从而解决问题.
例:小李参加全国数学联赛,有三名同学对他作如下猜测:


甲:小李非第一名,也非第二名;
乙:小李非第一名,而是第三名;
丙:小李非第三名,而是第一名.竞赛结束后发现,一人全猜对,一人猜对一半,一人全猜
错,问:小 李得了第几名?
由上可知:甲、乙、丙均为“p且q”形式,所以猜对一半者也说了错误“命题”,即 只有一个
为真,所以可知是丙是真命题,因此小李得了第一名.
还有一些逻辑问题,应从命题与命题之间关系去寻找解题思路.
例:曾经在校园内发生过这样 一件事:甲、乙、丙、丁四名同学在教室前的空地上踢足球,
忽然足球飞向了教室的一扇窗户,听到响声 后,李主任走了过来,看着一地碎玻璃,问道:
“玻璃是谁打破的?”
甲:是乙打破的;
乙:不是我,是丁打破的;
丙:肯定不是我打破的;
丁:乙在撒谎.
现在只知道有一个人说了真话,请你帮李主任分析:谁打破了玻璃,谁说了真话.
分析此题关 键在于找清乙说的与丁说的是“p”与“非p”形式,因此说真话者可能是乙,也可能
不是乙,是丁.由 此分析可知,是丙打破的玻璃.
点 评
这篇案例的突出特点是对知识的认知由浅入深,层层 渐进.这篇案例的所有例子均结合学生
的数学水平取自学生掌握的知识范围之内或者直接源于现实生活, 这有利于学生对问题的实
质的理解和掌握.如果在“建立模型”的结束时及时给出相关的例子,使学生正 确区分哪些是
简单命题,哪些是复合命题,学生的印象会更深.


4 四 种 命 题
教材分析
在初中,学生接触的简单的逻辑推理及命题间关系(原命题和逆命 题)主要来源于几何知识,
有很强的几何直观性,便于掌握.高中学生要面对大量代数命题,因此,很有 必要学习四种
命题及四者之间的关系,以适应高中数学学习的需要,这节课的主要教学目的就在于此.同
时,这节课又是学习和运用反证法这种基本解题方法的基础.
这节课的重点是四种命题间的关系.
学生现有的认知水平虽然脱离了初中阶段的简单几何知识 ,但是新的知识体系并未形成,因
此,随着学生对概念理解的深入,这节课的例题将逐步引导学生理解几 何命题,进而理解代
数命题.这种处理方式符合学生的认知规律.
教学目标
通过这 节课的教与学,应使学生初步理解四种命题及其关系,进而使学生掌握简单的推理技
能,发展学生的思维 能力.同时,帮助学生从几何推理向代数推理过渡.
任务分析
在这节课的教学过程中,要注 意控制教学要求,即只研究比较简单的命题,而且命题的条件
和结论比较明显;不研究含有逻辑联结词“ 或”、“且”、“非”的命题的逆命题、否命题和逆否
命题.
这节中“若p则q”形式的命题 中的“p”,“q”可以都是命题,也可以不都是命题,不能等同于
前面的复合命题.
教学设计
一、问题情境
在以前的数学学习中,有这样的知识:菱形的对角线相互垂 直.那么,这一真命题变一下形
式是否真命题呢?如:“如果一个四边形对角线相互垂直,那么它是菱形 ”,再如:“对角线
不相互垂直的四边形不是菱形”.这些变形后的命题的真假是否和原命题有关呢?为 解决这
一问题,这节课我们就来学习“四种命题”.


二、问题解决
首先让学生回忆初中学习过的有关命题的定义:互逆命题、原命题、逆命题.(学生回答,
教师补充完整 )
例:如果原命题是
(1)同位角相等,两直线平行.
让学生说出它的逆命题.
(2)两直线平行,同位角相等.
再看下面的两个命题:
(3)同位角不相等,两直线不平行.
(4)两直线不平行,同位角不相等.
在命 题(1)与命题(3)中,一个命题的条件和结论分别是另一个命题的条件的否定和结论
的否定,这样的 两个命题叫作互否命题.把其中一个命题叫作原命题,另一个就叫作原命题
的否命题.
在命题 (1)与命题(4)中,一个命题的条件和结论分别是另一个命题的结论的否定和条件
的否定,这样的两 个命题叫作互为逆否命题.把其中一个命题叫作原命题,另一个就叫作原
命题的逆否命题.
换句话说:
(1)交换原命题的条件和结论,所得的命题是逆命题.
(2)同时否定原命题的条件和结论,所得命题是否命题.
(3)交换原命题的条件和结论,并同时否定,所得命题是逆否命题.
一般地,用p和q分别 表示原命题的条件和结论,用非p和非q分别表示p和q的否定.于
是,四种命题的形式就是:
原命题:若p则q.
逆命题:若q则p.
否命题:若非p则非q.
逆否命题:若非q而非p.


下面让学生考虑这样一个问题:四种命题之间,任 意两个是什么关系?(学生回答,教师补
充,最后出示下图)

给出一个命题:“若 a=0,则ab=0.”让学生写出其他三种命题,并判断四个命题的真假,
然后考虑其他三种命题的真 假是否与原命题的真假有某种关系.
不难发现如下关系:
(1)原命题为真,它的逆命题不一定为真.
(2)原命题为真,它的否命题不一定为真.
(3)原命题为真,它的逆否命题一定为真.
三、解释应用
[例 题]
1. 把下列命题先改写成“若p则q”的形式,再写出它们的逆命题、否命题与逆否命题,并分
别判断它们的真假.
(1)负数的平方是正数.
(2)正方形的四条边相等.
分析:关键是找出原命题的条件p与结论q.
解:(1)原命题可以写成:若一个数是负数,则它的平方是正数.
逆命题:若一个数的平方是正数,则它是负数.逆命题为假.
否命题:若一个数不是负数,则它的平方不是正数.否命题为假.
逆否命题:若一个数的平方不是正数,则它不是负数.逆否命题为真.


(2)原命题可以写成:若一个四边形是正方形,则它的四条边相等.
逆命题:若一个四边形的四条边相等,则它是正方形.逆命题为假.
否命题:若一个四边形不是正方形,则它的四条边不相等.否命题为假.
逆否命题:若一个四边形的四条边不相等,则它不是正方形.逆否命题为真.
2. 设原命题 是“当c>0时,若a>b,则ac>bc”,写出它的逆命题、否命题与逆否命题,并
分别判断它们的 真假.
分析:“当c>0时”是大前提,写其他命题时应该保留,原命题的条件是a>b,结论是ac >
bc.
解:逆命题:当c>0时,若ac>bc,则a>b.逆命题为真.否命题:当c> 0时,若a≤b,
则ac≤bc.否命题为真.逆否命题:当c>0时,若ac≤bc,则a≤b.逆否 命题为真.
[练 习]
1. 命题“若a>b,则ac
2
>bc
2
,(a,b,c∈R)”与它的逆命题、否命题、逆否命题中,真
命题个数为( ).
A. 3 B. 2 C. 1 D. 0
(B)
2. 在命题“若抛物线y=ax
2
+bx+c的开口向下,则{x|ax
2
+bx+c<0}≠
否命题、逆否命题中,下列结论成立的是( ).
A. 三命题都真 B. 三命题都假 C. 否命题真 D. 逆否命题真
的逆命题、
(D)
四、拓展延伸
在对某一命题的条件和结论否定时,有些问题,学生易出错.例如,对如下词语 的否定:“任
意的”、“所有的”、“都是”和“全是”等.
下面以“全是”为例进行说明: 所谓“否定”,即其对立面,显然“全是”的对立面中除了“全不
是”之外,还有“部分也是”这一部分 .因此,“全是”的对立面(即否定)应是“不全是”,而
不是“全不是”.同样,“任意的”否定应是 “某个”,“所有的”否定应是“存在一个”或“存在一些”,
“都是”的否定是“不都是”.例如,命 题:若x
2
+y
2
=0,则x,y全是0.其否命题是:若x
2+y
2
≠0,则x,y不全是0.


点 评
这篇案例涉 及两个问题:一个是定义,一个是规律,即四种命题间的关系.为了加深学生的
认识,这篇案例突出了“ 学生参与”,即让学生通过例子认识定义,在活动中自己归纳、总结
规律.同时,这篇案例又设计了适量 的例题和练习,以巩固学生在课堂活动中掌握的知识.再
者,这篇案例中所有例子都十分简单,但又极具 有代表性,易于学生接受和理解,这也是学
生能积极地参与到课堂活动中去的一个必要条件.
美中不足的是,这篇案例的个别环节对“反例”的运用稍显单薄.

5 充分条件与必要条件
教材分析
充分条件与必要条件是简易逻辑的重要内容.学习数学需要全 面地理解概念,正确地进行表
述、判断和推理,这就离不开对充分条件与必要条件的掌握和运用,而且它 们也是认识问题、
研究问题的工具.这节内容在“四种命题”的基础上,通过若干实例,总结出了充分条 件、必
要条件和充要条件的概念,给出了判断充分条件、必要条件的方法和步骤.教学的重点与难
点是关于充要条件的判断.
教学目标
1. 结合实例,理解充分条件、必要条件、充要条件的意义.
2. 理解充要条件,掌握判断充要条件的方法和步骤.
3. 通过充要条件的学习,培养学生对数学的理解 能力和逻辑推理能力,逐步提高学生分析
问题、解决问题的能力.
任务分析
这节内 容是学生在学习了“四种命题”、会判断一个命题的真假的基础上,主要根据“pq”
给出了充分条件、 必要条件及充要条件.虽然从实例引入,但是学生对充分条件、必要条件
的理解,特别是对必要条件的理 解有一定困难.对于本节内容的学习,首先要分清谁是条件,
谁是结论,其次要进行两次推理或判断.
(1)若“条件
(2)若“条件
结论”,则条件是结论的充分条件,或称结论是条件的 必要条件.
结论”,则条件是结论的不充分条件,或称结论是条件的不必要条件.


教学设计
一、问题情境
[提出问题]
1. 写出命题“ 若x>0,则x
2
>0”的逆命题、否命题和逆否命题,并分别判断原命题、逆命题、
否命题、逆否命题的真假.
原命题:若x>0,则x
2
>0.真命题.
逆命题:若x
2
>0,则x>0.假命题.
否命题:若x≤0,则x
2
≤0.假命题.
逆否命题:若x
2
≤0,则x≤0.真命题.
2. “若p则q”形式的命题,其中有的命题为真,有的命题为假.
“若p则q”为真,即如果p成立,那么q一定成立,记作pq或qp.
q. “若p则q”为假,即如果p成立,那么q不一定成立,即由p推不出q,记作p
[进一步的问题] < br>“若x>0,则x
2
>0”,为真,可记作“p
(1)x>0是x
2< br>>0的什么条件?
(2)x
2
>0是x>0的什么条件?
q”.
二、建立模型
1. 学生分析讨论,教师点拔
(1)x>0x
2
>0,x>0是x
2
>0的什么条件?
在这个问题中,“x>0”是“条件”,“x
2
>0”是“结论”;已知x>0x
2< br>>0表示若“条件”成立,
则“结论”一定成立,说明“条件”蕴涵“结论”,说明“条件”是“ 结论”的充分条件.
(2)x
2
>0x>0,x
2
>0是x>0的什么条件?


在这个问题中,“x
2
>0”是“条件”,“x>0”是“结论”;已知x>0 x
2
>0表示若“结论”成立,
则“条件”一定成立,说明“结论”蕴涵“条件”,即 若“条件”成立,则“结论”不一定成立,说明“结
论”是“条件”的必要条件.
2. 师生共同参与,给出充分条件、必要条件的定义
如果已知p
3. 充要条件
问题:记p:三角形的三条边相等,q:三角形的三个角相等.问:p是q的什么条件?
解:(1)p
(2)q
q,即p是q的充分条件.
q,那么,p是q的充分条件,q是p的必要条件.
p,即p是q的必要条件.
综合(1)(2),我们就说p是q的充要条件.
如果pq,且qp,记作pq,这时,p既 是q的充分条件,又是q的必要条件,那么
就说p是q的充分必要条件,简称充要条件.
4. 提出问题,组织学生讨论
如何判断充要条件?
(1)分清谁是条件p,谁是结论q.
(2)进行两次推理或判断,即判断p
(3)根据(2)写出结论.
q是否成立,qp是否成立.
三、解释应用
[例 题]
1. 指出下列各组命题中,p是q的什么条件,q是p的什么条件.
(1)p:x>0;q:x
2
>0.
(p是q的充分不必要条件,q是p的必要不充分条件)
(2)p:x=y;q:x
2
=y
2

(p是q的充分不必要条件,q是p的必要不充分条件)


(3)p:两三角形面积相等;q:两三角形全等.
(p是q的必要不充分条件,q是p的充分不必要条件)
(4)p:两直线平行;q:内错角相等.
(p是q的充要条件,q是p的充要条件)
(5)p:x=y;q:x
2
+y
2
=1.
(p是q的既不充分又不必要条件,q是p的既不充分又不必要条件)
2. 指出下列各组命题中,p是q的什么条件.
(1)p:(x-2)(x-3)=0;q:x=3.
(2)p:四边形对角线相等;q:四边形是矩形.
(3)p:a≠0;q:a·b≠0.
(4)p:a+5是无理数;q:a是无理数.
(5)p:x≤5;q:x≤3.
[练 习]
1. 下列各组命题中的p是q的什么条件?
(1)p:x
2
+y
2
=0,q:x·y=0.
(2)p:m>0;q:x
2
+x-m=0有实数根.
(3)p:a>b;q:a
2
>b
2

(4)p:x
2
=3x+4;q:x=
(5)p:x>-1;q:x>1.

(6)p:a,b都是偶数;q:a+b是偶数.
2. (1)如果原命题若p则q为真而逆命题为假,那么p是q的条件.
(2)如果原命题若p则q为假而逆命题为真,那么p是q的条件.
(3)如果原命题若p则q与其逆命题都为真,那么p是q的条件.


(4)如果原命题若p则q与其逆命题都为假,那么p是q的条件.
四、拓展延伸
1. 已知p,q都是r的必要条件,S是r的充分条件,q是S的充分条件,那么,
(1)S是q的什么条件?
(2)r是q的什么条件?
(3)p是q的什么条件?
2. “关于x的方程ax
2
+2x+1=0至少有一个负的实根”的充要条件是什么?
3. “3x
2
-10x+k=0有两个同号且不相等实根”的充要条件是什么?
点 评
这篇案例注重新、旧知识的内在联系,以旧引新,过渡自然.首先,复习已学过的知识 “四
种命题”和判断命题的真假,并以此巧妙地引出了推断符号pq,pq.其次,在此基础
上 ,通过实例,创设问题情境,引出课题p是q的什么条件.最后,明确充要条件,并给出
判断充要条件的 方法和步骤.环环相扣,层层深入,重点突出,抓住了关键.例题与练习由
浅入深,符合学生的认知规律 .拓展延伸富有新意,有利于培养学生的探索能力和创新意识,
有利于培养学生的思维能力和思维品质, 整个设计圆满地完成了教学任务.

6 函 数 的 概 念
教材分析
与传统课程内容相比,这节内容的最大变化就是函数概念的处理方式.事实上,“先讲映射
后讲函数”比 “先讲函数后讲映射”,有利于学生更好地理解函数概念的本质.第一,在初中
函数学习基础上继续深入 学习函数,衔接自然,利于学生在原有认知基础上提升对函数概念
的理解;第二,直接进入函数概念的学 习更有利于学生将注意力放在理解函数概念的学习上,
而不必花大量精力学习映射,使其认识映射与函数 的关系后才能理解函数的概念.
函数概念是中学数学中最重要的概念之一.函数概念、思想贯穿于整个 中学教材之中.通过
实例,引导学生通过自己的观察、分析、归纳和概括,获得用集合与对应语言刻画的 函数概
念.


对函数概念本质的理解,首先应通过与初中定义的比较、与其他知 识的联系以及不断地应用
等,初步理解用集合与对应语言刻画的函数概念.其次在后续的学习中通过基本 初等函数,
引导学生以具体函数为依托、反复地、螺旋式上升地理解函数的本质.教学重点是函数的概< br>念,难点是对函数概念的本质的理解.
教学目标
1. 通过丰富实例,进一步体会函 数是描述变量之间的依赖关系的重要数学模型.在此基础
上学习用集合与对应的语言来刻画函数,体会对 应关系在刻画函数概念中的作用.
2. 了解构成函数的要素,会求一些简单函数的定义域和值域.
3. 了解映射的概念.
任务分析
学生在初中对函数概念有了初步的认识.这节课 的任务是在学生原认知水平的基础上,用集
合与对应的观点认识函数,了解构成函数定义的三要素,认识 映射与函数是一般与特殊的关
系.
教学设计
一、问题情景
1. 一枚炮 弹发射后,经过60s落到地面击中目标.炮弹的射高为4410m,且炮弹距地面的
高度h随时间t的 变化规律是h=294t-4.9t
2
,(0≤t≤60,0≤h≤4410).
2. 近几十年来,大气层中的臭氧迅速减少,因而出现了臭氧层空洞问题.下图中的曲线显
示 了南极上空臭氧层空洞的面积从1979年到2001年的变化情况.

3. 国际上常用恩 格尔系数反映一个国家人民生活质量的高低,恩格尔系数越低,生活质量
越高.下表中恩格尔系数随时间 (年)变化的情况表明,“八五”计划以来,我国城镇居民的
生活质量发生了显著变化.


表6-1 “八五”计划以来我国城镇居民恩格尔系数变化情况
时间(年)
恩格尔系数(%)
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
53.8 52.9 50.1 49.9 49.9 48.6 46.4 44.5 41.9 39.2 37.9
问 题:分析以上三个实例,对任一个给定的t,射高h、臭氧层空洞面积S、恩格尔系数是
否有值与之对应 ?若有,有几个?
二、建立模型
1. 在学生充分分析和讨论的基础上,总结归纳以上三个实例的共同特点
在三个实例中,变量之间的关系都 可以描述成两个集合间的一种对应关系:对于数集A中的
任一个x,按照某个对应关系,在数集B中都有 唯一确定的值与之对应.
2. 教师明晰
通过学生的讨论归纳出函数的定义:
设 A,B是非空的数集,如果按照某个确定的对应关系f,使对于集合A中的任一个x,在
集合B中都有唯 一确定的数f(x)与它对应,那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一
个函数,记作:y=f(x ),x∈A.其中,x叫作自变量,x的取值范围A叫作函数的定义
域,与x的值相对应的y叫作函数值 ,函数值的集合:{y|y=f(x),x∈A}叫作函数
的值域.
注意:(1)从函数的定 义可以看出:函数由定义域、对应法则、值域三部分组成,它们称
为函数定义的三要素.其中,y=f( x)的意义是:对任一x∈A,按照对应法则f有唯一y
与之对应.
(2)在函数定义的三个 要素中,核心是定义域和对应法则,因此,只有当函数的对应关系
和定义域相同时,我们才认为这两个函 数相同.
思考:函数f(x)=与g(x)=是同一函数吗?
三、解释应用
[例 题]
1. 指出下列函数的定义域、值域、对应法则各是什么?如何用集合与对应的观点描述它们?
(1)y=1,(x∈R). (2)y=ax+b,(a≠0).


(3)y=ax
2
+bx+c,(a>0). (4)y=kx,(k≠0).
解:(3)定义域:{x|x∈R},值域:{y|y≥
量)
2
+b·(自变量)+c,即:f:x→ax
2
+bx+c
(1),(2),(4)略.
}对应法则f:自变量→a(自变
2. 已知:函数f(x)=
(1)求函数的定义域.

(2)求f(-3),f()的值.
(3)当a>0时,求f(a),f(a-1)的值.
目的:深化对函数概念的理解.
3. 求下列函数的值域.
(1)f(x)=2x. (2)f(x)=1-x+x
2
,(x∈R).
(3)y=3-x,(x∈N).
解:(1){y|y≠0}. (2){y|y≥}. (3){3,2,1,0,-1,-2,…}.
4. (1)已知:f(x)=x
2
,求f(x-1).
(2)已知:f(x-1)=x
2
,求f(x).
目的:深化对函数符号的理解.
解:(1)f(x-1)=(x-1)
2

(2)f(x-1)=x
2
=[(x-1)+1]
2
=(x-1)2 +2(x-1)+1.
∴f(x)=x
2
+2x+1.
[练 习]
1. 求下列函数的定义域.



2. 已知二次函数f(x)=x
2
+a的值域是[-2,+∞),求a的值.
3. 函数f(x)=[x],[x]表示不超过x的最大整数,求:
(1)f(3.5),(2)f(-3.5).
四、拓展延伸
在函数定义中,将数集推广到任意集合时,就可以得到映射的概念.
集合A={a
1
,a
2
}到集合B={b
1
,b
2
}的映射有哪几 个?
解:共有4个不同的映射.

思考:集合A={a
1
,a< br>2
,a
3
}到B={b
1
,b
2
,b
3
}的映射有多少个?
点 评
这篇案例设计完整,条理清楚.案例从三个方面( 实际是函数的三种表示方法,为后续内容
埋下伏笔)各举一个具体事例,从中概括出函数的本质特征,得 出函数概念,体现了由具体
到抽象的认知规律,有利于学生理解函数概念,更好地体现了数学从实践中来 .例题、练习
由浅入深,完整,全面.映射的概念作为函数概念的推广,处理方式有新意.“拓展延伸”
的设计为学生加深对概念的理解,提供了素材.
在“问题情景”中的三个事例中,第一个例子 中的“对应关系”比较明显,后两个例子则不太明
显.如果能在教学设计中加以细致对比说明,效果会更 好.


7 函数的表示方法
教材分析
函数的表示方法是 对函数概念的深化与延伸.解析法、图像法和列表法从三个不同的角度刻
画了自变量与函数值的对应关系 .这三种表示方法既可以独立的表示函数,又可以相互转化;
既各有侧重和优势,又各有劣势和不足;既 相互补充,又使函数随自变量的变化而变化的规
律直观和具体.这节内容,是初中有关内容的深化、延伸 与提高.教材在复习初中三种表示
方法定义的基础上,分三个层次对三种表示方法进行了比较.第一个层 次:回顾与比较;第
二个层次:选择与比较;第三个层次:转化与比较.
教学重点:画简单函数的图像;教学难点:分段函数的解析式求法及其图像的作法.
教学目标
1. 在实际情景中,会根据不同的需要选择恰当的方法(如图像法,列表法,解析法)表示
函数.
2. 通过具体实例,了解简单的分段函数,并解简单应用.
3. 能根据简单的实际问题,建立函数关系式,画出它们的图像,进一步理解、体会函数的
意义.
任务分析
学生在初中已经对这节内容有了初步的认识.这节的教学任务是在学生原认知水平的 基础
上,用对应的观点认识函数,会根据不同需要选择恰当的方法表示函数,明确三种表示方法
各有优劣,在一定条件下可以相互转化.为突出根据简单的实际问题建立函数关系式,画出
它们的图像这 个重点,除学习教材中的实际问题外,又增加了练习.为突破分段函数这个难
点增加了高斯函数作为练习 .
教学设计
一、问题情景
1. 复习引入
(1)复习初中三种函数的表示方法.
(2)学生回答函数三种表示方法的定义.


2. 方法探究
(1)复习与比较
例:某种笔记本的单价是5元, 买x(x∈{1,2,3,4,5})个笔记本需要y元.试用三
种表示方法表示函数y=f(x).
(2)引导学生分析讨论
①三种表示方法的各自的特点是什么?所有的函数都能用解析法表示吗?
②函数图像上的点满足什么条件?满足函数关系式y=f(x)的点(x,y)在什么地方?
二、建立模型
1. 教师明晰
函数图像既可以是连续的曲线,也可以是直线、折线、离散的点等.
采用解析法的条件:变量间的对应法则明确;
采用图像法的条件:函数的变化规律清晰;
采用列表法的条件:函数值的对应清楚.
函数图像上的点满足函数关系式y=f(x),满足 函数关系式y=f(x)的点(x,y)在函
数图像上,故函数图像即为点集p={(x,y)|y=f (x),x∈A}.
2. 比较与分析
例:下表是某校高一(1)班三名同学在高一学年度几次数学测试的成绩及班级平均分:
表7-1

王 伟
张 城
赵 磊
班级平均分
第一次
98
90
68
88.2
第二次
87
76
65
78.3
第三次
91
88
73
85.4
第四次
92
75
72
80.3
第五次
88
86
75
75.7
第六次
95
80
82
82.6
请你对这三名同学在高一学年度的数学学习情况进行分析.
学生分析讨论:本例是用何种方法 表示函数的?要分析“成绩”与“测试次数”之间的变化规
律,用何种方法表示函数?


注意:在这里选择何种表示方法,要根据问题的具体情况和三种表示方法的长处来确定.
3. 教师进一步明晰
将“成绩”与“测试次数”之间的函数关系用函数图像表示出来,就能 比较直观地看到成绩的变
化情况.
4. 转化与比较
例:画出函数y=|x|的图像.
5. 教师归纳、整理
初中作函数图像的基本方 法是列表、描点和连线,但这个方法比较烦琐.我们可以把初中学
过的一次函数、反比例函数、二次函数 的图像作为基本图像,把要作的函数的图像转化为基
本函数的图像来解决.
y=|x|,若不 含“||”号,则是我们初中学过的y=x,现在含绝对值号,故去绝对值号,
得分段函数而分段函数的 图像只要分段作出即可.
三、解释应用
[练习一]
1. 作出y=|x-1|的图像,与函数y=|x|的图像比较,并说出你发现了什么.
2. 作出y=x
2
+2|x|+1的图像.
3. 若x
2
+2|x|+1=m,当m为何值时,关于x的方程有四个解?三个解?两个解?无解?
[例 题]
某市空调公共汽车的票价按下列规则制定:
(1)乘坐汽车不超过5km,票价2元.
(2)超过5km,每增加5km,票价增加1元.(不足5km的按5km计算)
已知两个 相邻的公共汽车站间相距约为1km,如果沿途(包括起点站和终点站)有21个汽
车站,请根据题意写 出票价与路程之间的函数解析式,并画出函数的图像.
学生分析讨论:函数定义域是什么?值域是什么?图像如何作?


教师引导学生写出如下解答过程.
解:设票价为y元,路程为xkm. 如果某空调汽车运行路线中设21个汽车站,那么汽车行驶的路程约为20km,故自变量x
的取值 范围是x∈(0,20],且x∈N,函数y的取值范围是y∈{2,3,4,5}.
由空调汽车票价的规定,可得到以下函数解析式:

根据这个函数解析式,可画出函数的图像

函数图像共有20个点构成.
像例3、例4这样的函数称为分段函数,分段函数的图像应分段作.
[练习二]
1. 下图都是函数的图像吗?为什么?
目的:进一步深化对函数概念和函数图像的理解.
(D)


2. 某人从甲镇去乙村,一开始沿公路乘车,后 来沿小路步行,图中横轴表示运动的时间,
纵轴表示此人与乙村的距离,则较符合该人走法的图像是( ).

(D)
3. 小明从甲地去乙地,先以每小时5km的速度行进1h,然后 休息10min,最后以每小时4km
的速度行进了30min到达乙地.
(1)试写出速度v(km/h)关于出发时间t(h)的函数关系式,并画出图像.
(2)试写出小明离开甲地s(km)关于出发时间t(h)的函数关系,并画出图像.

四、拓展延伸
1. 设x是任意的一个函数,y是不超过x的最大整数,记作:y=[x], 问:x与y之间是
否存在函数关系?如果存在,写出这个函数的解析式,并画出这个函数的图像.
答案:存在函数关系,是著名的高斯函数.现只写出 x∈[-1,1]的函数关系:y=
图像略.
2. 某家庭2004年1月份、2月份和3月份煤气用量和支付费用如下表所示:
表7-2
月 份
1月份
用气量
4m
2

煤气费
4元


2月份
3月份
25m
2

35m
2

14元
19元
该市煤气的收费方法是:煤气费=基本费+超额费+保险费.
若每月量不超过最低限度Am< br>3
,则只付基本费3元和每月每户的定额保险C元;若用气量
超过Am
3
,超过部分每立方米付B元,又知保险费C不超过5元.根据上面的表格,求A,
B,C.
分析:可设每月用气量xm
3
,支付费用y元,建立函数解析式解之.
解:设每月用气xm
3
,支付费用y元,则

由0<C≤5,得3+C≤8.
由第2和3月份的费用都大于8,得

两式相减,得B=0.5,∴A=2C+3.
再分析1月份的用气量是否超过最低限度.
不妨令A<4,将x=4代入3+B(x-A)+C,得3+0.5[4-(3+2C)]+C=4,
由此推出3.5=4,矛盾,
∴A≥4,1月份付款方式为3+C.
∴3+C=4.∴C=1.∴A=5.
∴A=5,B=0.5,C=1.
点 评
这篇案例分三个层次对三种表示方法进行了比较:
第一层次:用一个简单的例子对函数的三种表示方法进行了复习和比较;


第二层次:对函数的三种表示方法进行了比较,选择了适当的方法表示函数;
第三层次:三种表示函数的方法的相互转化.
三个层次,层层深入,并对三种表示方法的优、 劣进了比较,重点突出.拓展延伸通过高斯
函数,加深了学生对抽象函数、分段函数的认识.在注重三种 表示方法的同时,加强了学生
应用意识的培养.

8 函数的单调性
教材分析
函数的单调性是函数的重要特性之一,它把自变量的变化方向和函数值的变化方向定 性地联
系在一起.在初中学习函数时,借助图像的直观性研究了一些函数的增减性.这节内容是初
中有关内容的深化、延伸和提高.这节通过对具体函数图像的归纳和抽象,概括出函数在某
个区间上是 增函数或减函数的准确含义,明确指出函数的增减性是相对于某个区间来说
的.教材中判断函数的增减性 ,既有从图像上进行观察的直观方法,又有根据其定义进行逻
辑推理的严格方法,最后将两种方法统一起 来,形成根据观察图像得出猜想结论,进而用推
理证明猜想的体系.这节内容的重点是理解函数单调性的 概念以及利用函数的单调性的概念
证明函数的单调性,难点是理解函数单调性的概念.
教学目标
1. 通过对增函数、减函数概念的归纳、抽象和概括,体验数学概念的产生和形成 过程,培
养学生从特殊到一般的抽象概括能力.
2. 掌握增函数、减函数等函数单调性的概 念,理解函数增减性的几何意义,并能初步运用
所学知识判断或证明一些简单函数的单调性,培养学生对 数学的理解能力和逻辑推理能力.
3. 通过对函数单调性的学习,初步体会知识发生、发展、运用的过程,培养学生形成科学
的思维.
任务分析
这节内容学生在初中已有了较为粗略的认识,即主要根据观察图像得出结论.这节函 数增减
性的定义,是运用数学符号将自然语言的描述提升到形式化的定义,学生接受起来可能比较
困难.在引入定义时,要始终结合具体函数的图像来进行,以增强直观性,采用由具体到抽
象,再由抽 象到具体的思维方法,便于学生理解.对于定义,要注意对区间上所取两点x
1

x< br>2
的“任意性”的理解,多给学生操作与思考的时间和空间.


教学设计
一、问题情境
1. 如图为某市一天内的气温变化图:

(1)观察这个气温变化图,说出气温在这一天内的变化情况.
(2)怎样用数学语言刻画在这一天内“随着时间的增大,气温逐渐升高或下降”这一特征?
2. 分别作出下列函数的图像:
(1)y=2x. (2)y=-x+2. (3)y=x
2

根据三个函数图像,分别指出当x∈(-∞,+∞)时,图像的变化趋势?
二、建立模型
1. 首先引导学生对问题2进行探讨———观察分析
观察函数y=2x,y=-x+2,y =x
2
图像,可以发现:y=2x在(-∞,+∞)上、y=x
2

(0,+∞)上的图像由左向右都是上升的;y=-x+2在(-∞,+∞)上、y=x
2
在( -
∞,0)上的图像由左向右都是下降的.函数图像的“上升”或“下降”反映了函数的一个基本
性质———单调性.那么,如何描述函数图像“上升”或“下降”这个图像特征呢?
以函数y=x< br>2
,x∈(-∞,0)为例,图像由左向右下降,意味着“随着x的增大,相应的
函数值 y=f(x)反而减小”,如何量化呢?取自变量的两个不同的值,如x
1
=-5,x
2
=-3,
这时有x
1
<x
2
,f(x
1
)>f(x
2
),但是这种量化并不精确.因此,x
1
,x
2
应具有“任意性”.所
以,在区间(-∞,0)上,任取两个x
1
,x
2< br>得到f(x
1
)=,f(x
2
)=.当x
1
<x2
时,
都有f(x
1
)>f(x
2
).这时,我们就说 f(x)=x
2
在区间(-∞,0)上是减函数.


注意:在这里,要 提示学生如何由直观图像的变化规律,转化为数学语言,即自变量x变化
时对函数值y的影响.必要时, 对x,y可举出具体数值,进行引导、归纳和总结.这里的“都
有”是对应于“任意”的.
2. 在学生讨论归纳函数单调性定义的基础上,教师明晰———抽象概括
设函数f(x)的定义域为I:
如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x< br>1
,x
2
,当x
1
<x
2
时,都有f(x< br>1

<f(x
2
),那么我们就说函数f(x)在区间D上是增函数[ 如图8-2(1)].
如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x
1
,x
2
,当x
1
<x
2
时,都有f(x
1

>f(x
2
),那么我们就说函数f(x)在区间D上是减函数[如图8-2(2) ].

如果函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,那么我们就说函数y=f(x) 在这一区
间具有(严格的)单调性,区间D叫作y=f(x)的单调区间.
3. 提出问题,组织学生讨论
(1)定义在R上的函数f(x),满足f(2)>f(1),能否判断函数f(x)在R是增函数?
(2)定义在R上函数f(x)在区间(-∞,0]上是增函数,在区间(0,+∞)上也是增
函数,判断函数f(s)在R上是否为增函数.
(3)观察问题情境1中气温变化图像,根据图像说出 函数的单调区间,以及在每一单调区
间上,它是增函数还是减函数.
强调:定义中x
1
,x
2
是区间D上的任意两个自变量;函数的单调性是相对于某一区间而言
的.
三、解释应用
[例 题]
1. 证明函数f(x)=2x+1,在(-∞,+∞)是增函数.


注:要规范解题格式.
2. 证明函数f(x)=,在区间(-∞,0)和(0,+∞)上都是减函数.
思考:能否说,函数f(x)=在定义域(-∞,0)∪(0,+∞)上是减函数?
3. 设 函数y=f(x)在区间D上保号(恒正或恒负),且f(x)在区间D上为增函数,求
证:f(x)= 在区间D上为减函数.
证明:设x
1
,x
2
∈D,且x
1
<x
2


∵f(x)在区间D上保号,∴f(x
1
)f(x
2
)>0. 又f(x)在区间D上为增函数,∴f(x
1
)-f(x
2
)<0,从而 g(x
1
)-g(x
2
)>0,∴g
(x)在D上为减函数.
[练 习]
1. 证明:(1)函数f(x)=在(0,+∞)上是增函数.
(2)函数f(x)=x
2
-x在(-∞,]上是减函数.
2. 判断函数的单调性,并写出相应的单调区间.

3. 如果函数y=f(x)是R上的增函数,判断g(x)=kf(x),(k≠0)在R上的单调性.
四、拓展延伸
1. 根据图像,简要说明近150年来人类消耗能源的结构变化情况,并对未 来100年能源结
构的变化趋势作出预测.



2. 判断二次函数f(x)=ax
2
+bx+c,(a≠0)的单调性,并用定义加以证明.
3. 如果自变量的改变量Δx=x
2
-x
1
<0,函数值的改变量 Δy=f(x
2
)-f(x
1
)>0,那么函
数f(x)在区间D上 是增函数还是减函数?
4. 函数值的改变量与自变量的改变量的比
均变化率.
叫 作函数f(x)在x
1
,x
2
之间的平
(1)根据函数的平均变化率 判断y=f(x)在区间D上是增函数还是减函数.
(2)比值的大小与函数值增长的快慢有什么关系?
点 评
这篇案例设计完整,思 路清晰.案例首先通过实例阐述了函数单调性产生的背景,归纳、抽
象概括出了增函数、减函数的定义, 充分体现了数学教学的本质是数学思维过程的教学,符
合新课程标准的精神.例题与练习由浅入深,完整 ,全面.“拓展延伸”的设计有新意,有深
度,为学生数学思维能力、创造能力的培养提供了平台.
这篇案例的突出特点,体现在如下几个方面:
1. 强调对基本概念和基本思想的理解和掌握
由于数学高度抽象的特点,注重体现基本概念的来龙去脉.在数学中要引导学生经历从具体
实例 抽象出数学概念的过程,在初步运用中逐步理解概念的本质.
2. 注重联系,提高对数学整体的认识
数学的发展既有内在的动力,也有外在的动力.在高中数学的教学中,要注重数学的不同分
支和 不同内容之间的联系,数学与日常生活的联系,数学与其他学科的联系.例如,通过研
讨本节课“拓展延 伸”中的第1个问题,可以大大提高了学生学习的积极性和主动性.


3. 注重数学知识与实际的联系,发展学生的应用意识和能力
在数学教学中,应注重发展学生的应用意识; 通过丰富的实例引入数学知识,引导学生应用
数学知识解决实际问题,经历探索、解决问题的过程,体会 数学的应用价值,帮助学生认识
到:数学与我有关,与实际生活有关;数学是有用的,我要用数学,我能 用数学.

9 函数的奇偶性
教材分析
函数的奇偶性是函数的重要性质 ,是对函数概念的深化.它把自变量取相反数时函数值间的
关系定量地联系在一起,反映在图像上为:偶 函数的图像关于y轴对称,奇函数的图像关于
坐标原点成中心对称.这样,就从数、形两个角度对函数的 奇偶性进行了定量和定性的分
析.教材首先通过对具体函数的图像及函数值对应表归纳和抽象,概括出了 函数奇偶性的准
确定义.然后,为深化对概念的理解,举出了奇函数、偶函数、既是奇函数又是偶函数的 函
数和非奇非偶函数的实例.最后,为加强前后联系,从各个角度研究函数的性质,讲清了奇
偶 性和单调性的联系.这节课的重点是函数奇偶性的定义,难点是根据定义判断函数的奇偶
性.
教学目标
1. 通过具体函数,让学生经历奇函数、偶函数定义的讨论,体验数学概念的建立 过程,培
养其抽象的概括能力.
2. 理解、掌握函数奇偶性的定义,奇函数和偶函数图像的 特征,并能初步应用定义判断一
些简单函数的奇偶性.
3. 在经历概念形成的过程中,培养学生归纳、抽象概括能力,体验数学既是抽象的又是具
体的.
任务分析
这节内容学生在初中虽没学过,但已经学习过具有奇偶性的具体的函数:正比例函数 y=kx,
反比例函数,(k≠0),二次函数y=ax
2
,(a≠0),故可在此基 础上,引入奇、偶
函数的概念,以便于学生理解.在引入概念时始终结合具体函数的图像,以增加直观性 ,这
样更符合学生的认知规律,同时为阐述奇、偶函数的几何特征埋下了伏笔.对于概念可从代
数特征与几何特征两个角度去分析,让学生理解:奇函数、偶函数的定义域是关于原点对称
的非空数集; 对于在有定义的奇函数y=f(x),一定有f(0)=0;既是奇函数,又是偶


函数的 函数有f(x)=0,x∈R.在此基础上,让学生了解:奇函数、偶函数的矛盾概念———
非奇非偶函 数.关于单调性与奇偶性关系,引导学生拓展延伸,可以取得理想效果.
教学设计
一、问题情景
1. 观察如下两图,思考并讨论以下问题:
(1)这两个函数图像有什么共同特征?
(2)相应的两个函数值对应表是如何体现这些特征的?

可以看到两个函数的图像 都关于y轴对称.从函数值对应表可以看到,当自变量x取一对相
反数时,相应的两个函数值相同. < br>对于函数f(x)=x
2
,有f(-3)=9=f(3),f(-2)=4=f(2), f(-1)=1=f(1).事
实上,对于R内任意的一个x,都有f(-x)=(-x)
2< br>=x
2
=f(x).此时,称函数y=
x
2
为偶函数.
2. 观察函数f(x)=x和f(x)=
这两个函数有什么共同特征.
的图像,并完成下面的两个函数值对应表,然后说出



可以看到两个函 数的图像都关于原点对称.函数图像的这个特征,反映在解析式上就是:当
自变量x取一对相反数时,相 应的函数值f(x)也是一对相反数,即对任一x∈R都有f(-
x)=-f(x).此时,称函数y= f(x)为奇函数.
二、建立模型
由上面的分析讨论引导学生建立奇函数、偶函数的定义
1. 奇、偶函数的定义
如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=- f(x),那么函数f(x)就
叫作奇函数.
如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x, 都有f(-x)=f(x),那么函数f(x)就叫
作偶函数.
2. 提出问题,组织学生讨论
(1)如果定义在R上的函数f(x)满足f(-2)=f(2),那么f(x)是偶函数吗?
(f(x)不一定是偶函数)
(2)奇、偶函数的图像有什么特征?
(奇、偶函数的图像分别关于原点、y轴对称)
(3)奇、偶函数的定义域有什么特征?
(奇、偶函数的定义域关于原点对称)


三、解释应用
[例 题]
1. 判断下列函数的奇偶性.

注:①规范解题格式;②对于(5)要注意定义域x∈(-1,1].
2. 已知:定义在R 上的函数f(x)是奇函数,当x>0时,f(x)=x(1+x),求f(x)
的表达式.
解:(1)任取x<0,则-x>0,∴f(-x)=-x(1-x),
而f(x)是奇函数,∴f(-x)=-f(x).∴f(x)=x(1-x).
(2)当x=0时,f(-0)=-f(0),∴f(0)=-f(0),故f(0)=0.

3. 已知:函数f(x)是偶函数,且在(-∞,0)上是减函数,判断f(x)在(0,+∞)上< br>是增函数,还是减函数,并证明你的结论.
解:先结合图像特征:偶函数的图像关于y轴对称, 猜想f(x)在(0,+∞)上是增函数,
证明如下:
任取x
1
>x
2
>0,则-x
1
<-x
2
<0.
∵f(x)在(-∞ ,0)上是减函数,∴f(-x
1
)>f(-x
2
).
又f(x)是偶函数,∴f(x
1
)>f(x
2
).
∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.
思考:奇函数或偶函数在关于原点对称的两个区间上的单调性有何关系?
[练 习]


1. 已知:函数f(x)是奇函数,在[a,b]上是增函数(b>a>0),问f( x)在[-b,
-a]上的单调性如何.
2. f(x)=-x
3
|x|的大致图像可能是( )

3. 函数f(x) =ax
2
+bx+c,(a,b,c∈R),当a,b,c满足什么条件时,(1)函数f(x)是偶函数.(2)函数f(x)是奇函数.
4. 设f(x),g(x)分别是R上的奇函 数和偶函数,并且f(x)+g(x)=x(x+1),
求f(x),g(x)的解析式.
四、拓展延伸
1. 有既是奇函数,又是偶函数的函数吗?若有,有多少个?
2. 设f(x),g(x)分别是R上的奇函数,偶函数,试研究:
(1)F(x)=f(x)·g(x)的奇偶性.
(2)G(x)=|f(x)|+g(x)的奇偶性.
3. 已知a∈R,f(x)=a-,试确定a的值,使f(x)是奇函数.
4. 一个定义在R上的函数,是否都可以表示为一个奇函数与一个偶函数的和的形式?
点 评
这 篇案例设计由浅入深,由具体的函数图像及对应值表,抽象概括出了奇、偶函数的定义,
符合学生的认知 规律,有利于学生理解和掌握.应用深化的设计层层递进,深化了学生对奇、
偶函数概念的理解和应用. 拓展延伸为学生思维能力、创新能力的培养提供了平台.


10 二 次 函 数
教材分析
二次函数是重要的基本函数之一,由于它存在最值,因此,其单调性在实际问题 中有广泛的
应用,并且它与前面学过的二次方程有密切联系,又是后面学习解一元二次不等式的基础.二
次函数在初中学生已学过,主要是定义和解析式,这里,在此基础上,接着学习二次函数的
性质 与图像,进而使学生对二次函数有一个比较完整的认识.本节先研究特殊的二次函数y
=ax
2
,(a≠0)的图像与a值的关系,这可通过a在0的附近取值画图观察得到.然后,通
过一个 实例,如y=x
2
+4x+6,研讨二次函数的性质与图像.最后,总结出一般性结论.这节内容的重点是二次函数的性质,即顶点坐标、对称轴方程、二次函数的单调性及其图像,
难点是用 配方法把y=ax
2
+bx+c的形式转化为y=a(x-h)
2
+k的形式 .
教学目标
1. 通过一个例子研究二次函数的图像和性质,得到一般性结论,培养学生归纳、抽象能力.
2. 掌握二次函数的概念、表达式、图像与性质.会用配方法解决有关问题,能熟练地求二
次函数的最值.
3. 能初步运用二次函数解决一些实际问题,培养学生分析问题和解决问题的能力.
任务分 析学习这节内容时要先复习一下学生初中学过的二次函数的有关问题.为了得到y=
ax
2,(a≠0)的图像与a的关系以及二次函数y=ax
2
+bx+c的性质,这里遵循由特 例到一
般的原则,充分利用图像的直观性,以便学生接受.在这一过程中,应讲明配方法的操作过
程.
教学设计
一、复习引申
1. 什么是二次函数?
2. 在同一坐标系中作出下列函数的图像.
(1)y=-3x
2
. (2)y=-2x
2
. (3)y=-x
2
. (4)y=-0.5x
2

(5)y=0.5x
2
. (6)y=x
2
.(7)y=2x
2
. (8)y=3x
2



3. 学生讨论:函数y=ax
2
中系数a的取值与它的图像形状有何关系?
4. 教师明 晰:在a从-3逐渐变化到+3的过程中,抛物线开口向下并逐渐变大,当a=0
时,y=0,抛物线变 为x轴,然后抛物线开口向上,并逐渐变小.
二、问题情境
已知二次函数f(x)=x
2
+4x+6.
(1)求它与x轴的交点坐标.
(2)问:它有没有最值?若有最大(小)值,最大(小)值是多少?试求出此时对应的自
变量 x的值.
(3)画出它的图像.
(4)它的图像有没有对称轴?如果有,位置如何?
(5)确定函数的单调区间.
1. 先让学生独立解答问题1,然后师生共同确定答案
(1)令y=0,即
(-2,0).
x
2
+4x+6=0,解得x
1
=-6,x
2
=-2.∴与x轴交于两点(-6,0),
(2)将 原式配方,得f(x)=x
2
+4x+6=(x
2
+8x+12)=
(x
2
+8x+16-16+12)=(x+4)
2
-2.
∵对任意x∈R,都有(x+4)
2
≥0,


∴f(x)≥-2,当且仅当x=-4时,取“=”号.
∴函数有最小值是-2,记作y
min
=-2,此时x=-4.
(3)以x=-4为中间值,取x的一些值列表如下:
表10-1




-7

-6
0
-5

-4
-2
-3

-2
0
-1



描点,画图.

(4)由上表及图像推测:二 次函数f(x)的图像存在对称轴,并且对称轴过点(-4,-2),
与y轴平行.
(5)观 察图像知:二次函数f(x)在(-∞,-4]上是减函数,在(-4,+∞)上是增函
数.
2. 相关问题
(1)对称轴与图像(抛物线)的交点叫抛物线的顶点,函数f(x)=坐标是(-4,-2).
x
2
+4x+6的顶点
(2)如果将过点(x
1
,0)平行于y轴的直线记作x=x
1
,则函数f(x)=
对称轴 为x=-4.
x
2
+4x+6的
(3)把f(x)=x
2
+4x+6转化为f(x)=(x+4)
2
-2,采用的是“配方法”.
(4)思考:怎样证明函数f(x)=x
2
+4x+6的图像关于直线x=-4对称?


[提示:证明f(-4+h)=f(-4-h)]
(5)类似地,再对二次函数f(x)=-x
2
-4x+3研讨上面四个方面的问题.
三、建立模型
对任何二次函数y=f(x)=ax
2
+bx+c,(a≠0 )都可以通过配方法化为y=a(x+)
2
+的形式,并且有如下性质:
1. 二次 函数f(x)=ax
2
+bx+c,(a≠0)的图像是一条抛物线,对称轴方程为x=-,< br>顶点坐标是(-,).
2. (1)当a>0时,抛物线开口向上,函数在(-∞,-]上递减 ,在[-,+∞)
上递增,当x=-时,[f(x)]
min
=.
(2)当 a<0时,抛物线开口向下,函数在(-∞,-]上递增,在[-,+∞)上
递减,当x=-时,[f( x)]
max
=.
思考:(1)二次函数的图像一定与x轴或y轴相交吗?
(2)函数y=(x-1)
2
+2,x∈[2,3]的最小值是2吗?
四、解释应用
[例 题]
1. 求函数y=3x
2
+2x+1的最小值和它的图像的对称轴,并指出它的单调性.
注:可利用上面的性质直接写出答案.


2. 某商品在最近一个月内价格f( t)与时间t的函数关系式是f(t)=
t∈N),售量g(t)与时间t的函数关系是g(t)=-< br>种商品的日销售额的最大值.
解:设该商品的日销售额为S,则
+22,(0≤t≤30,
,(0≤t≤30,t∈N).求这


∵t∈N,
∴当t=10或t=11时,S
max
=808.5.
答:这种商品日销额的最大值是808.5.
注:本题是应用题,自变量t∈N,不能使
[练 习]

1. 已知函数 f(x)=x
2
-2x-3,不计算函数值,试比较f(-2)和f(4),f(-3)和f< br>(3)的大小.
2. 二次函数y=f(x)满足f(1+x)=f(1-x),且方程f(x )=0有两个实根x
1
,x
2

求x
1
+x
2

3. 已知函数f(x)=2x
2
+(a-1)x+3在[2,+∞)上递增,求a的取值范围.
4. 抛物线y=ax
2
+bx与直线y=ax+b,(ab≠0)的图像(如下图)只可能是( ).


四、拓展延伸
1. 如果已知二次函数的图像(抛物线)的 顶点坐标为(h,k),那么它的解析表达式如何?
如果已知二次函数的图像(抛物线)与x轴的交点坐 标为(x
1
,0),(x
2
,0),它的解析
表达式又如何?
2. 用函数单调性的定义研究f(x)=ax
2
+bx+c,(a<0)的单调性.
3. 证明函数f(x)=ax
2
+bx+c,(a≠0)的图像关于直线x=-对称.
点 评
这篇案例讲述了两个方面的知识点,一是特殊的二次函数y=ax
2
,(a≠0) 的图像随a值变
化的规律性,二是二次函数的性质与图像.设计恰当,重点突出,即重点讲解二次函数的 性
质与图像.遵循由特殊到一般、由具体到抽象的原则,使结论便于被学生理解.例题与练习
的 选配难易适中,代表广泛,并有利于巩固本课重点知识.拓展延伸中提出的三个问题都是
二次函数的重要 特征,实用性强,并且所得结论对解决有关问题能起到事半功倍的效果.

11 指 数 函 数
教材分析
指数函数是基本初等函数之一,在数学中占有重要地位,在实际中有着十分广泛 的应用,如
细胞分裂、考古中所用的
14
C的衰减、放射性物质的剩留量等都与指数函 数有关.有理指数
幂及其运算是学习指数函数的基础.
教材首先通过实例引入什么是指数函数 .然后给出三个具体例子y=2x,y=10x,y=()
x,用描点法画其图像,并借助图像,观察得 出指数函数的定义域、值域、图像过定点(1,
0)及单调性.最后配备恰当的习题及练习.在知识的形 成过程中,体现图像观察、归纳猜
想的思想.这节内容的重点是指数函数的图像与性质,难点是应用指数 函数的性质解决相关
问题.
教学目标
1. 了解指数函数模型的实际背景.
2. 理解并掌握指数函数的定义、图像及性质.


3. 通过对指数函数的概 念、性质的归纳、抽象和概括,体验数学知识的产生和形成的过程,
培养学生的抽象概括能力.
4. 在解决简单实际问题的过程中,体会指数函数是一类重要的数学模型,培养学生的应用
意识.
任务分析
学生在学习本节内容时,已学过了一些基本函数,如二次函数,并且学过有理指数幂 及其运
算,这均为学生学习这节内容奠定了基础.由应用问题建立指数函数模型是个难点,为此一
定要使学生理解问题的意义,进而由少到多、由浅入深逐步建立起两个变量间的关系.要重
视列表、画 图像的过程,这样才有利于观察、归纳出指数函数的性质.要充分显示出知识的
形成过程.
教学设计
一、问题情境
某种细胞分裂时,由1个分裂成2个,2个分裂成4个,4 个分裂成8个……如果1个这样
的细胞分裂x次后,得到细胞的个数为y,试求y关于x的函数关系式.
先由学生独立解答,然后教师明晰细胞分裂的规律是:每次每个细胞分裂为2个.
当x=0时,y=1=2
0

当x=1时,y=2
0
×2=2
1

当x=2时,y=2
1
×2=2
2

当x=3时,y=2
2
×2=2
3

……
归纳:分裂x次,得到细胞的个数y=2
x
,其中x∈N.
二、建立模型
1. 学生讨论
上面得到的函数y=2
x
有何特点?
(底数为常数,自变量在指数的位置上)


2. 教师明晰
一般地,函数y=ax,(a>0且a≠1,x∈R)叫作指数函数.
思考:为什么要限制a>0且a≠1?
(理由:当a=0,x≤0时,ax无意义;当a<0 时,如y=(-2)无意义;当a=1时,y
=1
x
=1是常数函数.没有研究的必要 .)
3. 练 习
在同一坐标系内,画出下面三个指数函数的图像.
(1)y=2x. (2)y=10x. (3)y=(
解:列表:

x


描点,画图:

4. 观察上面的函数的图像,结合列表,归纳总结出指数函数y=a
x
的性质
(1)定义域是(-∞,+∞),值域是(0,+∞).


(2)函数图像在x轴的上方且都过定点(0,1).
(3)当a>1时,函数在定义域上是增函数,且当x>0时,y>1;当x<0时,0<y<1.
当0<a<1时,函数在定义域上是减函数,且当x>0时,0<y<1;当x<0时,y>1.
5. 提出问题,组织学生讨论
(1)函数y=2
x
与y=x
2< br>的图像有何关系?试对你的结论加以证明.
(2)试举一个在生活、生产、科技等实际中与指数函数有关的例子.
三、解释应用
[例 题]
1. 利用指数函数的性质,比较下列各题中两个值的大小:
(1)1.7
2.5
与1.7
3
. (2)0.8
-0.1
与0.8
-0.2

解:(1)考查指数函数y=1.7
x

∵1.7>1,∴y=1.7
x
在(-∞,+∞)是增函数.
又2.5<3,∴1.7
2.5
<1.7
3

(2)类似(1),得0.8
-0.1
<0.8
-0.2

思考:怎样比较1.7
0.3
与0.9
3.1
的大小?
2. 某种放射性物质不断衰变为其他物质,每经过1年剩留的这种物质是原来的84%.画出
这种物质的剩留量随时间变化的图像,并根据图像求出经过多少年,剩留量是原来的一
半.(结果保留1 个有效数字)
解:设这种物质最初的质量是1,经过x年,剩留量是y,则
经过1年,剩留量y=1×84%=0.84
1

经过2年,剩留量y=0.84×0.84=0.84
2

……
经过x年,剩留量y=0.84
x

列表:


表11-3
x 0
y 1
1
0.84
2
0.71
3
0.59
4
0.50
5
0.42
画出指数函数y=0.84
x
的图像:

由图上看出y=0.5时,x≈4.
答:约经过4年,剩留量是原来的一半.
说明:为便于观察,两轴上的单位长度可不相等.
3. 说明下列函数的图像与指数函数y=2
x
的图像的关系,并画出它们的草图.
(1)y=2
x1
. (2)y=2
x2

+-< br>解:(1)比较函数y=2
x
∴函数y=2
x

1

1
与y=2
x
的关系,知y=2
-1+1
与y=x
0
相等.
中的x=-1时的y值,与函数y=2
x
中的x=0时的y值相等.
又y=2
0+1
与y=x
1
相等;
y=2
3+1
与y=x
4
相等;
……
∴将指数 函数y=2
x
的图像向左平行移动1个单位长度,即可得到函数y=2
x
+< br>1
的图像.
(2)将指数函数y=2
x
的图像向右平行移动2个单位 长度,即可得到函数y=2
x-2
的图像.



[练 习]
1. 比较大小:
(1)1.01
-2
与1.01
-3.5
. (2)0.75
-0.1
与0.75
0.1

2. 画出下列函数的图像.
(1)y=3
x
. (2)y=(
3. 求下列函数的定义域.

x

(1)y=. (2)y=.
4. 已知函数f(x)=a
x
在[0,1]上的最大值与最小值之和为3,求a的值.
5. 用清水漂洗衣服,若每次能洗去污垢的,试写出存留污垢y与漂洗次数x的函数关系
式. 如果要使存留的污垢不超过原有的1%,那么至少要漂洗几次?
四、拓展延伸
1. 在例题 2中,函数y=0.84
x
与函数y=0.5的图像的交点横坐标是方程0.84
x< br>=0.5的解吗?
思考:你能判断出方程2
x
+x
2
-2=0有几个实数根吗?
2. 以下是某地区不同身高的未成年男性的体重平均值表:
表11-4
身高/cm
体重/kg
60
6.13
70
7.90
80
9.99
90
12.15
100
15.02
110
17.50


身高/cm
体重/kg
120
20.92
130
26.86
140
31.11
150
38.85
160
47.25
170
55.05
(1)根据表中提供的数据,能否从我 们已经学过的函数y=ax+b,y=ax
2
+bx+c,y=,
y=a·bx中选择 一种函数使它比较近似地反映出该地区未成年男性体重y关于身高x的函数
关系?若能,求出这个函数解 析式.
(2)如果体重超过相同身高男性平均值的1.2倍为偏胖,低于0.8倍为偏瘦,那么该地区 某
中学一男生身高为175cm,体重为78kg,问:他的体重是否正常?
解:(1)以身 高为横坐标,体重为纵坐标,在直角坐标系中画出散点图如下.根据图,可
考虑用函数y=ab
x
,反映上述数据之间的对应关系.

把x=70,y=7.90和x=160,y =47.25两组数据代入y=a·b
x
,得

利用计算器计算,得a=2,b=1.02.
所以,该地区未成年男性体重关于身高的近似函数式可选为y=2×1.02
x
. < br>将已知数据代入所得的函数解析式或作出所得函数的图像,可知所求函数能较好地反映该地
区未成 年男性体重与身高的关系.
(2)把x=175代入y=2×1.02
x
,得
y=2×1.02
175

利用计算器计算,得y=63.98.
由于78÷63.98≈1.22>1.2,


因此,这名男生体型偏胖.
点 评
这节课的中心问题有三个,即指数函数的定义、图像与性质,围绕这三个问题,这篇案 例进
行了精心设计:首先通过实例引入了指数函数的概念,再通过画具体的指数函数的图像归纳
出一般指数函数的性质.这样安排有利于学生理解指数函数的概念,掌握指数函数的性质.选
配的例题难 易适中,具有典型性和代表性.练习由易到难,既可以巩固基础知识,又可以提
高学生的解题技能.“拓 展延伸”对本节中心内容进行了拓展,有用图像法求方程的解,判断
方程根的个数;有函数图像的平移; 还有应用题.这些都是数学中经常遇到的问题,它们的
解决将有利于学生今后的学习.

12 对 数 函 数
教材分析
对数函数是一类重要的函数模型,它与指数函数互 为反函数.教材是在学生学过指数函数、
对数及其运算的基础上引入对数函数的概念的.须要说明的是, 这里与传统的教材有所不同,
即没有先学习反函数,这对学生学习对数函数的概念、图像及性质有较大影 响,使指数函数
的知识点不能直接应用于对数函数的知识点,但从对数的定义中知道:指数式与对数式可 互
化.因此,在某些方面,如在画对数函数y=log
2
x的图像列表时,可以把画指 数函数y=2
x
图像时列的表中的x与y的值对调.这节内容的重点是对数函数的概念、图像及 性质,难点
是对数函数与指数函数的关系.
教学目标
1. 通过具体实例,直观了 解对数函数模型刻画的数量关系,初步理解对数函数的概念,并
能画出具体对数函数的图像,掌握对数函 数的图像和性质.
2. 知道指数函数y=a
x
与对数函数y=log
a< br>x互为反函数(a>0且a≠1).
3. 能应用对数函数的性质解有关问题.
任务分析
首先复习指数函数、对数的定义及对数的性质,这也是学习本节内容的基础.解析式 x=log
a
y
是函数,叫作对数函数,为了符合习惯,常写成y=log
a
x.这些内容学生较难理解,教学时
要引起重视.教学中,要注意从实例出发,使学生从感性认 识提高到理性认识;要注意运用


对比的方法;要结合对数函数的图像抽象概括对数函数的 性质.注意:不要求讨论形式化的
函数定义,也不要求求已知函数的反函数,只须知道对数函数与指数函 数互为反函数.
教学设计
一、问题情境
同指数函数中的细胞分裂问题,即:某种 细胞分裂时,由1个分裂成2个,2个分裂成4个,
4个分裂成8个……1个这样的细胞分裂x次后,得 到的细胞的个数为y.
我们已经知道,个数y是分裂次数x的函数,解析式是y=2
x
.形式上是指数函数(这里的
定义域是N).
思考:在这个问题中,细胞分裂的次数x是不 是细胞分裂个数y的函数?若是,这个函数的
解析式是什么?
x也是y的函数,由对数的定义 得到这个新函数是x=log
2
y.其中,细胞的个数y是自变量,
细胞分裂的次数x 是函数.
二、建立模型
1. 学生讨论
(1)函数x=log
2
y与指数函数y=2
x
有何关系?
(2)函数x=log
2
y中的自变量、字母与我们以前所学的函数有何区别? 结论:问题(1):两函数中的x表示的都是细胞分裂的次数,y表示的都是细胞分裂的个
数,对应 法则都是以2为底数,一个是取对数,一个是取指数,正好相逆.
注意:这里不能说它们互为反函数,因为还没有学习反函数的概念.
问题(2):这里的自变 量所用字母是y,以前学习的函数的自变量常用字母x,即这里的用
法不合习惯.
2. 教师明晰
定义:函数x=long
2
y,(a>0,且a≠1)叫作对数函数,它的 定义域是(0,+∞),值域
是(-∞,+∞).
由对数函数的定义可知,在指数函数y=a
x
和对数函数x=log
a
y中,x,y两个变量之间的关
系是一样 的.不同的只是在指数函数y=a
x
里,x是自变量,y是因变量,而在对数函数x

< p>
=log
a
y中,y是自变量,x是因变量.习惯上,我们常用x表示自变量,y 表示因变量,因
此,对数函数通常写成y=log
a
y,(a>0且a≠1,x>0) .
3. 练 习
在同一坐标系中画出下列函数的图像.
(1)y=long
2
x. (2)y=
解:列表:
表12-1


思考:上表中的x,y的对应值与指数函数中所列表的对应值有何关系?
描点,画图:

4. 观察上面的函数图像,结合列表,仿照指数函数的性质,归纳总结出对数函数的性质
(1)定义域是(0,+∞),值域是(-∞,+∞).
(2)函数图像在y轴的右侧且过定点(1,0).
(3)当a>1时,函数在定义域上是增函数,且当x>1时,y>0;当0<x<1时,y<0.
当0<a<1时,函数在定义域上是减函数,且当x>1时,y<0;当0<x<1时,y>0.


三、解释应用
[例 题]
1. 求下列函数的定义域.
(1)y=log
2
x
2
. (2)y=log
a
(4-x). (3)y=.
解:(1){x|x≠0}. (2)(-∞,4). (3)(0,1).
2. 比较下列各组数的大小.
(1)log
2
3与log
2
3.5.
(2)log
a
5.1与log
a
5.9,(a>0且a≠1).
(3)log
6
7与log
7
6.
解:(1)考查对数函数y=log
2
x.
∵2>1,∴它在(0,+∞)上是增函数.
又3<3.5,
∴log
2
3<log
2
3.5.
(2)当a>1时,log
a
5.1<log
a
5.9;
当0<a<1时,log
a
5.1>log
a
5.9.
(3)log
6
7>1>log
7
6.
总结:本例是利用 对数的单调性比较两个对数的大小,当底数与1的大小不确定时,要分类
讨论;当不能直接进行比较时, 可在两个数中间插入一个已知数间接比较两个数的大小.
3. 溶液的酸碱度是通过pH值来刻画的, pH值的计算公式为pH=-lg[H
+
],其中[H
+

表示溶液 中氢离子的浓度,单位是mol/L.
(1)根据对数函数性质及上述pH值的计算公式,说明溶液的 酸碱度与溶液中氢离子的浓
度之间的变化关系.
(2)已知纯净水中氢离子的浓度为[H+
]=10-7mol/L,计算纯净水的pH值.
解:(1)根据对数的性质,有


pH=-lg[H
+
]=lg[H
+
]-1=lg,
所以溶液中氢离子的浓度越大,溶液的酸度就越小.
(2)当[H
+
]=1 0
-7
时,pH=-lg10
-7
=7,所以,纯净水的pH值是7.
4. 设函数f(x)=lg(a
x
-b
x
),(a>1>b>0) ,问:当a,b满足什么关系时,f(x)在
(1,+∞)上恒取正值?
解:当x∈(1,+ ∞)时,lg(a
x
-b
x
)>0恒成立
令g(x)=a
x
-b
x

∵a>1>b>0,
∴g(x)在(0,+∞)上是增函数,
∴当x>1时,g(x)>g(1)=a-b,
∴当a-b≥1时,f(x)在(1,+∞)上恒取正值.
[练 习]
a
x
-b
x
>1恒成立.
1. 求函数y=的定义域.
2. 比较log
0.5
0.2与log
0.5
0.3的大小.
3. 函数y=lg(x
2
-2x)的增区间是 ____________ .
4. 已知a>0,且a≠1,则在同一直角坐标系中,函数y=a
-x
和y=log
a
(-x)的图像有可能
是( ).

5. 大西洋鲑鱼每年都 要逆流而上2000m,游回产地产卵.研究鲑鱼的科学家发现,一岁鲑
鱼的游速可以表示为函数,单位 是m/s,其中Q表示鲑鱼的耗氧量.


(1)当一条鲑鱼的耗氧量是2700个单位时,它的游速是多少?
(2)计算一条鲑鱼的最低耗氧量.
四、拓展延伸
1. 作出对数函数y=log
a
x,(a>1)与y=log
a
x,(0<a<1)的草图.
2. 说出指数函数与对数函数的关系.
以指数函数y=2
x
与对数函数y=log
2
x为代表加以说明.
(1)对数函数y=log
2
x是把指数函数y=2
x
中自变量与因 变量对调位置而得出的.
教师明晰:当一个函数是一一映射时,可以把这个函数的因变量作为一个新的 函数的自变量,
而把这个函数的自变量作为新的函数的因变量.我们称这两个函数互为函数.函数y=f (x)
的反函数记作:y=f
-1
(x).
对数函数y=log
2
x与指数函数y=2
x
互为反函数.
(2)对数函数y=log
2
x与指数函数y=2
x
的图像关于直线y=x 对称.

(3)指数函数与对数函数对照表.
表12-2



点 评
这篇案例首先通过细胞分裂问题说明了对数函数的意义,这 样安排既有利于学生理解对数函
数的概念,又有利于学生了解了它与指数函数的关系.其次通过画具体的 对数函数的图像,
归纳总结出对数函数的性质,体现了由特殊到一般的认识规律,知识传授较为自然.性 质的
列举模仿了指数函数的性质.通过对比,便于学生理解、记忆.例题、练习的选配注意了题
目的代表性,并且由易到难,注重学生解题能力的提高.拓展延伸侧重于指数函数与对数函
数的图像、性 质方面的关系,加深了学生对这两个函数的理解,并使学生从中了解了反函数
的概念.

13 幂 函 数
教材分析
幂函数是基本初等函数之一,是在学生系统学习了函数 概念与函数性质之后,全面掌握有理
指数幂和根式的基础上来研究的一种特殊函数,是对函数概念及性质 的应用.从教材的整体
安排看,学习了解幂函数是为了让学生进一步获得比较系统的函数知识和研究函数 的方法,
为今后学习三角函数等其他函数打下良好的基础.在初中曾经研究过y=x,y=x
2
,y=x-
1三种幂函数,这节内容,是对初中有关内容的进一步的概括、归纳与发展,是与幂 有关知
识的高度升华.知识的安排环环紧扣,非常紧凑,充分体现了知识的发生、发展过程.对幂
函数进行系统的理论研究,在研究过程中得出相应的结论固然重要,但更为重要的是,要让

学生了解系统研究一类函数的方法.这节课要特别让学生去体会研究的方法,以便能将该方
法迁移到 对其他函数的研究.
教学目标
1. 通过对幂函数概念的学习以及对幂函数图像和性质的归 纳与概括,让学生体验数学概念
的形成过程,培养学生的抽象概括能力.
2. 使学生理解并 掌握幂函数的图像与性质,并能初步运用所学知识解决有关问题,培养学
生的灵活思维能力.
任务分析
学生对抽象的幂函数及其图像缺乏感性认识,不能够在理解的基础上来运用幂函数的 性
质.为此,在教学过程中让学生自己去感受幂函数的图像和性质是这一堂课的突破口.因此,
这节课的难点是幂函数图像和性质的发现过程,教学重点是幂函数的性质及运用.首先,从
学生已经掌握 的最简单的幂函数y=x,y=x
2
和y=x
-1
的知识出发,利用实例,由 师生共同
归纳、总结出幂函数的定义,认清幂函数的特点,深刻理解其定义域.其次,举出几个简单的幂函数引导学生从定义出发研究其定义域、值域、奇偶性、单调性、是否过公共定点这几
个性质, 让学生自己去探究,把主动权交给学生.然后,再由学生自己结合性质去画幂函数
的图像,让学生在获得 一定的感性认识的基础上,通过归纳、比较上升为理性认识,从而形
成对概念与性质的完整认识.最后通 过例题3与练习,让学生利用图像与性质,比较两个数
的大小,从而提高学生获取知识的能力.
教学设计
一、问题情景
下列问题中的函数各有什么共同特征?
(1)如 果张红购买了每千克1元的蔬菜w(kg),那么她应支付p=w元.这里p是w的
函数.
(2)如果正方形的边长为a,那么正方形的面积为S=a
2
.这里S是a的函数.
(3)如果立方体的边长为a,那么立方体的体积为V=a
3
.这里V是a的函数.
(4)如果一个正方形场地的面积为S,那么这个正方形的边长为a=
数.
.这里a 是S的函


(5)如果某人t(s)内骑车行进了1km,那么他骑车的平均速度为v=t
-1
(km/s).这里
v是t的函数.
由学生讨论,总结,即可得出:p =w,s=a
2
,a=,v=t
-1
都是自变量的若干次幂的形式.
教师指出:我们把这样的都是自变量的若干次幂的形式的函数称为幂函数.
二、建立模型
定义:一般地,函数y=x
a
叫作幂函数,其中x是自变量,a是实常数.
教师指出:由于无理指数幂的意义我们还没学到,因此目前只讨论a是有理数的情况.
思考讨 论:在幂函数y=x
n
中,当n=0时,其表达式怎样?定义域、值域、图像如何?
教师指出:此时y=x
0
=1;定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),特别强调,当x为任何 非
零实数时,函数的值均为1,图像是从点(0,1)出发,平行于x轴的两条射线,但点(0,
1)要除外.
三、解释应用
[例题一]
1. 求下列函数的定义域.

解:(1)R. (2)R. (3){x|x≥0}. (4){x|x∈R且x≠0).(5){x|x
>0}.
2. 求下列函数的定义域,并判断函数的奇偶性.

解:(1){x|x∈R且x≠0)},偶函 数.(2)R,非奇非偶函数.(3)R,奇函数.(4)
{x|x>0},非奇非偶函数.
[问题探究]


1. 对于幂函数y=x
a
,讨论当a=1,2,3,
表13-1
,-1时的函数性质.

以上问题给学生留出充分时间去探究,教师引导学生从函数解析式出发来研究函数性质.
2. 在同一坐标系中,画出y=x,y=x2,y=x3,y=
有的共同性质.
教师讲评:幂函数的性质.
,y=x
-1
的图像,并归纳出它们具
(1)所有的幂函数在(0,+∞)上都有定义,并且图像都过点(1,1).
(2)如果a>0,则幂函数的图像通过原点,并在区间[0,+∞)上是增函数.
(3)如 果a<0,则幂函数在(0,+∞)上是减函数,在第一象限内,当x从右边趋向于原
点时,图像在y轴 右方无限地趋近y轴;当x趋向于+∞时,图像在x轴上方无限地趋近x
轴.
思考讨论:(1 )在幂函数y=x
a
中,当a是正偶数时,这一类函数有哪种重要性质?
(2)在幂函数y=x
a
中,当a是正奇数时,这一类函数有哪种重要性质?
教师讲评:(1)在幂函数y=x
a
中,当a是正偶数时,函数都是偶函数,在第一象限内是
增函数.
(2)在幂函数y=x
a
中,当a是正奇数时,函数是奇函数,在 第一象限内是增函数.
[例题二]
比较下列各题中两个值的大小.

< p>
解:(1)∵幂函数y=x
1.5
是增函数,又0.7>0.6,∴0.7
1.5
>0.6
1.5

(2)∵幂函数y=是减函数,又2.2>1.8,∴
注意:由于学生对幂函数还不是很熟悉 ,所以在讲评中要刻意体现出幂函数y=x
1.5
与y=
的图像的画法,即再一次让学 生体会根据解析式来画图像解题这一基本思路.
[练 习]
比较下列各题中两个值的大小.

四、拓展延伸
1. 如果把函数图像向上凸的函数称为凸函数,把函数图像向下凸 的函数称为凹函数,对于
幂函数y=x
a
,x∈[0,+∞),当a>0且a≠1时, 研究其凸凹性.
2. 研究幂指数与幂函数奇偶性的关系.
3. 研究幂指数与幂函数单调性的关系.
(以上问题的探究可以借助计算机来完成)
点 评 < br>这篇案例的突出特点是,紧紧围绕教学目标,遵循直观式、启发式原则而展开.在这节课中,
教师 放手让学生去探索与研究,并在一旁适时地引导学生根据几个实例函数的公共特点归
纳、总结幂函数的定 义,对几个特殊幂函数的性质先进行初步探索,再根据研究的结果结合
描点作图画出幂函数的图像,让学 生观察和分析所作的图像,归纳得出图像特征,并由图像
特征得到相应的函数性质,让学生充分体会系统 研究函数的方法.整个教学过程的绝大部分
时间都给了学生,让学生动脑动手.通过对同类旧知识的回忆 ,充分引导学生利用数形结合,
找出与新知识的连接点,并在对照、类比分析中找出规律.这些均提高了 学生学习的积极性
和自学能力,培养了他们的科学精神和创新思维习惯.最后“拓展延伸”的设计又把学 生的思
维推向了更广阔的空间.


14 平面的基本性质
教材分析
这篇案例是在初中平面几何知识的基础上进一步研究平面的基本性质.平面的基本性 质是研
究立体几何的基本理论基础,这节课既是立体几何的开头课,又是基础课,学生对本节内容
理解和掌握得如何,是能否学好立体几何的关键之一.这节课的教学重点是平面的基本性质,
难点是平 面的基本性质的应用及建立空间概念、正确应用符号语言.
教学目标
1. 在引导学生观察 思考生活中的实例、实物模型等的基础上,总结和归纳出平面的基本性
质,初步学会用数学的眼光去认识 和感受现实的三维空间.
2. 会用图形语言、文字语言、符号语言准确描述三个公理,能用公理及推 论解决有关问题,
提高学生的逻辑推理能力.
3. 通过画图和识图,逐步培养学生的空间想 象能力,使学生在已有的平面图形知识的基础
上,建立空间观念.
任务分析
这节课 是立体几何学习的基础,但学生空间立体感还不强.为此,教学时要充分联系生活中
的实例,如自行车有 一个脚撑等,通过实例,使学生尽快形成对空间的正确认识,建立初步
的空间观念;在联系实际提出问题 和引入概念时,要合理运用教具,如讲解公理1时,可让
学生利用手中的直尺去测桌面是不是平的;讲解 公理2时可让学生观察教室的墙面的关系
等.通过这些方式加强由模型到图形,再由图形返回模型的基本 训练,逐步培养学生由图形
想象出空间位置关系的能力.当用文字和符号描述对象时,必须紧密联系图形 ,使抽象与直
观结合起来,即在图形的基础上发展其他数学语言.在阐述定义、定理、公式等重要内容时 ,
宜先结合图形,再用文字和符号进行描述,综合运用几种数学语言,使其优势互补,这样,
就 有可能收到较好的效果,给学生留下较为深刻的印象.
教学设计
一、问题情景
1. 利用你手中的直尺,如何判定你课桌的桌面是不是平的.
2. 你骑的自行车有一个脚撑就可站稳,为什么?


3. 矩形硬纸板的一顶点放在讲台面上,硬纸板与讲台面不重合,能否说这两个平面只有一
个公共点? (利用多媒体屏幕呈现问题情景,即在屏幕上出现桌子与直尺、有一个脚撑的自行车、矩形
硬纸与讲 台面及相应的问题.与现实生活联系紧密的实物通过多媒体给出,能够活跃课堂气
氛,激发学生学习兴趣 ,从而引导学生积极主动的去探究问题)
二、建立模型
1. 探究公理
(1)问题1的探究
教师提出问题,引发学生思考:
如何用直尺这个工具来判定你的桌面是不是平的呢?
(把直尺放在物体表面的各个方向上,如 果直尺的边缘与物体的表面不出现缝隙,就可判断
物体表面是平的)
教师点拔:这是判断物体 表面是不是平的的一个常用方法.如果物体表面是平的,把直尺边
缘无论如何放在平面上,则边缘与平面 都没有缝隙,也就是说,如果一条直线上的两点在一
个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面内 .由此,可以归纳出公理1.
公理1 如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面内
(如图14-1).

这时我们说,直线在平面内或平面经过直线.这一性质是平面的主要特征.弯曲的面就不是< br>处处具有这种性质.
教师进一步分析:为了书写的简便,我们把代数中刚学习过的有关集合的符 号,引入立体几
何中.把点作为基本元素,直线、平面即为“点的集合”,这样:
点A在直线a上,记作A∈a;
点A在直线a外,记作Aa;
点A在平面α内,记作A∈α;


点A在平面α外,记作A
直线a在平面α内,记作a
α;
α;
直线a在平面α外,记作aα.
α. 公理1用集合符号表示为:A∈a,B ∈a,A∈α,B∈α,则有a
例:证明如果一个三角形的两边在一个平面内,那么第三边也在这个平面 内.
注意:在分析过程中,一定要强调“要证明直线在平面内,则应该证明什么?条件中有没有,没有如何去创造”.通过这种逆推思路的分析,培养学生良好的思考习惯.
练习:判断下列命题的真假
① 如果一条直线不在平面内,则这条直线与平面没有公共点.
② 过一条直线的平面有无数多个.
③ 与一个平面没有公共点的直线不存在.
④ 如果线段AB在平面α内,则直线AB也在平面内a.
(2)问题2的探究
教师提出问题,引发学生思考:
自行车有一个脚撑就可站稳,为什么?
(因为前轮 着地点、后轮着地点、脚撑着地点三点在一个平面上,而且为了站稳,前轮着地
点、后轮着地点、脚撑着 地点三点不共线,因此我们可以推测:过不共线的三点有且只有一
个平面)

教师演 示:用相交于一点的三根小棍的三个端点作为空间不在一直线上的三个点(如图
14-2),当把作为平 面的硬纸板放在上面时,这张作为平面的硬纸板不能再“动”了,因为一


动就要离开其中 的一个点,硬纸板所在平面就不能确定了,正如同刚才的发现:过不共线的
三点有且只有一个平面.
公理2 经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面.(如图14-3)

公理2也可以简单地说成:不共线的三点确定一个平面.

教师演示课件:在空间给 定不共线的三点A,B,C(如图14-4),作直线AB,BC,CA,
再在直线BC,CA,AB上 分别取动点P,Q,R,作直线AP,BQ,CR,让P,Q,R分别
在直线BC,CA,AB上运动, 我们可以看到这些直线“编织”成一个平面.
教师出示问题:试举出一个应用公理2的实例.
(例如,一扇门用两个合页和一把锁就可以固定了)
(3)问题3的探究
教师将矩 形硬纸板的一顶点放在讲台面上,让学生观察,并同时提出问题:能否说这两个平
面只有一个公共点?
(不能,因为平面是无限延展的,所以这两个平面应该有一条经过这公共点的直线)
教师点拔 :我们只能用有限的模型或图形来表示无限延展的平面,所以我们有时要看模型或
图形,但又不能受模型 或图形的限制来影响我们对平面的无限延展的了解.这个实例说明了
平面具有如下性质.
公理3 如果两个不重合的两个平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过这个点的公共
直线 .(如图14-5)



公理3的数学符号语言:
P∈α,P∈=a,P∈a.
教师进一步概括:为了简便,以后说到两个平面,如不特别说明 ,都是指两个不重合的平面.如
果两个平面有一条公共直线,则称这两个平面相交.这条公共直线叫作这 两个平面的交线.由
公理3可见,两个平面如果有一个公共点,那么就有无穷多个公共点,所有公共点在 公共直
线上,即它们的交线上;交线上的每一个点都是两平面的公共点.
练习:判断下列命题的真假.
①如果两个平面有两个公共点A,B,那么它们就有无数个公共 点,并且这些公共点都在直
线AB上.
②两个平面的公共点的集合可能是一条线段.
2. 推出结论
教师明晰:由于两点确定一条直线,根据公理2容易得出如下推论:
推论1 经过一条直线和直线外的一点,有且只有一个平面.

已知:点A,直线a,Aa.(如图14-6)
求证:过点A和直线a可以确定一个平面.
分析:“确定一个平面”包含两层意思:一是存在,二是唯一.这两层都应证明.


(说明:这个证明可以由教师引导学生一起分析完成,但步骤教师一定要板书)
证明:存在性.
因为Aa,在a上任取两点B,C,
所以过不共线的三点A,B,C有一个平面α.(公理2)
因为B∈α,C∈α,
所以a∈α.(公理1)
故经过点A和直线a有一个平面α.唯一性.如果经过点A和直线a 的平面还有一个平面β,
那么A∈β,aβ,
因为B∈a,C∈a,
所以B∈β,B∈β.(公理1)
故不共线的三点A,B,C既在平面α内又在平面β内.
所以平面α和平面β重合.(公理2)
所以经过点A和直线a有且只有一个平面.有时“有且 只有一个平面”,我们也说“确定一个
平面”.
类似地可以得出下面两个推论:

推论2 经过两条相交直线,有且只有一个平面.(如图14-7)
推论3 经过两条平行直线,有且只有一个平面.(如图14-8)
三、解释应用
[例 题]
两两相交且不过同一点的三条直线必在同一个平面内.(如图14-9)



已知:AB∩AC=A,AB∩BC=B,AC∩BC=C.
求证:直线AB,BC,AC共面.
证法1:因为AB∩AC=A,
所以直线AB,AC确定一个平面α.(推论2)
因为B∈AB,C∈AC,
所以B∈α,C∈α,
故BCα.(公理1)
因此,直线AB,BC,CA都在平面α内,即它们共面.
证法2:因为A直线BC,
所以过点A和直线BC确定平面α.(推论1)
因为A∈α,B∈BC,所以B∈α.
故AB
同理AC
α,
α,
所以AB,AC,BC共面.
证法3:因为A,B,C三点不在一条直线上,
所以过A,B,C三点可以确定平面α.(公理2)
因为A∈α,B∈α,所以AB
同理BCα,AC
α.(公理1)
α,所以AB,BC,CA三直线共面.
思考:在这道题中“且不过同一点”这几个字能不能省略,为什么?


(不能,如果三条直线两两相交且过同一点,则这三条直线可以不共面)
[练 习]
1. 三角形、梯形是平面图形吗?
2. 已知:平面α外有一个△ABC,并且△A BC三条边所在的直线分别与平面α交于三个点
P,Q,R.求证P,Q,R三点共线.
四、拓展延伸
1. 四条直线两两相交且不过同一点,这四条直线是否一定共面?
2. 两个平面最多可以把空间分成几个部分?三个平面呢?四个平面呢?
点 评
这篇案例在教师指导下,从现实生活中选择和确定问题进行研究,以类似科学家探究的方式
使学生主动地 解决问题,获取知识,应用知识,并在探究过程中充分利用模型、进行数学实
验等多种渠道.在问题探究 的过程中,学生的空间想象能力、动手能力、解题能力等得到了
提高.
这篇案例充分发挥教师 的主导作用和学生的主体作用,让学生参与到问题的探究中,让学生
成为“演员”,变成主角,成为解决 问题的决策者,而教师只是充当配角.这样做不仅激发了
学生的学习兴趣,活跃了课堂气氛,还充分发挥 了学生的主体意识和主观能动性,能让学生
从具体问题的分析过程中得到启发,让学生在互相讨论的过程 中学会自己分析转换问题,解
决问题.

15 异面直线
教材分析 异面直线是立体几何中十分重要的概念.研究空间点、直线和平面之间的各种位置关系必须
从异面直 线开始.
教材首先通过实例让学生弄懂“共面”、“异面”的区别,正确理解“异面”的含义,进而介 绍异
面直线所成角及异面直线间的距离,这样处理完全符合学生的认知规律.处理好这节内容,
可以比较容易地引导学生实现由平面直观到空间想象的过渡.
教学重点是异面直线的概念,求异面直线所成的角和异面直线间的距离是这节的难点.


教学目标
1. 理解异面直线的概念,了解空间中的直线的三种位置关系.
2. 理解异面直线所成的角、异面直线间的距离的意义,体会空间问题平面化的基本数学思
想方法.
3. 通过异面直线的学习,使学生逐步养成在空间考虑问题的习惯,培养学生的空间想象能
力.
任务分析
空间中的两条直线的位置关系,是在平面中两条直线位置关系及平面的基本性质基础 上提出
来的.学生对此已有一定的感性认识,但是此认识是肤浅的.同时,学生空间想象能力还较
薄弱.因此,这节内容课应从简单、直观的图形开始介绍.“直观”是这节内容的宗旨.多给
学生思考 的时间和空间,以有助于空间想象能力的形成.异面直线所成的角的意义及求法,
充分体现了化归的数学 思想.要让学生通过基本问题的解决,进一步体会异面直线所成的角、
异面直线间的距离的意义及其基本 求法.
教学设计
一、问题情境(1)
1. 同一平面内的两条直线有几种位置关 系?空间中的两条直线呢?观察教室内的日光灯管
所在直线与黑板的左右两侧所在直线的位置或观察天安 门广场上旗杆所在直线与长安街所
在直线的位置.
2. 如图15-1,长方体ABCD—A
1
B
1
C
1
D
1
中,线段A
1< br>B所在直线与线段C
1
C所在直线的位置
关系如何?


二、建立模型(1)
1. 首先引导学生观察实例或几何模型,进而发现,空 间两直线除平行或相交外,还有一种
位置关系:存在两条直线既不平行又不相交,即不能共面的两直线, 并在此基础上总结出异
面直线的定义.
2. 在学生讨论归纳异面直线定义的基础上,教师概 括:我们把不同在任何一个平面内的两
条直线叫作异面直线.
强调:(1)所谓异面,即不共面,所以它们既不平行,也不相交.
(2)“不共面”,指不在任何一个平面内,关键是“任何”二字.
3. 先让学生总结空间中两条直线的位置关系,然后教师明晰.
(1)共面与异面.共面分为平行和相交.
(2)有无公共点.有且仅有一个公共点———相交直线,无公共点 ____________ 平行直
线和异面直线.
4. 异面直线的画法.
先让学生体会下列图形,并让其指出哪些更为直观.

显然,图15-2或图15-3较好.
因此,当表示异面直线时,以平面衬托可以显示得更清楚.
三、问题情境(2)
刻 画两条平行直线位置通常用距离,两条相交直线通常用角度,那么,如何刻画两条异面直
线的相对位置呢 ?容易想象要用角和距离,如何定义异面直线的角和距离呢?下面探究一个
具体的问题:
如图 ,在正方体ABCD—A
1
B
1
C
1
D
1
中,



1. 我们知道AB与A
1
B是共面的,它们成的角 是45°,那么异面直线AB与D
1
C所成的角
定义为多少度的角比较合理呢?
2. 回忆我们已学过的“距离”概念,发现“距离”具有“最小性”,现在直线AB和D
1< br>C上各取一
点,这两点必然存在距离,试问在这所有可能的距离中,是否存在两点,这两点间距离 最短?
进一步思考:如何定义异面直线AB和D
1
C间的距离?
四、建立模型(2)
在学生充分讨论、探究的基础上,抽象概括出异面直线所成的角和异面直线间的距离的概念.
1. 异面直线a与b所成的角
已知两条异面直线a,b.经过空间任一点O,作直线a′∥ a,b′∥b,我们把a′与b′所成的锐
角(或直角),叫作异面直线a与b所成的角.
强调:(1)“空间角”是通过“平面角”来定义的.
(2)“空间角”的大小,与空间点O 的选取无关,依据是“等角定理”.为简便,点O常取在
两条异面直线中的一条上.
(3)异面直线所成角的范围是0°<θ≤90°.
(4)异面直线垂直的意义.今后所说的两直线垂直,可能是相交直线,也可能是异面直线.
2. 对于问题2,学生讨论,可以发现:线段BC是在异面直线AB和D
1
C上各任 取一点,且
两点间的距离为异面直线AB和D
1
C间的最小值.此时,我们就说BC的 长度就是AB和
D
1
C的距离.
引导学生观察、分析线段BC与AB,D< br>1
C之间的关系,得出公垂线段定义:和两条异面直
线都垂直且相交的线段.
强调:(1)“垂直”与“相交”同时成立.
(2)公垂线段的长度定义为异面直线间的距离.


五、解释应用
[例 题]
1. 如图,点D是△ABC所在平面外一点,求证直线AB与直线CD是异面直线.

注:主要考查异面直线的定义,这里可考虑用反证法证明.要让学生体会用反证法的缘由.
2. 已知:如图,已知正方体ABCD—A′B′C′D′.

(1)哪些棱所在直线与直线BA′是异面直线?
(2)直线BA′和CC′的夹角是多少?
(3)哪些棱所在直线与直线AA′垂直?
(4)直线BB′与DC间距离是多少?注:主要 是理解、巩固有关异面直线的一些基本概念.解
题格式要规范,合理.
[练 习]
1. 如果两条平行直线中的一条与某一条直线垂直,那么,另一条直线是否也与这条直线垂
直?
2. 垂直于同一条直线的两条直线是否平行?
3. 与两条异面直线都相交的两条直线的位置关系是怎样的?


4. 已知:如图,在长方体ABCD—A′B′C′D′中,AB=2 ,AD=2,AA′=2.

(1)BC和A′C′所成角是多少度?
(2)AA′和BC′所成角是多少度?
(3)AA′和BC所成的角和距离是多少?
(4)A′B与B′C所成的角是多少?
(5)AC′与BD所成的角是多少?
四、拓展延伸
1. 判断异面直线除了定义 之外,还有如下依据:过平面内一点和平面外一点的直线与平面
内不过该点的直线是异面直线.请给以证 明.
2. 设点P是直线l外的一定点,过P与l成30°角的异面直线有 ____________ 条.(无数)
3. 已知异面直线a与b成50°角,P为空间任一点,则过点P且与a,b所成的角都是30°
的直线有 ____________ 条.(2)
若a与b所成的角是60°,65°和70°呢?
点 评
这篇案例设计思路完整,条理清晰.案例首先通过直观的图形引出定义,这样有利于学 生的
接受.然后探索了异面直线所成角与异面直线间距离的概念.探索过程有利于激发了学生的
学习热情,体验科学思维方法.列举的例题有针对性,对知识的巩固和形成起到了很好的作
用.“拓展延 伸”中提出的问题旨在开拓学生解题思路,增强学生空间想象能力.


16 直线与平面平行
教材分析
直线与平面平行是在研究了空间直线与直线平行的基础上进行的, 它是直线与直线平行的拓
广,也是为今后学习平面与平面平行作准备.在直线与平面的三种位置关系中, 平行关系占
有重要地位,是今后学习的必备知识.所以直线与平面平行的判定定理和性质定理是这节的< br>重点,难点是如何解决好直线与直线平行、直线与平面平行相互联系的问题.突破难点的关
键是直 线与直线平行和直线与平面平行的相互转化.
教学目标
1. 了解空间直线和平面的位置关 系,理解和掌握直线与平面平行的判定定理和性质定理,
进一步熟悉反证法的实质及其证题步骤.
2. 通过探究线面平行的定义、判定、性质及其应用,进一步培养学生观察、发现问题的能
力 和空间想象能力.
3. 培养学生的逻辑思维和合情推理能力,进而使其养成实事求是的学习态度.
任务分析
这节的主要任务是直线与平面平行的判定定理、性质定理的发现与归纳,证明与应用 .学习
时,要引导学生观察实物模型,分析生活中的实例,进而发现、归纳出数学事实,并在此基
础上分析和探索定理的论证过程,区分判定定理和性质定理的条件和结论,理解定理的实质
和直线与平 面平行的判定.在运用性质时,要引导学生完成对“过直线———作平面———
得交线———直线与直线 平行”这一过程的理解和掌握.
教学设计
一、问题情境
教室内吊在半空的日光灯 管、斜靠在墙边的拖把把柄,都可以看作直线的一部分,这些直线
与地平面有何位置关系?
二、建立模型
[问题一]


1. 空间中的直线与平面有几种位置关系?
学生讨论,得出结论:
直线与平面平行、直线与平面 相交(学生可能说出直线与平面垂直的情况,教师可作解释)
及直线在平面内.
2. 在上述三种位置中,直线与平面的公共点的个数各是多少?
学生讨论,得出相关定义:
若直 线a与平面α没有公共点,则称直线与平面α平行,记作a∥α.若直线a与平面α有
且只有一个公共点 ,则称直线a与平面α相交.当直线a与平面α平行或相交时均称直线a
不在平面α内(或称直线a在平 面α外).若直线a与平面α有两个公共点,依据公理1,
知直线a上所有点都在平面α内,此时称直线 a在平面α内.
3. 如何对直线与平面的位置关系的进行分类?
学生讨论,得出结论:
方法1:按直线与平面公共点的个数分:

[探 索]
直线与平面平行、相交的画法.
教师用直尺、纸板演示,引导学生说明画法.
1. 画直线在平面内时,要把表示直线的线段画在表示平面的平行四边形内部,如图16-1.



2. 画直线与平面相交时要画出交点,如图16-2.
3. 画 直线与平面平行时,一般要把表示直线的线段画在表示平面的平行四边形外,并使它
与平行四边形的一组 对边或平面内的一条直平行,如图16-3.
[问题二]
1. 如何判定直线与平面平行?教师演示:(1)教师先将直尺放在黑板内,然后慢慢平移到
平面外.
(2)观察教室的门,然后教师转动的门的一条门边给人平行于墙面的感觉.
学生讨论,归纳和总结,形成判定定理.
定理 如果不在平面内的一条直线与平面内的一条直线平行,那么这条直线和这个平面平
行.

已知:aα,b,a∥b.
求证:a∥α.


分析:要证明直线与平 面平行,根据定义,只要证明直线与平面没有公共点,这时可考虑使
用反证法.
证明:假设a 不平行于α,由aα,得a∩α=A.若A∈b,则与已知a∥b矛盾;若A
b,则a与b是异面直线, 与a∥b矛盾.所以假设不成立,故a∥α.
总结:此定理有三个条件,(1)aα,(2)bα,( 3)a∥b.三个条件缺少一个
就不能推出a∥α这一结论.此定理可归纳为“若线线平行,则线面平行 ”.
2. 当直线与平面平行时,直线与平面内的直线有什么位置关系?是否平行?
教师演 示:教师先让直尺平行于讲桌面,再将纸板经过直尺,慢慢绕直尺旋转使纸板与桌面
相交.
学生讨论得出:直尺平行于纸板与桌面的交线.
师生共同归纳和总结,形成性质定理.
定理 如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线
就和 两平面的交线平行.
已知:l∥a,l
求证:l∥m.
β,α∩β=m.
证明:因为l∥α,所以l∩α=
且没有公共点,所以l∥m.
总结:此定理的条件有三个:
(1)l∥α,即线面平行.
(2)lβ,即过线作面.
,又因为mα,所以l∩m=,由于l,m都在β内,
(3)β∩α=m,即面面相交.
三个条件缺一不可,此定理可简记为“若线面平行,则线与交线平行”.
三、解释应用
[例 题]


1. 已知:如图16-5,空间四边形ABCD,E,F分别是 AB,AD的中点.求证:EF∥平面
BCD.

证明:连接BD,在△ABD中,
因为E,F分别是AB,AD的中点,
所以EF∥BD.
又因为BD是平面ABD与平面BCD的交线,EF∥平面BCD,所以EF∥平面BCD.
2. 求证:如果过一个平面内一点的直线平行于与该平面平行的一条直线,则这条直线在这
个平面内.
已知:l∥α,点P∈α,P∈m,m∥l(如图16-6).
求证;mα.
证明 :设l与P确定的平面为β,且α∩β=m′,则l∥m′.又知l∥m,m∩m′=P,由平
行公理可 知,m与m′重合.所以mα.

[练 习]
1. 已知:如图16-7,长方体AC′.求证:B′D′∥平面ABCD.



2. 如图16-8,一个长方体木块ABCD-A
1
B
1
C
1
D
1
,如果要经过平面A
1
C
1
内一点P和棱 BC
将木块锯开,那么应该怎样画线?
四、拓展延伸
1. 教室内吊在半空中的日 光灯管平行于地面,也平行于教室的一墙面,试探讨它和这个墙
面与地面的交线之间有什么样的位置关系 ?
2. 已知:如图16-9,正方形ABCD和正方形ABEF不在同一平面内,点M,N分别是对 角
线AC,BF上的点.问:当M,N 满足什么条件时,MN∥平面BCE.

3. 如果三个平面两两相交于三条直线,那么这三条直线有怎样的位
置关系.
点 评
这篇案例从学生身边的实例出发,引导学生抽象出直线与平面平行、相交的定义,又通过演
示,总结和归纳出直线与平面平行的判定及性质定理,整个过程都把学科理论和学生面临的
实际生活结合 起来,使学生能较好地理解和把握学科知识.同时,培养了学生的探索创新能
力和实践能力,激发了学生 的学习兴趣.

17 平面与平面平行
教材分析
这节课的主要内容是两 个平面平行的判定定理、性质定理及其应用,它是继学生学习了直线
与平面的位置关系之后,又一种图形 之间的位置关系的研究.判定是由“直线与直线平行”
转化为“直线与平面平行”,进而转化为“两平面 平行”.两性质则是由“两平面平行”转化为“直
线与平面平行”或“直线与直线平行”.由此,突破问 题的关键在于抓住“转化”这个中心.这


节课的重点是两个平面平行的性质定理和判定定 理及两定理的应用,难点是结合问题的特点
如何正确而合理地选择方法,准确地使用符号语言进行推理论 证.
教学目标
1. 了解平面与平面的位置关系,掌握两个平面平行的判定定理和性质定理 ,进一步培养学
生的空间想象能力和推理能力.
2. 通过实验、探索、发现、证明、应用这 一学习过程,激发学生学习数学的自信心和积极
性,端正他们学习数学的科学态度,培养他们良好的思维 习惯,进一步培养他们的探索精神
和创新意识,同时让他们感受到数学体系在内容上的严谨与和谐.
任务分析
这节内容结论较多,若平铺直叙,则显得零乱而无章法.为了充分调动学生的积极性 ,发挥
学生的主动性,采用设问方式,引导学生自己发现问题,分析推理,归纳结论,从而加速学
生的理解和掌握.
教学设计
一、问题情境
通过前面的学习,对直线与平面的位 置关系有了一个明确的认识,那么空间中的两个平面的
位置关系又有几种可能呢?让学生观察教室的墙面 、屋顶和地面,给学生以感性认识,让学
生讨论.
[平面与平面平行,平面与平面相交(个别 学生可能会说平面与平面垂直,教师可作相应的
解释)]
二、建立模型
[问 题]
1. 空间中两个平面的位置关系有几种?
通过上面的讨论学生能回答出:平行、相交.
2. 两种位置关系中,其公共点的个数各是多少个?
学生讨论,教师总结,得出:


若两平面α,β无公共点,则称两平面α、β平行,记作α∥β.
若两个平面 有公共点,依据公理3,这些公共点组成了两个平面的公共直线,这时称两个平
面相交.
3. 怎么画两个平行平面?
学生分析讨论,教师总结,得出:画两平行平面时应使两个表示平面的平行四边 形的对应边
平行,并尽量使两平行四边形不重叠.如图17-1.

4. 如何判断两平面平行?
教师演示,学生讨论:将两个相交的直尺慢慢从讲桌上往上平移,让学生分析平 移后的相交
直线确定的平面与讲桌面的位置关系.
如图17-2,在平面α内,作两条相交直 线a,b,并且a∩b=P,平移这两条相交直线a,
b到直线a′,b′的位置,设a′∩b′=P′ ,由直线与平面平行的判定定理可知a′∥α,b′∥α.
由相交直线a′,b′确定的平面β与平面 α不会有公共点.否则,如图17-2,如果两平面相
交,交线是c,这时,过点P′有两条直线平行于 交线c,根据平行公理,这是不可能的.
由此,我们得出两平面平行的判定定理.
定理 如果一个平面内有两条相交直线平行于另一个平面,那么这两个平面平行.
思考:(1)如果一个平面 内的两条相交直线分别平行于另一个平面内的两条直线,那么这
两个平面平行吗?
(2)如果 一个平面内的两条平行直线,分别平行于另一个平面内的两条直线,那么这两个
平面平行吗?
对于判定,我们可简记为:“线面平行,则面面平行”.
5. 观察教室的天花板面和地面, 知道它们是平行的平面,并且这两个平行平面与墙面相交,
试分析这两条交线有什么样的位置关系.学生 会答出“平行”.于是有:
定理 如果两个平行平面同时与第三个平面相交,那么它们的交线平行.


事实上,由于两条交线分别在两个平行平面内,所以它们不相交,它们又都同在一个平面 内,
由平行线的定义可知,它们是平行的.如图17-3.

思考:(1)如果两个平面平行,那么一个平面内的直线是否必平行于另一个平面?
(2)分别位于两平行平面内的两条直线是否必平行?
三、解释应用
[例 题]
1. 已知:三棱锥P—ABC,D,E,F分别是棱PA,PB,PC的中点(如图17-4).

求证:平面DEF∥平面ABC.
证明:在△PAB中,因为D,E分别是PA, PB的中点,所以DE∥AB.又知DE∥平面
ABC,因此DE∥平面ABC.同理EF∥平面ABC .又因为DE∩EF=E,所以平面DEF∥平
面ABC.
2. 已知:平面α∥平面β∥平 面γ,两条直线l,m分别与平面α,β,γ相交于点A,B,C
和点D,E,F(如图17-5).求 证:



证明:连接DC,设DC与平面β相交于点G,则平面ACD与平面α ,β分别相交于直线
AD,BG.平面DCF与平面β,γ分别相交于直线GE,CF.因为α∥β,β ∥γ,所以BG∥
AD,GE∥CF.于是,得

由此例可得如下结论:两直线被三个平行平面所截,截得的对应线段成比例.
3. 已知:如 图17-6,平面α∥平面β,AB与CD是两条异面直线,AB
F,G分别为AC,CB,BD的中点 ,求证平面EFG∥α∥β
α,CDβ.若E,

证明:因为EF∥AB,AB∥α,EFα,所以EF∥α.
又FG∥CD,设FG与CD确 定的平面为γ,且γ∩α=BM,因为α∥β,γ∩β=CD,故BM∥
CD,所以FG∥BM,BM, FGα,所以FG∥BM,所以FG∥α.
又由EF∩GF=F,故平面EFG∥а,同理平面EFG∥β.
[练 习]
1. 如图17-7,平面α∥平面β∥平面γ,两条直线l,m分别与平面α,β,γ相交于点A,B,
C和 点D,E,F.已知AC=15cm,DE=5cm,AB∶BC=1∶3,求AB,BC,EF的长.


2. 如图17-8,空间四边形ABCD,E在AB上.
(1)过E作平行于对角线AC,BD的截面,并判定它的形状.
(2)设BD=a,AC= b,AC,BD
所成的角为Q,且AE∶EB=k,求
(1)中截面的面积.
(3)当Q为定值时,求(1)中所
能画出的最大的截面面积.
四、拓展延伸
1. 设a,b是两条异面直线,A为不在a,b上的空间一点,问过点A能否作一平面与直线
a,b都平行.
2. 怎样使用水平仪来检测桌面是不是平的?
点 评
这个案例把问题作为教学的 出发点,通过教师的课堂演示及提问,引导学生探索,分析,类
比,化归;通过学生的讨论,发言,让学 生主动发现规律.整个教学过程抓住了“类比和转
化”这一数学方法的运用.
这个案例设计完 整,思路清晰.一开始便在上节的基础上引入了两平面平行的背景,然后总
结归纳出两平面平行的定义. 又在演示实验的基础上得出两平面平行的判定定理及性质定
理.整个过程充分体现了由特殊到一般、再由 一般到特殊的辩证思维过程,给学生创造了较
大的思维空间和探索求知的机会,同时关注了学生的情感、 态度和价值观的培养.

18 直线与平面垂直
教材分析
直线与平面垂 直是在研究了直线与直线垂直、直线与平面平行、平面与平面平行的基础上进
行的.它是直线与直线垂直 的延伸,是学习平面与平面垂直以及有关距离、空间角、多面体、
旋转体的基础.这节内容的学习可完善 知识结构,并对进一步培养学生观察、发现问题的能
力和空间想象能力,起着十分重要的作用.
直线与平面垂直的定义、判定定理、性质定理是这节课的重点.


学习直线与平 面垂直的性质定理时,应该注意引导学生把直线和直线的关系问题有目的地转
化为直线与平面的关系问题 ,这是这节课的难点.
教学目标
1. 掌握直线与直线垂直,直线与平面垂直的定义,以及直线与平面垂直的判定与性质.
2. 通过探索线 面垂直的定义、判定定理和性质定理及其证明,进一步培养学生观察问题、
发现问题的能力和空间想象、 计算能力,并且加强对思维能力的训练.
3. 激发学生的学习兴趣,培养学生不断发现、探索新知的 精神,渗透事物间相互转化和理
论联系实际的辩证唯物主义观点,并通过图形的立体美,对称美,培养教 学审美意识.
任务分析
因为判定定理的证明有一定的难度,所以教材作为探索与研究来处理 .又因为定理的论证层
次多,构图复杂,辅助线多,运用平面几何的知识多,所以这节课的难点是判定定 理的证明.突
破难点的方法是充分运用实物模型演示,以具体形象思维支持逻辑思维.
教学设计
一、问题情境
上海的标志性建筑———东方明珠电视塔的中轴线垂直于地 面,在这一点上,它与比萨斜塔
完全不同.那么,直线与平面垂直如何定义和判定,又有什么性质呢?这 将是本节课要研究
的问题.
二、建立模型
我们先来研究空间中两条直线的垂直问题.
在平面内,如果两条直线互相垂直,则它们一定相 交.在空间中,两条互相垂直相交的直线
中,如果固定其中一条,让另一条平移到空间的某一个位置,就 可能与固定的直线没有公共
点,这时两条直线不会相交,也不会在同一平面内(为什么),我们同样称它 们相互垂直.下
面我们给出空间任意两条直线互相垂直的一般定义.
如果两条直线相交于一点 或经过平移后相交于一点,并且交角为直角,则称这两条直线互相
垂直.
有了直线与直线垂直的概念,我们就可以利用直线与直线垂直来定义直线与平面垂直了.


[问 题]
1. 什么叫直线与平面垂直?

教师演示: 如图,直线l是线段AB的中垂线.固定线段AB,让l保持与AB垂直并绕直线
AB在空间旋转.
教师让学生讨论:(1)直线l的轨迹是怎样的图形?
(2)如何定义直线与平面垂直?
教师明晰:(1)线段AB所有垂直平分线构成的集合是一个平面.
(2)如果一条直线(A B)和一个平面(α)相交于点O,并且和这个平面内过交点O的任
何直线都垂直,我们就说这条直线和 这个平面互相垂直,这条直线叫作平面的垂线,这个平
面叫作直线的垂面.交点叫作垂足.垂线上任一点 到垂足间的线段,叫作这点到这个平面的
垂线段.垂线段的长度叫作这个点到平面的距离.
2. 如图18-2,直线l⊥平面α,直线mα,问l与m的关系怎样.
学生讨论后,得出 结论:如果一条直线垂直于一个平面,那么它就和平面内的任意一条直线
垂直.
3. 怎么画直线与平面垂直?
学生讨论后,教师总结:画直线和平面垂直时,通常要把直线画成和表示平面 的平行四边形
的一边垂直,如图18-2.

4. 如何判断直线与平面垂直? < /p>


教师引导:根据定义判定直线与平面垂直是困难的,如何用尽可能少的线线垂直来判定线面
垂直呢?
学生讨论后,教师总结.
(1)因为两条相交直线确定一平面,所以只要 直线和平面内的两条相交直线垂直,就可以
判定直线和平面垂直.
(2)两条平行直线也确定 一平面,直线和这两条平行直线垂直,不能判定直线就和平面垂
直(教师作演示说明).于是,归纳出直 线和平面垂直的判定定理.
定理 如果一条直线与平面内的两条相交直线垂直,则这条直线与这个平面垂直.
推论 如果在两条平行直线中,有一条垂直于平面,那么另一条直线也垂直于这个平面.
如图18-3,如果 直线l∥m,l⊥平面α,则l垂直于平面α内任意两条相交直线,如a,b.根
据空间两直线垂直的定 义,易知m⊥a,m⊥b,所以m⊥α.
让学生总结:判定直线与平面垂直的方法.

(1)定 义.
(2)判定定理.
(3)推 论.
4. 在平面几何中,同垂直于一条直线的两条直线平行,那么,在空间几何中,又有什么类
似的结论呢?
学生讨论后,得出结论:同垂直于一个平面的两条直线平行.于是有直线和平面垂直的性质.
定理 如果两条直线垂直于同一个平面,那么这两条直线平行.
已知:如图18-4,直线l⊥平面α,直线m⊥平面α,垂足分别为A,B.



求证:l∥m.
证明:假设直线m不与直线l平行.过直线m与平面α的交点B,作直线m′∥l,
由直线与 平面垂直的判定定理的推论可知,m′⊥α.设m和m′确定的平面为β,α与β的交
线为a,因为直线 m和m′都垂直于平面α,所以直线m和m′都垂直于交线a.因为在同一
平面内,通过直线上一点并与 已知直线垂直的直线有且仅有一条,所以直线m和m′必重合,
即l∥m.
三、解释应用
[例 题]
1. 过一点和已知平面垂直的直线只有一条.已知:平面α和一点P(如图18 -5).求证:
过点P与α垂直的直线只有一条.

证明:不论点P在α外或内,设 PA⊥α,垂足为A(或P).如果过点P,除直线PA⊥α
外,还有一条直线PB⊥α,设PA,PB 确定的平面为β,且α∩β=a,于是在平面β内过点
P有两条直线PA,PB垂直于交线a,这是不可 能的.所以过点P与α垂直的直线只有一条.
2. 如图18-6,有一根旗杆AB高8m,它的顶端 A挂着两条长10m的绳子.拉紧绳子,并把
它的下端放在地面上的两点C,D(和旗杆脚不在同一条直 线上).如果这两点都和旗杆脚
B的距离是6m,那么旗杆就和地面垂直,为什么?



解:在△ABC和△ABD中,
因为AB=8m,BC=BD=6m,AC=AD=10m,
所以AB
2
+ BC
2
=8
2
+6
2
=10
2
=AC2

AB
2
+BD
2
=6
2
+8< br>2
=10
2
=AD
2

所以∠ABC=∠ABD=90°,即AB⊥BC,AB⊥BD.
又知B,C,D三点不共线,
所以AB⊥平面BCD,即旗杆和地面垂直.
3. 已知:直线l⊥平面α,垂足为A,直线AP⊥l(如图18-7).
求证:AP在α内.

证明:设AP与l确定的平面为β.如果AP不在α内,则可设α与β相交于直线AM,
因为 l⊥α,AMα,所以l⊥AM.又已知AP⊥l,于是在平面β内,过点A有两条直线垂
直于l.这是 不可能的,所以AP一定在α内.
[练 习]
1. 已知:如图18-8,在平面α内有
=PC,PB=PD.求证:PO⊥α.
ABCD,O是它对角线的交点,点P在α外,且PA



2. 已知:空间四边形ABCD中,AB=AC,DB=DC,求证:BC⊥AD.
3. 已知两个平行平面中,有一个平面与一条已知直线垂直,问:另一平面与已知直线的位
置关系怎样?
四、拓展延伸
1. 如图18-9所示,在空间,如果直线m,n都是线段AA′的垂直平分 线,设m,n确定的
平面为α,证明:
(1)在平面α内,通过线段AA′中点B的所有直线都是线段AA′的垂直平分线.
(2)线段AA′的任一条垂直平分线都在α内.
2. 如图18-10(1),如果平面α 通过线段AA′的中点O,且垂直于直线AA′,那么平面α
叫作线段AA′的垂直平分面(或中垂面) ,并称点A,A′关于平面α成镜面对称,平面α叫
作A,A′的对称平面.

如图 18-10(2),如果一个图形F内的所有点关于平面α的对称点构成几何图形F′,则称F,
F′关 于平面α成镜面对称.F到F′的图形变换称为镜面对称变换.
如果一个图形F通过镜面对称变换后的图形仍是它自身,则这个图形被称为镜面对称图形.
根据以上定义,探索与研究以下问题:
(1)线段的中垂面有哪些性质?


(2)你学过的空间图形,有哪些是镜面对称图形?
(3)写一篇研究镜面对称的小论文,探索镜面对称的性质和应用.
点 评
这篇案 例设计完整,构思严谨,突出的特点是把学科灰色的理论和鲜活的实际生活相结合,
使学生能较好地理解 和把握学科知识.同时,这篇案例注意了美育、科学精神和人文精神的
渗透,能较好地培养学生的探索创 新能力和实践能力,符合新课改精神.

19 平面与平面垂直
教材分析
两个平面垂直的判定定理及性质定理是平面与平面位置关系的重要内容.通过这节的学习可
以发现:直 线与直线垂直、直线与平面垂直及平面与平面垂直的判定和性质定理形成了一套
完整的证明体系,而且可 以实现利用低维位置关系推导高维位置关系,利用高维位置关系也
能推导低维位置关系,充分体现了转化 思想在立体几何中的重要地位.这节课的重点是判定
定理及性质定理,难点是定理的发现及证明.
教学目标
1. 掌握两平面垂直的有关概念,以及两个平面垂直的判定定理和性质定理,能运 用概念和
定理进行有关计算与证明.
2. 培养学生的空间想象能力,逻辑思维能力,知识迁 移能力,运用数学知识和数学方法观
察、研究现实现象的能力,整理知识、解决问题的能力.
3. 通过对实际问题的分析和探究,激发学生的学习兴趣,培养学生认真参与、积极交流的
主 体意识和乐于探索、勇于创新的科学精神.
任务分析
判定定理证明的难点是画辅助线.为了 突破这一难点,可引导学生这样分析:在没有得到判
定定理时,只有根据两平面互相垂直的定义来证明, 那么,哪个平面与这两个平面都垂直呢?
对性质定理的引入,不是采取平铺直叙,而是根据数学定理的教 学是由发现与论证这两个过
程组成的,所以应把“引出命题”和“猜想”作为本部分的重要活动内容.


教学设计
一、问题情境
1. 建筑工人在砌墙时,常用一根铅垂的线吊在墙角上,这是为什么?(为了使墙面与地面
垂直)
2. 什么叫两个平面垂直?怎样判定两平面垂直,两平面垂直有哪些性质?
二、建立模型
如图19-1,两个平面α,β相交,交线为CD,在CD上任取一点B,过点B分别在α,β内
作直线BA和BE,使BA⊥CD,BE⊥CD.于是,直线CD⊥平面ABE.

容易看到,∠ABE为直角时,给我们两平面垂直的印象,于是有定义:
如果两个相交平面的 交线与第三个平面垂直,并且这两个平面与第三个平面相交所得的两条
交线互相垂直,就称这两个平面互 相垂直.
平面α,β互相垂直,记作α⊥β.
[问 题]
1. 建筑工人在砌墙时,铅垂线在墙面内,墙面与地面就垂直吗?
如图19-1,只要α经过β的垂线BA ,则BA⊥β,∴BA⊥BE,∠ABE=Rt∠.依定义,知
α⊥β.于是,有判定定理:
定理 如果一个平面经过另一个平面的一条垂线,则两个平面互相垂直.
2. 如果交换判定 定理中的条件“BA⊥β”和结论“α⊥β”.即
平面与平面垂直出发,能否推出直线与平面垂直? < br>,也就是从


平面α内满足什么条件的直线才能垂直于平面β呢?让学生用教科书、 桌面、笔摆模型.通
过模型发现:当α⊥β时,只有在一个平面(如α)内,垂直于两平面交线的直线( 如BA)
才会垂直于另一个平面(如β).
于是,有定理:
定理 如果两个平面互相垂直,那么在一个平面内垂直于它们交线的直线垂直于另一个平
面.
(先分析命题的条件和结论,然后画出图形,再结合图形,写出已知,求证)
已知:如图,α⊥β,α∩β=CD,ABα,AB⊥CD,求证:AB⊥β.

分析:要证AB⊥β,只需在β内再找一条直线与AB 垂直,但β内没有这样的直线,如何
作 出这条直线呢?因为α⊥β,所以可根据二面角的定义作出这个二面角的平面角.在平面β
内过点B作B E⊥CD.因为AB⊥CD,所以∠ABE是二面角α-CD- β的平面角,并且∠ABE
=90°,即AB⊥BE.又因为CDβ,BEβ,所以AB⊥β.
三、解释应用
[例 题]
1. 已知:如图,平面α⊥平面β,在α与β的交线上 取线段AB=4cm,AC,BD分别在平
面α和平面β内,它们都垂直于交线AB,并且AC=3cm ,BD=12cm,求CD长.

解:连接BC.
因为AC⊥AB,

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