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    立足起點 關(guān)注卡點 突破難點——《絕對值三角不等式》磨課反思

    2021-09-29 16:16:54張倩
    關(guān)鍵詞:同課異構(gòu)

    摘 要:《絕對值三角不等式》是高中數(shù)學(xué)選修4-5《不等式選講》中的一節(jié)內(nèi)容.

    筆者以“同課異構(gòu)”的形式,對該堂課在定理探究、本質(zhì)挖掘、內(nèi)在聯(lián)系、思想滲透等方面的教學(xué)設(shè)計做了多種嘗試,并整理成文.

    關(guān)鍵詞:絕對值三角不等式;同課異構(gòu);磨課反思

    中圖分類號:G632????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A????? 文章編號:1008-0333(2021)27-0024-02

    收稿日期:2021-06-25

    作者簡介:張倩(1989.1-),女,浙江省湖州人,碩士,中學(xué)一級教師,從事高中數(shù)學(xué)教學(xué)研究.

    《絕對值三角不等式》是高中數(shù)學(xué)選修4-5《不等式選講》中的一節(jié)內(nèi)容.筆者從初次授課的學(xué)生思維卡點出發(fā),立足學(xué)生思維起點,關(guān)注學(xué)生思想建構(gòu),以“同課異構(gòu)”的形式,對本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了多次磨課,將本節(jié)課在定理探究、本質(zhì)挖掘、內(nèi)在聯(lián)系、思想滲透等方面的反思與感悟整理成文.

    一、初次教學(xué)設(shè)計及課堂實錄片段

    【創(chuàng)設(shè)情境】近日中美貿(mào)易戰(zhàn)持續(xù)升級,導(dǎo)致中美兩國關(guān)系日益緊張,中方下令加強(qiáng)航空管制,取消一切中美“直飛航班” .原本由M地直飛N地的航班,不得不經(jīng)停P點.

    師:航空管制前后,飛機(jī)飛行路程有否變化?位移呢?

    生:路程有變,位移不變

    師:隨著中轉(zhuǎn)站P點的改變,航空管制前后飛行路程的大小能否確定? 何時取到最小值.

    生:MP+PN≥MN,當(dāng)且僅當(dāng)M、P、N三點共線時取到最小值.

    師:上述不等式體現(xiàn)了三角形中怎樣的“三邊關(guān)系”?

    生:三角形兩邊之和大于第三邊;三角形兩邊之差小于第三邊.

    師:猜想,向量三角不等式的實數(shù)形式是怎樣的?是否正確?

    生:學(xué)生靜默.

    師:那我們帶著這個疑問一起來學(xué)習(xí)今天的內(nèi)容.

    【溫故已學(xué)】

    問題1:a的代數(shù)定義?

    問題2:a的幾何意義?

    問題3:a-b的幾何意義?

    【探究新知】

    環(huán)節(jié)1.幾何探究

    師:設(shè)a、b為實數(shù),你能確定a-b與a+b兩者間的大小關(guān)系嗎?我們借助幾何畫板一起來探究一下.

    師:a-b、a、b的幾何意義是什么?

    生:A、B兩點間的距離,點A到原點O的距離及點B到原點O的距離.

    師:A、B兩點在數(shù)軸上的位置能否確定?

    生:不確定.

    師(操作):固定A、B兩點,讓點O在數(shù)軸上動起來,通過變動點O從而體現(xiàn)A、B兩點在數(shù)軸上的變化.

    師:觀察點O與AB有幾種位置關(guān)系?

    生:在AB左側(cè)、AB中間、AB右側(cè).

    師(操作):利用幾何畫板,用紅、藍(lán)兩種顏色分別表示出a-b及a、b所對應(yīng)的線段.

    師:分別觀察點O在AB左側(cè)、AB中間、AB右側(cè)三種情況下,紅色線段AB(即a-b)與藍(lán)色線段OA、OB之和(即a+b)的大小關(guān)系.

    生:O在AB左側(cè)時,AB長度小于OA、OB之和;

    O在AB中間時,AB長度等于OA、OB之和;

    O在AB右側(cè)時,AB長度小于OA、OB之和;

    師:能否用代數(shù)式表示上述的大小關(guān)系?

    生:O在AB左側(cè)時,a-b<a+b;

    O在AB中間時,a-b=a+b;

    O在AB右側(cè)時,a-b<a+b;

    師:即a-b≤a+b,當(dāng)且僅當(dāng)O在AB中間時取“=”.

    師:“O在AB中間”能否用數(shù)學(xué)語言描述?

    生:a、b兩者一正一負(fù).

    師:即ab≤0.

    環(huán)節(jié)2.代數(shù)證明

    師:至此,我們已經(jīng)探究得到了a-b≤a+b,當(dāng)且僅當(dāng)ab≤0時取“=”.那能否對其進(jìn)行證明?

    師:處理含有絕對值的式子,我們有哪些方法?

    生1:把絕對值去掉.

    師:去掉絕對值時要注意什么?

    生2:對絕對值內(nèi)的數(shù)進(jìn)行分類討論.

    師:很好!那你們看看上述不等關(guān)系中有幾個絕對值?需要對哪些數(shù)進(jìn)行分類討論.

    生:共有3個絕對值,分別要對a-b的正負(fù),a的正負(fù),b的正負(fù)進(jìn)行討論.

    師:除了去掉絕對值這種方法之外,有沒有更簡潔的方法,可以處理諸如上式這樣的不等號兩邊都有絕對值的式子?

    生3:兩邊平方.

    師:很好!那請大家嘗試用這種方法嚴(yán)密證明下.

    生(草稿紙上書寫):

    師(板書引導(dǎo)):要證:a-b≤a+b

    即證:a-b2≤(a+b)2

    即:a2-2ab+b2≤a2+b2+2ab

    即要證:-2ab≤2ab,

    即:ab+ab≥0,ab≤0時上式取“=”.此結(jié)論顯然成立,所以原命題得證.

    環(huán)節(jié)3.定理剖析

    師:至此,我們從幾何和代數(shù)角度都證得:

    如果a、b是實數(shù),a-b≤a+b,當(dāng)且僅當(dāng)ab≤0時取“=”.

    師:如果用○代替不等式中的a,用□代替不等式中的b,則上述不等式具有怎樣的形式特征?

    生:|○-□|≤|○|+|□|

    師:很好!即“差的絕對值”≤“絕對值之和”!

    環(huán)節(jié)4.定理變形

    師:嘗試用不同的數(shù)或式代換○、□中的值 ,能否得到新的結(jié)論?

    生:1-2≤1+1;

    1-(-3)≤1+-3;

    1-0≤1+0;

    ……

    師:能否用更具有一般性的字母代換,如試試用“a”、“-b”分別代換○、□中的值?

    生:a+b≤a+b.

    師:很好!至此,我們通過變量代換,又得到:

    如果a、b是實數(shù),a+b≤a+b,當(dāng)且僅當(dāng)ab≥0時取“=”

    師:用“a-b”、“-b”去代換,又有什么新發(fā)現(xiàn)?

    生:(a-b)+b≤a-b+b,即a≤a-b+b

    師:很好!即我們得到:

    如果a、b是實數(shù),a-b≥a-b.

    師:那a+b≥a-b是否成立?如何證明?

    生:用“-b”代換a-b≥a-b中的“b”即可.

    環(huán)節(jié)5.定理剖析

    師:至此,我們探究得到:如果a、b是實數(shù),a-b≤a±b≤a+b.

    即:‖○|-|□‖≤|○±□|≤|○|+|□|;

    即:“絕對值之差”≤“和(差)的絕對值”≤“絕對值之和”.

    【知識應(yīng)用】

    例1 已知m>0,x-a<m,y-b<m,求證:2x+3y-2a-3b<5m.

    例2 兩個施工隊A、B分別被安排在公路路碑10km和20km處.現(xiàn)要在公路沿線建兩個施工隊的共同臨時生活區(qū),每個施工隊每天在生活區(qū)和施工地之間往返一次.要使兩個施工隊每天往返的路程之和最小,生活區(qū)應(yīng)該建于何處?

    二、起點、卡點、難點——磨課中的取舍與反思

    1.起點——先“加式”還是先“減式”

    筆者在磨課過程中,都以a-b≤a±b≤a+b中的后半組a±b≤a+b作為教學(xué)的起點,設(shè)計時從不同的角度出發(fā),分別采用過將a+b≤a+b作為主體和將a-b≤a+b作為主體兩種切入手段.從課堂效果來看,以a+b≤a+b作為首推的不等關(guān)系給出,再通過變量代換推得其余三個不等關(guān)系,雖然遵循了加法運(yùn)算的基礎(chǔ)性,但給學(xué)生理解其幾何意義設(shè)置了障礙.以a-b≤a+b作為首推的不等關(guān)系給出,更接近學(xué)生認(rèn)知的起點,能讓學(xué)生更直觀的理解絕對值不等式所體現(xiàn)的“兩點間距離”這一幾何本質(zhì),有利于后續(xù)新知的展開.

    2.卡點——先“幾何”還是先“代數(shù)”

    幾何和代數(shù)是一個事物的兩種呈現(xiàn)形式,“數(shù)”往往比較精煉,“形”往往比較直觀. 從數(shù)的角度切入探究a-b≤a±b≤a+b,常常采用的手段是由特殊到一般,即由幾組特殊的數(shù)值的“和、差的絕對值”與“絕對值之和”、“絕對值之差”間的大小關(guān)系的比較,猜想這樣的大小關(guān)系是否具有一般性.從形的角度切入探究則可從絕對值的幾何意義入手,借助幾何畫板的動態(tài)演示,讓A、B兩點固定不動,探究當(dāng)動點O在數(shù)軸上運(yùn)動時,位于何處時距兩定點A、B間的距離最短.從課堂反響來看,選擇從形的角度切入更顯直觀,亦更接近數(shù)學(xué)的本質(zhì).

    3.難點——先“數(shù)量”還是先“向量”

    兩種開篇方式各有利弊,因而,如何更好地建立起實數(shù)形式的絕對值三角不等式與向量形式的三角不等式之間的聯(lián)系,是筆者百思不得解的一塊內(nèi)容.

    參考文獻(xiàn):

    [1]周順鈿.絕對值三角不等式的基本模式及其應(yīng)用[J].中學(xué)教研(數(shù)學(xué)),2017(03):16-20.

    [責(zé)任編輯:李 璟]

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