劉錦貴(廣東省陽江市第一中學,廣東 陽江 529500)
本節(jié)課內(nèi)容是新人教A 版選擇性必修第一冊第三章第一節(jié)《橢圓》.在學習這部分內(nèi)容之前,我們學習了橢圓的定義及其標準方程,并且學習了使用定義及待定系數(shù)法求橢圓的標準方程,在曲線與方程中學習了直譯法求軌跡方程.本節(jié)課作為橢圓標準方程的第2 課時,重在處理課本108頁例題2 與例題3,從中得到形成橢圓的另一些方法,并從例題2 與例題3 中體會橢圓與圓之間的關(guān)系.
1.加深橢圓概念的理解,進一步探討生成橢圓的方法.
2.通過幾何直觀想象感受橢圓與圓之間的關(guān)系.
1.學生在初中時學習了直徑所對的圓周角是直角,垂徑定理,需要引導學生將這些學過的內(nèi)容與高中必修二中垂直與斜率相乘等于-1 聯(lián)系起來.
2.學生剛剛學習橢圓,對橢圓的概念及其標準方程掌握得還不夠深入,求軌跡方程的方法思路還有待加強.
3.在探究圓與橢圓之間的關(guān)系時,較為抽象,需借助多媒體輔助教學.
學校教室已安裝西沃一體機,實物投影儀,幾何畫板.
1.定義:我們把平面內(nèi)與兩個定點F1,F(xiàn)2的距離的和等于常數(shù)(大于|F1F2|)的點的軌跡叫作橢圓.|PF1|+|PF2|=2a(2a>|F1F2|).
2.標準方程.
焦點在x軸:;
焦點在y軸:.
鞏固練習:已知點B(-3,0),C(3,0),且△ABC的周長為16,求頂點A的軌跡方程.
解:設點A的坐標為(x,y).
因為|AB|+|AC|+|BC|=16,
所以|AB|+|AC|=10>|BC|.
由橢圓定義知點A的軌跡是橢圓,根據(jù)橢圓定義及標準方程可知2a=10,c=3.
所以b2=a2-c2=16,
所以頂點A的軌跡方程是.
設計意圖:幫助學生回顧橢圓的定義及標準方程,回顧求軌跡方程的一般思路,為接下來的內(nèi)容提供基礎.
例1如圖1,在圓x2+y2=4 上任取一點P,過點P作x軸的垂線段PD,D為垂足,當點P在圓上運動時,線段PD的中點M的軌跡是什么?為什么?
圖1
解:設點M的坐標為(x,y),點P的坐標為(x0,y0),
因為點P(x0,y0)在圓x2+y2=4 上,
把x0=x,y0=2y代入①得x2+4y2=4,即.
所以點M的軌跡是橢圓.
練習1:(課本115 頁第9 題)如圖2,DP⊥x軸,D為垂足,點M在DP的延長線上,且,當點P在圓x2+y2=4 上運動時,求點M的軌跡方程,并說明軌跡形狀.
圖2
解:設點M的坐標為(x,y),點P的坐標為(x0,y0),
因為點P(x0,y0)在圓x2+y2=4 上,
所以點M的軌跡是一個橢圓.
師生活動:
提出問題:從例1 中你能發(fā)現(xiàn)圓與橢圓之間的關(guān)系嗎?
學生回答:橢圓可以由圓壓縮得到.
從而得出形成橢圓的一個方法.
進一步提問1-1:回想一下有關(guān)圓的知識,你能想到什么?
學生回答:圓的定義,半徑,對稱,直徑所對的圓周角是直角,垂徑定理……
進一步提問1-2:回想必修二斜率知識,直徑所對的圓周角是直角,與斜率有什么關(guān)系?
學生回答:斜率相乘等于-1.
利用幾何畫板演示給學生看,如圖3 所示,讓學生觀察幾何畫板的動態(tài)演示.
圖3
進一步提問1-3:我們通過幾何畫板演示可以看到圓上的動點P滿足kAP×kBP=-1,橢圓里面是否存在類似的結(jié)論呢?
學生回答:kAM×kBM=-0.25,為負常數(shù).
進一步提問1-4:是否到兩個定點的斜率之積為一個負常數(shù)的動點的軌跡就是橢圓,請看例題3.
設計意圖:讓學生從直觀想象中觀察出圓與橢圓之間的關(guān)系,培養(yǎng)學生直觀想象的學科素養(yǎng),為接下來例題2 的引出做好了鋪墊.
例2 如圖4 所示,設點A,B的坐標分別為(-5,0),(5,0).直線AM,BM相交于點M,且它們的斜率之積是-,求點M的軌跡方程.
圖4
解:設點M的坐標為(x,y),
解:設點M的坐標為(x,y),則,
化簡得點M的軌跡方程為.
當t>0 時,點M的軌跡是一條神秘曲線;
當t=-1 時,點M的軌跡是圓;
當t<0 且t≠-1 時,點M的軌跡是橢圓.
師生活動:
提問:你能得出什么結(jié)論呢?
學生回答:一個動點到兩個定點連線的斜率之積是一個負常數(shù)(不等于-1)的軌跡為橢圓,但要注意去掉不符合的兩個點.
進一步提問:這個負常數(shù)t是否具備什么特點?
設計意圖:讓學生認識到橢圓還有其他產(chǎn)生方式,感受橢圓蘊含著豐富的、奇妙的性質(zhì),促使學生掌握坐標法、數(shù)形結(jié)合的數(shù)學思想方法,并由淺入深,一步一步得到一些新的結(jié)論,為接下來的拓展做鋪墊.
思考1:已知點A,B的坐標分別為(-a,0),(a,0),M是橢圓(a>b>0)異于A,B的一點,直線AM,BM的斜率之積是否為定值?如是,求出定值;反之,說明理由.
所以直線AM,BM的斜率之積為定值.
得出一個結(jié)論:直線AM,BM的斜率之積為定值.
思考2:已知A,B是橢圓=1(a>b>0)上關(guān)于原點對稱的兩點,M是橢圓上異于A,B的一個動點,直線AM,BM的斜率都存在,且kAM·kBM≠0,請問:直線AM,BM的斜率之積是否還為定值?如是,求出定值;反之,說明理由.
解:設點M的坐標為(x,y),點A的坐標為(x1,y1),點B的坐標為(-x1,-y1),
所以直線AM,BM的斜率之積為定值.
得出一個結(jié)論:直線AM,BM的斜率之積為定值-.
拓展練習2:已知P是橢圓=1(0<m<4)上任意一點,M,N是橢圓上關(guān)于坐標原點對稱的兩點,且直線PM,PN的斜率分別為k1,k2(k1k2≠0),若|k1|+|k2|的最小值為1,則橢圓E的方程為_________________________.
圖5
解:連接BO并延長交橢圓于點B1,連接AB1,
因為M,O分別是AB,BB1的中點,
所以OM∥AB1,即kOM=kAB1,
設計意圖:進一步體會圓與橢圓之間的關(guān)系,并形成一些相關(guān)的結(jié)論,為以后更好地學習有關(guān)橢圓的性質(zhì)奠定基礎.
本節(jié)課由例題2 和例題3 得到形成橢圓的另外一些方法,并從得到這些方法的過程中,體會圓與橢圓之間的關(guān)系;同時,將圓中的有關(guān)結(jié)論推廣到橢圓中,得到有關(guān)橢圓的一些結(jié)論,并將得到的結(jié)論應用于解題中.在教學的過程中,教師應充分利用多媒體軟件輔助教學,讓學生更好地直觀想象、感受圓與橢圓的關(guān)系.