高中数学新课程创新教学设计案例(共50课时)下 2650课时.doc
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1、26 空间直角坐标系教材分析这节课是在学生已经学过的二维的平面直角坐标系的基础上的推广,是以后学习“空间向量”等内容的基础通过建立空间直角坐标系,可以将空间内任一点用有序数组来表示;反过来,任一有序数组就对应一个点,这样空间直角坐标系中的点就有了坐标表示在空间中引入坐标的目的和物理学中引入单位制一样,是提供一个度量几何对象的方法因此,研究空间图形就可以代数化,实现了形向数的转化,将数与形紧密地结合起来这节课学完后,如把几何体放入空间直角坐标系中来研究,几何体上的点就有了坐标表示,一些题目如两点间距离、异面直线成的角、二面角的平面角等就可借助于空间向量来解答,所以,这节课对于沟通高中各部分知识,
2、完善学生的认知结构,起到了很重要的作用教学目标1. 让学生经历用类比的数学思想方法探索空间直角坐标系的建立方法,进一步体会数学概念、方法产生和发展的过程,学会科学的思维方法2. 理解空间直角坐标系与点的坐标的意义,掌握由空间直角坐标系内的点确定其坐标或由坐标确定其在空间直角坐标系内的点,认识空间直角坐标系中的点与坐标的关系3. 进一步培养学生的空间想象能力与确定性思维能力任务分析点在三维空间内位置的确定是一个比较抽象的过程,学生在这个方面还没有形成清晰的认识,教学时应充分类比以往点在直线、点在平面内位置的确定方式通过实例,激发学生的学习兴趣与探索欲望,充分发挥学生的主体作用,引导学生顺理成章地
3、得出通过建立空间直角坐标系利用点的坐标来确定点在空间内的位置要特别强调点与坐标的一一对应关系,来强化对点的坐标的理解围绕在空间直角坐标系中点的坐标的确定这一教学重点,通过巩固与练习反复强化如何在坐标系中利用点的坐标的概念来确定点的坐标这一过程,以巩固学生对新知识的理解,实现从感性认识到理性认识的飞跃教学设计一、问题情景1. 确定一个点在一条直线上的位置的方法2. 确定一个点在一个平面内的位置的方法例:如图26-1,要在一块长10cm、宽5cm的铁板上钻一个孔若孔中心到铁板左边为2cm,到下边为4cm(铁板摆放位置已定),问孔中心的位置是否确定3. 如何确定一个点在三维空间内的位置?例:如图26
4、-2,在房间(立体空间)内如何确定电灯位置?在学生思考讨论的基础上,教师明确:确定点在直线上,通过数轴需要一个数;确定点在平面内,通过平面直角坐标系需要两个数那么,要确定点在空间内,应该需要几个数呢?通过类比联想,容易知道需要三个数要确定电灯的位置,知道电灯到地面的距离、到相邻的两个墙面的距离即可(此时学生只是意识到需要三个数,还不能从坐标的角度去思考,因此,教师在这儿要重点引导)教师明晰:在地面上建立直角坐标系xOy,则地面上任一点的位置只须利用x,y就可确定为了确定不在地面内的电灯的位置,须要用第三个数表示物体离地面的高度,即需第三个坐标z因此,只要知道电灯到地面的距离、到相邻的两个墙面的
5、距离即可例如,若这个电灯在平面xOy上的射影的两个坐标分别为4和5,到地面的距离为3,则可以用有序数组(4,5,3)确定这个电灯的位置(如图26-3)这样,仿照初中平面直角坐标系,就建立了空间直角坐标系Oxyz,从而确定了空间点的位置二、建立模型1. 在前面研究的基础上,先由学生对空间直角坐标系予以抽象概括,然后由教师给出准确的定义从空间某一个定点O引三条互相垂直且有相同单位长度的数轴,这样就建立了空间直角坐标系Oxyz,点O叫作坐标原点,x轴、y轴、z轴叫作坐标轴,这三条坐标轴中每两条确定一个坐标平面,分别称为xO平面,yO平面,zOx平面教师进一步明确:(1)在空间直角坐标系中,让右手拇指
6、指向x轴的正方向,食指指向y轴的正方向,若中指指向z轴的正方向则称这个坐标系为右手坐标系,课本中建立的坐标系都是右手坐标系(2)将空间直角坐标系Oxyz画在纸上时,x轴与y轴、x轴与z轴成135,而y轴垂直于z轴,y轴和z轴的单位长度相等,但x轴上的单位长度等于y轴和z轴上的单位长度的,这样,三条轴上的单位长度直观上大致相等2. 空间直角坐标系Oxyz中点的坐标思考:在空间直角坐标系中,空间任意一点与有序数组(x,y,z)有什么样的对应关系?在学生充分讨论思考之后,教师明确:(1)过点A作三个平面分别垂直于x轴,y轴,z轴,它们与x轴、y轴、z轴分别交于点P,Q,R,点P,Q,R在相应数轴上的
7、坐标依次为x,y,z,这样,对空间任意点A,就定义了一个有序数组(x,y,z)(2)反之,对任意一个有序数组(x,y,z),按照刚才作图的相反顺序,在坐标轴上分别作出点P,Q,R,使它们在x轴、y轴、z轴上的坐标分别是x,y,z,再分别过这些点作垂直于各自所在的坐标轴的平面,这三个平面的交点就是所求的点A这样,在空间直角坐标系中,空间任意一点A与有序数组(x,y,z)之间就建立了一种一一对应关系:A(x,y,z)教师进一步指出:空间直角坐标系Oxyz中任意点A的坐标的概念对于空间任意点A,作点A在三条坐标轴上的射影,即经过点A作三个平面分别垂直于x轴、y轴和z轴,它们与x轴、y轴、z轴分别交于
8、点P,Q,R,点P,Q,R在相应数轴上的坐标依次为x,y,z,我们把有序数组(x,y,z)叫作点A的坐标,记为A(x,y,z)(如图26-4)三、解释应用例题1. 在空间直角坐标系Oxyz中,作出点P(5,4,6)注意:在分析中紧扣坐标定义,强调三个步骤,第一步从原点出发沿x轴正方向移动5个单位,第二步沿与轴平行的方向向右移动4个单位,第三步沿与z轴平行的方向向上移动6个单位(如图26-5)2. (1)在空间直角坐标系中,坐标平面xOy,xOz,yOz上点的坐标有什么特点?(2)在空间直角坐标系中,x轴、y轴、z轴上点的坐标有什么特点?解:(1)xOy平面、xOz平面、yOz平面内的点的坐标分
9、别形如(x,y,0),(x,0,z),(0,y,z)(2)x轴、y轴、z轴上点的坐标分别形如(x,0,0),(0,y,0),(0,0,z)3. 已知长方体ABCDABCD的边长AB12,AD8,AA5,以这个长方体的顶点A为坐标原点,射线AB,AD,AA分别为x轴、y轴和z轴的正半轴,建立空间直角坐标系,求这个长方体各个顶点的坐标注意:此题可以由学生口答,教师点评解:A(0,0,0),B(12,0,0),D(0,8,0),A(0,0,5),C(12,8,0),B(12,0,5),D(0,8,5),C(12,8,5)讨论:若以C点为原点,以射线CB,CD,CC方向分别为x,y,z轴的正半轴,建立
10、空间直角坐标系,那么各顶点的坐标又是怎样的呢?得出结论:建立不同的坐标系,所得的同一点的坐标也不同练习1. 在空间直角坐标系中,画出下列各点:A(0,0,3),B(1,2,3),C(2,0,4),D(1,2,2)2. 已知:长方体ABCDABCD的边长AB12,AD8,AA7,以这个长方体的顶点B为坐标原点,射线AB,BC,BB分别为x轴、y轴和z轴的正半轴,建立空间直角坐标系,求这个长方体各个顶点的坐标3. 写出坐标平面yOz上yOz平分线上的点的坐标满足的条件四、拓展延伸1. 分别写出点(1,1,1)关于各坐标轴和各个坐标平面对称的点的坐标2. 设为任意实数,相应的所有点P(1,2,z)的
11、集合是什么图形?3. 试将平面直角坐标系中的两点间距离公式类比到空间直角坐标系中去点评这篇案例主要采用启发式教学方法,通过激发学生学习的求知欲望,使学生主动参与教学实践活动首先,为了使学生比较顺利地实现从线到平面、再从平面到空间的变化,即从一维到二维、再从二维到三维向量的变化,采用了类比的数学教学手段,顺利地引导学生实现了这一变化,同时引起了学生的兴趣在整个教学过程中,内容由浅入深,环环相扣,不仅使学生在学习过程中了解了知识的发生、发展的过程,也使学生尝到了成功的喜悦这对增强学生的学习信心,起到了很好的作用在研究过程中,充分运用了类比、交换、数形结合等数学思想方法,有效地培养了学生的思想品质在
12、求空间直角坐标系中点的坐标时,学生不仅会很自然地运用类比的思想方法,也锻炼了他们的空间思维能力就整体而言,空间直角坐标系是空间向量的根基,这种课属于典型的起始课教学这篇案例在体现坐标思想、概念教学等方面做了成功的探究27 随机抽样教材分析这节课是学生在初中已学过一些统计知识、了解统计的基本思想方法的基础上,进一步研究怎样通过样本去统计总体的相应情况,即怎样从总体中抽取样本才能更充分地反映总体的情况教材首先通过学生熟悉的问题情境给出抽样方法,然后对三种抽样方法进行比较,归纳出三种抽样的特点、联系及适用范围,使学生对三种抽样有一个较完整的认识教学目标1. 了解统计的基本思想,会用简单随机抽样、系统
13、抽样、分层抽样等常用的抽样方法从总体中抽取样本2. 通过抽样方法的学习,培养学生运用统计方法解决问题的能力任务分析这节课的重点是三种抽样方法,难点是三种抽样方法的特点,以及用三种抽样方法解决实际问题教学设计一、问题情境1. 从含有120个个体的总体中抽取一个容量为6的样本,应怎样抽取?每个个体被抽取的概率是多少?2. 为了了解参加某种知识竞赛的1000名学生的成绩,打算从中抽取一个容量为50的样本,应怎样抽取?每个个体被抽取的概率是多少?3. 一个单位的职工有500人,其中不到35岁的有125人,3549岁的有280人,50岁以上的有95人为了解这个单位职工与身体状况有关的某项指标,要从中抽取
14、一个容量为100的样本,应怎样抽取?每个个体被抽取的概率是多少?二、分组讨论针对上述问题讨论:1. 在上述三个问题中,总体的个数及组成上有何区别?2. 如何抽样3. 每个个体在抽样过程中被抽取的概率是多少?学生分组讨论后,教师明晰:(1)上述三个问题在总体的个数上有明显不同,问题1中总体个数较少,问题2和3中总体个数较多;从组成上问题l,2与3有明显不同,问题3中总体由差异明显的三部分组成(2)问题1可用生活中常用的抽签法,而问题2和3个体的个数较多,并且问题3中的各个体间又存在明显差异,故用抽签法不方便(3)每个个体被抽取的概率均等三、建立模型由问题1,2和3及讨论结果,归纳概括出三种抽样的
15、概念1. 简单随机抽样(1)定义一般地,设一个总体的个体数为,如果通过逐个抽取的方法从中抽取一个样本,并且每次抽取时各个个体被抽到的概率相等,就称这样的抽样为简单随机抽样(2)抽样方法抽签法对总体中的所有个体(共N个)编号,号码从1到N,并把号码写在形状、大小相同的签上抽签时,每次从中抽出1个签,连续抽n次,就可得到一个容量为n的样本随机数表法第一步:编号第二步:在随机数表中任选一个数作为起始数第三步:从选定的数开始向任一方向读下去,到个号码读完为止教师明晰:第一,当总体中的个体数不多时,适宜抽签法第二,从个体数为N的总体中抽取一个容量为n的样本,每个个体被抽到的概率都等于3. 系统抽样(1)
16、定义当总体中的个体数较多时,采用简单随机抽样,就显得烦锁这时,可将总体分成均衡的若干部分,然后按照预先定出的规则,从每一部分中抽取一个个体,得到需要的样本,这种抽样叫作系统抽样(2)系统抽样的步骤第一步:采用随机的方式将总体中的个体编号为简便起见,有时可直接利用个体带有的号码编号,如考生的准考证号、街道上各户的门牌号等第二步:为将整个的编号进行分段(即分成几个部分),要确定分段的间隔k当(N为总体中的个体数,n为样本容量)是整数时,k;当n不是整数时,通过从总体中剔除一些个体,使剩下的总体中个体个数N能被n整除,这时第三步:在第1段用简单随机抽样确定起始的个体编号l第四步:按照事先确定的规则抽
17、取样本(通常是将l加上间隔k,得到第2个编号lk,再将(lk)加上k,得到第3个编号l2k,这样继续下去,直到获取整个样本)教师明晰:第一,编号的方式可酌情决定,如100个个体可以编号为1100,也可以编号为(1,1),(1,2),(10,10)等第二,系统抽样与简单随机抽样的联系在于:将总体均分后的每一部分进行抽样时,采用简单随机抽样4. 分层抽样(1)定义当总体由差异明显的几部分组成时,为了使样本更充分地反映总体的情况,常将总体分成几部分,然后按照各部分所占的比例进行抽样,这种抽样叫作分层抽样,其中所分成的各部分叫作层教师明晰:第一,由于各部分抽取的个体数与这一部分个体数的比等于样本容量与
18、总体的个体数的比,故分层抽样时,每一个个体被抽到的概率都是相等的第二,由于分层抽样充分利用了我们掌握的信息,使样本具有较好的代表性,而且在各层抽样时,可以根据具体情况采取不同的抽样方法,所以分层抽样在实践中有着非常广泛的应用5. 三种抽样方法的比较教师引导学生分组讨论,归纳,并填写下表:表26-1类别共同点各自特点相互联系适用范围简单随机抽样抽样过程中每个个体被抽取的概率相等从总体中逐个抽取总体中的个体数较少系统抽样将总体均分成几部分,按事先确定的规则在各部分抽取在起始部分抽样时采用简单随机抽样总体中的个体数较多分层抽样将总体分成几层,分层进行抽取各层抽样时采用简单随机抽样或系统抽样总体由差异
19、明显的几部分组成练习1. 将全班女学生(或男学生)按座位编号,制作相应的卡片签,放入同一个箱子里均匀搅拌,从中抽出8个签,就相应的8名学生对看足球比赛的喜爱程度(很喜爱、喜爱、一般、不喜爱、很不喜爱)进行调查,还可对其他感兴趣的问题进行调查2. (1)在上面用随机数表抽取样本的例子中,再按照下面的规则来抽取容量为10的样本:从表中的某一个两位数字号码开始依次向下读数,到头后再转向它左面的两位数字号码,并向上读数,以此下去,直到取足样本(2)自己设计一个抽样规则,抽取上面要求的样本3. 一个礼堂有30排座位,每排有40个座位一次报告会,礼堂内坐满了听众会后,为听取意见,留下了座位号为14的所有3
20、0名听众进行座谈这里运用了哪种抽取样本的方法?4. 10000个有机会中奖的号码(编号为00009999)中,有关部门按照随机抽取的方式确定,后两位数字是37的号码为中奖号码这是运用哪种抽样方法来确定中奖号码的?试依次写出这100个中奖号码5. 一个田径队中有男运动员56人,女运动员42人,用分层抽样的方法从全队的运动员中抽出一个容量为28的样本6. 某市的3个区共有高中学生20000人,且3个区的高中学生人数之比为235现要用分层抽样的方法从所有学生中抽取一个容量为200的样本,那么分别应从这3个区中抽取多少人?四、拓展延伸1. 运用本节知识在本校范围内就学生的某一指标进行抽样调查,并写出实
21、习报告2. 利用系统抽样从总体数为3782的总体中抽取样本容量为15的样本时,每个个体被抽取的概率是多少?分析:找间隔,此时k不为整数,须从总体中剔除2个个体,每个个体被剔除的概率为,被保留的概率为,所以每个个体被抽取的概率为点评这篇案例主要研究了抽样的思想方法,属于概念课案例首先从学生日常熟悉的问题情境入手,然后展开讨论,并让学生大胆设想抽样方法虽然他们的方法并不完善,但可以充分使学生参与知识的形成,并形成合作学习的意识,最后的“拓展延伸”是本节内容的应用和深化该案例充分体现了从具体到抽象又从抽象到具体的模式,符合学生的认知规律28 频率与概率教材分析频率与概率是两个不同的概念,但是二者又有
22、密切的联系如何从二者的异同点中抽象出概率的定义是本案例的主要内容本节课蕴涵了具体与抽象之间的辩证关系讲授过程中对教材处理稍有不当,可能直接影响学生对本节重点(即概念的理解)的掌握程度因此,如何设计合适的实例,怎样引导学生理解和总结是处理好本节的关键,也是处理好本节教材的难点教学目标通过本节课教学,使学生能理清频率和概率的关系,并能正确理解概率的意义,增强学生的对立与统一的辩证思想意识任务分析由于频率在大量重复试验的前提下可以近似地叫作这个事件的概率,因此本节课应从具有大量重复试验的实例入手为加深学生的理解程度,可采用学生亲自参与到试验中去,从操作中去体会,去总结概率可看作频率理论上的期望值,从
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