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《点到直线的距离》教学设计
【教学目标】
探索并掌握点到直线的距离公式,学会点到直线距离公式的应用.
在公式推导的过程中,通过经历公式多种推导方案的设计及比较,领会特殊到一般,转化与化归,分类与整合,数形结合,函数与方程等数学思想.
3.在探索问题的过程中,感受数学的严谨与统一,感受数学的形式美与简洁美.
【重点难点】
教学重点:点到直线距离公式及应用
教学难点:点到直线距离公式得推导
【教学方法】
本节课采用以引导发现为主的教学方法,以归纳启发式作为教学模式.通过合作交流,类比联想,归纳化归,总结提升,让学生在学习中学会怎样发现问题、分析问题、解决问题.
【教学过程】
(一)复习引入
复习平面直角坐标中两点间的距离公式,同时,引出课题——点到直线的距离.
设计意图:平面图形最基本的要素是点和线.在研究了两点间距离公式后,很自然地会去研究点线间的距离,当然还可以更深入地去探究两平行线间的距离.这三个距离公式是一脉相承的,因此,这样引入自然、贴切,符合学生的认知规律.
(二)特例引入
引例:在平面直角坐标系中,求点到直线的距离.
问题1.点到直线的距离指的是什么?
问题2.为什么选择垂足与点P的距离作为点线距离?选直线上其它点与P点距离可以吗?
问题3.点到直线的距离还可以怎么定义?
设计意图:复习点到直线距离的垂线段定义法,同时引出广义定义法,即点到直线上所有点距离的最小值,为后续目标函数的推导方法的展开埋下伏笔.
自主探究:请同学计算引例中的距离,并考虑用多种方法进行解答.
图1lOPyx
图1
l
O
P
y
x
Q
垂线段法
如图1,过P作PQ⊥l于Q.
S1. 求出直线PQ的方程:;
S2. 联立直线PQ,l的方程,求出交点Q的坐标;
S3. 求出距离,.
评注:很好,该思路自然、简单、清晰.
图2
图2
图3
l
O
P
y
x
Q
R
如图2,在图1的基础上,过P作PR//x轴交直线l于点R.
S1. 求出点P到直线l的水平距离;
S2. 在中,;
故,.
评注:这种方案将点到直线的距离问题转化为解直角三角形问题。在斜边及
角度已知的情况下,显然运用三角函数的知识可以轻松求解。
3、等面积法
lOPyxQRS
l
O
P
y
x
Q
R
S
S1. 求出的三条边长;
易得,;
S2. 利用等面积法求出斜边上的高.
评注:直角三角形构造巧妙,避开研究三角形的内角,计算简洁,快速得出结果.
问题4.还有别的做法吗?如果从刚才点到直线的本原定义来看的话,我们可以先将点到直线上任意一点的距离表示出来,再求这个距离的最小值即可.那么,要求最小值,我们可以从什么地方切入呢?
设计意图:引出目标函数法.
4、目标函数法
S1. 求出点P到直线l上任一点M(x,y)的距离的平方:
S2. 消元,转化为一元二次函数;
S3. 求目标函数的最小值;当且当时,取到最小值;此时,.
评注:该方法运用函数思想,将几何问题代数化,是典型的解析几何解法.
(三)公式推导
问题一般化:在平面直角坐标系中,求点到直线的距离.
问题5.以上这些方法应该都可以用来解决该问题,但同学们会选择哪种,或者哪些方法来做呢?为什么?
设计意图:进行方案比较,优选;在比较中,再次领会各种方案的思想方法,比较它们的优缺点,选择合适的方案执行.
在比较之后,师生合作,详细演示等面积法的推导过程.
构造直角三角形,使得所求垂线段为斜边上的高,用等面积法求出高。
图4S1.过P作x,y轴的垂线,分别交直线l于M、N,构造直角三角形MPN;则
图4
PQ为斜边上的高(如图4)
S2.求出直角三角形三条边长;
易得,, ;
S3.利用等面积法求出|PQ|。
问题6.在上述推导过程有没有不够严谨的地方?
设计意图:由学生自我排查,发现必须都不等于0的条件以及与还可能相等等问题,培养学生思维的严谨性.
(四)公式应用
教师引导学生验证A=0或B=0的特殊情况也符合一般的距离公式.最后得到点到直线的距离公式可统一为.
问题7.这个公式如何记忆?
问题8.这个公式的对点、线的位置有没有要求?
设计意图:强化公式记忆,明确公式的适用范围.
例1.求点到下列直线的距离.
(1) (2) (3) (4)
例2.已知点,求的面积.
(五)归纳总结
1.学习了点到直线距离的定义;
2.学习了点到直线距离公式的四种不同推导方法;其实点到直线距离公式的推导方法还有很多种,如:向量法、参数法、不等式法、坐标平移法等.
3.在公式推导过程中,领悟特殊到一般,转化与化归,分类与整合,数形结合,函数与方程等数学思想.
(六)课后作业
1、梳理课上“点到直线距离公式”的多种推导方法; 感受
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