曲線的參數方程
教學目標
1、理解曲線參數方程的概念,能選取適當的參數建立參數方程;
2、通過對圓和直線的參數方程的研究,了解某些參數的幾何意義和物理意義;
3、初步了解如何應用參數方程來解決某些具體問題,在問題解決的過程中,形成數學抽象思維能力,初步體驗參數的基本思想。
教學重點
曲線參數方程的概念。
教學難點
曲線參數方程的探求。
教學過程
(一)曲線的參數方程概念的引入
引例:
XX年5月1日,中國第一座身高108米的摩天輪,在上海錦江樂園正式對外運營。并以此高度躋身世界三大摩天輪之列,居亞洲第一。
已知該摩天輪半徑為51.5米,逆時針勻速旋轉一周需時20分鐘。如圖所示,某游客現在 點(其中 點和轉軸 的連線與水平面平行)。問:經過 秒,該游客的位置在何處?
引導學生建立平面直角坐標系,把實際問題抽象到數學問題,并加以解決
(1、通過生活中的實例,引發學生研究的興趣;2、通過引例明確學習參數方程的現實意義;3、通過對問題的解決,使學生體會到僅僅運用一種方程來研究往往難以獲得滿意的結果,從而了解學習曲線的參數方程的必要性;4、通過具體的問題,讓學生找到解決問題的途徑,為研究圓的參數方程作準備。)
(二)曲線的參數方程
1、圓的參數方程的推導
(1)一般的,設⊙ 的圓心為原點,半徑為 , 所在直線為 軸,如圖,以 為始邊繞著點 按逆時針方向繞原點以勻角速度 作圓周運動,則質點 的坐標與時刻 的關系該如何建立呢?(其中 與 為常數, 為變數)
結合圖形,由任意角三角函數的定義可知:
為參數 ①
(2)點 的角速度為 ,運動所用的時間為 ,則角位移 ,那么方程組①可以改寫為何種形式?
結合勻速圓周運動的物理意義可得: 為參數 ②
(在引例的基礎上,把原先具體的數據一般化,為圓的參數方程概念的形成作準備,同時也培養了學生數學抽象思維能力)
(3)方程①、②是否是圓心在原點,半徑為 的圓方程?為什么?
由上述推導過程可知:對于⊙ 上的每一個點 都存在變數 (或 )的值,使 , (或 , )都成立。
對于變數 (或 )的每一個允許值,由方程組所確定的點 都在圓上;
(1、對曲線的方程以及方程的曲線的定義進行必要的復習;2、學生從曲線的方程以及方程的曲線的定義出發,可以說明以上由變數 (或 )建立起來的方程是圓的方程;)
(4)若要表示一個完整的圓,則 與 的最小的取值范圍是什么呢?
,
(5)圓的參數方程及參數的定義
我們把方程①(或②)叫做⊙ 的參數方程,變數 (或 )叫做參數。
(6)圓的參數方程的理解與認識
(ⅰ)參數方程 與 是否表示同一曲線?為什么?
(ⅱ)根據下列要求,分別寫出圓心在原點、半徑為 的圓的部分圓弧的參數方程:
①在 軸左側的半圓(不包括 軸上的點);
②在第四象限的圓弧。
(通過具體問題的解決,加深對圓的參數方程的理解與認識,體會到參數的取值范圍也是圓的參數方程的重要組成部分;并為曲線的參數方程的定義及其理解與認識作鋪墊。)