3.3 拋物線
選用教材
高等教育出版社《數(shù)學(xué)》
(拓展模塊一上冊(cè))
授課
時(shí)長(zhǎng)
4 課時(shí)
授課類型
新授課
教學(xué)提示
本課以“平南三橋”為例創(chuàng)設(shè)情境,幫助學(xué)生形成直觀感受“生活中的拋物線”.然后通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)展示里拋物線的形成過程,引導(dǎo)學(xué)生分析拋物線上的點(diǎn)所滿足的幾何條件,為建立拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程創(chuàng)造條件,通過建立合適的平面直角坐標(biāo)系,推導(dǎo)了焦點(diǎn)在 x 軸正半軸上的拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程. 最后,借助拋物線的圖像,從拋物線的范圍、對(duì)稱性、頂點(diǎn)、離心率四個(gè)方面研究了拋物線的幾
何性質(zhì).
教學(xué)目標(biāo)
知道拋物線的概念及形成過程,知道如何化簡(jiǎn)形成拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程,能區(qū)分不同焦點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的不同方程;會(huì)根據(jù)拋物線的方程說出拋物線的幾何性質(zhì),能根據(jù)條件求出拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程;逐步提升直觀想象、數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)學(xué)建
模等核心素養(yǎng).
教學(xué)
重點(diǎn)
拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程及性質(zhì).
教學(xué)
難點(diǎn)
拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程四種情形的區(qū)分和應(yīng)用.
教學(xué)
環(huán)節(jié)
教學(xué)內(nèi)容
教師
活動(dòng)
學(xué)生
活動(dòng)
設(shè)計(jì)
意圖
平南三橋位于廣西壯族自治區(qū),是 2020 年建成的世界上最大的跨徑拱橋,多項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)了世界拱橋空白,成為“中國橋梁”建造的新名片. 觀察下圖,橋拱的輪廓線是什么圖形?有什么特點(diǎn)?
提出
問題
思考
創(chuàng)設(shè)情境幫助學(xué)生直觀感受 “生活中的拋物 線”
分析
引發(fā)
思考
回答
情境
導(dǎo)入
可以看出,拱橋的輪廓線是一條形如彩虹的曲線,人
講解
理解
引導(dǎo)
們稱之為拋物線.那么,如何畫出拋物線呢?
學(xué)生
新知探索
我們可以通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來完成.
將一把直尺固定在畫板上,再取一個(gè)直角三角板,緊靠直尺 的一邊 l 放置:
取一條拉鏈,把它的一端固定在三角板的頂點(diǎn) C 處,另一 端固定在畫板上的點(diǎn) F 處;
將筆尖(點(diǎn) M)放在拉鏈鎖扣處保持鎖扣與 C 端的拉鏈部分始終在 CA 上,讓三角板靠緊直
說明
展示圖形引發(fā)思考
思考
結(jié)合圖形思考問題
分析拋物線上的點(diǎn)所滿足的幾何條 件,為建
尺并沿直尺邊緣滑動(dòng),筆尖隨之移 動(dòng),就畫出了一段曲線;
立拋
(4)當(dāng)直角三角板的邊 AC 經(jīng)過點(diǎn)下時(shí),向下翻轉(zhuǎn)三角板.保持鎖扣與 C 端的拉鏈部分始終在 CA 上,讓三角板靠緊直尺繼續(xù)沿直尺邊緣滑動(dòng),筆尖又畫出一段曲線.
顯然,筆尖(即點(diǎn) M )始終保持到定點(diǎn) F 的距離與到直尺邊 l 的距離相等(|MF|=|MC|).
一般地,把平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn) F 和一條定直線 l 的距
離相等的點(diǎn)的軌跡稱為拋物線. 定點(diǎn) F 稱為拋物線的焦點(diǎn),定直線 l 稱為拋物線的準(zhǔn)線.
說明
領(lǐng)會(huì)
物線的標(biāo)準(zhǔn)方程創(chuàng)造條件
3.3.1 拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程
我們從橢圓和雙曲線的定義出發(fā),通過建立合適的平面直角坐標(biāo)系,分別求出了橢圓和雙曲線的方程. 那么,如何從拋物線的定義出發(fā),建立恰當(dāng)?shù)钠矫嬷苯亲鴺?biāo)系來
求出拋物線的方程呢?
提出
思考
滲透
情境導(dǎo)入
問題引發(fā)思考
分析回答
類比的思想
取過焦點(diǎn) F 且垂直于準(zhǔn)線 l 的直線為 x 軸;記 x 軸與準(zhǔn)線 l 的交點(diǎn)為 E,以線段 EF 的垂直平分線為 y 軸,如圖所示.
設(shè)焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為 p(p>0),即|EF|=p,則焦點(diǎn) F
pp
的坐標(biāo)為(, 0) ,準(zhǔn)線 l 的方程為 x ? ?.
22
設(shè) M(x,y)為拋物線上的任意一點(diǎn),點(diǎn) M 到 l 的距離為
|MN|,則有
|MF|=|MN|.
?p ?2p
于是,可得? x ?? ? y2 ? x ?.
?2 ?2
將上式兩邊平方得
?p ?2?p ?2
? x ?? ? y2 ? ? x ?? .
?2 ??2 ?
展開并整理得
y2=2px(p>0).
上面方程稱為拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
類似地,通過建立不同的平面直角坐標(biāo)系,可以得到
講解
理解
注意
強(qiáng)調(diào)
拋物
說明
思考
線方
程中
參數(shù)
p 的
展示
觀察
幾何
圖像
圖像

引發(fā)
分析
義,
思考
問題
引導(dǎo)
學(xué)生
觀察
探索
講解
理解
圖像
與標(biāo)
新知
準(zhǔn)方
程之
間的
聯(lián)
系,
引導(dǎo)
學(xué)生
觀察
圖像
與標(biāo)
準(zhǔn)方
程之
間的
聯(lián)
系,
拋物線其他三種形式的標(biāo)準(zhǔn)方程:y2=-2px,x2=2py,
x2=-2py. 它們的焦點(diǎn)坐標(biāo)、準(zhǔn)線方程及圖形歸納見表:
指導(dǎo)
分析
正確
區(qū)別
總結(jié)
比較
四種標(biāo)準(zhǔn)方 程 .可歸納為 “一次定軸,正負(fù)定
向”.
例 1 根據(jù)條件,求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
焦點(diǎn)為 F(0,-3);
準(zhǔn)線方程為 x=1;
焦點(diǎn)在 y 軸的正半軸上,并且 p=3.
解 (1)由于焦點(diǎn)在 y 軸的負(fù)半軸上,故拋物線有形如
x2=-2py 的標(biāo)準(zhǔn)方程. 因?yàn)? p ? ?3 ,所以 p=6,從而拋物
2
線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 x2=-12y;
由準(zhǔn)線方程為 x=1 可知,焦點(diǎn)在 x 軸的負(fù)半軸上,
故拋物線有形如 y2=2px 的標(biāo)準(zhǔn)方程. 因?yàn)?p ? 1 ,所以
2
p=2,從而拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 y2=-4x;
由于焦點(diǎn)在 y 軸的正半軸上,故拋物線有形如 x2=2py 的標(biāo)準(zhǔn)方程. 引起 p=3,所以拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 x2=6y.
例 2 求下列拋物線的交點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程. (1)y2=8x;(2)x2+4y=0.
解 (1)由拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程可知,拋物線的焦點(diǎn)在 x 軸的正
半軸上,并且 2p=8,因此 p=4, p ? 2 .于是拋物線的焦點(diǎn)
2
提問
思考
例 1
引導(dǎo)
分析
是利
用定
講解
解決
義直
強(qiáng)調(diào)
交流
接解
決問
指導(dǎo)
主動(dòng)

求解
典型
例題
例 2
要引
導(dǎo)學(xué)
生先
將拋
坐標(biāo)為(2,0),準(zhǔn)線方程為 x=-2;
(2)將拋物線的方程化為標(biāo)準(zhǔn)方程,為 x2=-4y. 容易看出,拋物線的焦點(diǎn)在 y 軸的負(fù)半軸上,并且-2p=-4,因此
p=2, p ? 1 .于是,拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)為(0,-1),準(zhǔn)線方程
2
為 y=1.
溫馨提示
判斷拋物線的焦點(diǎn)在哪個(gè)坐標(biāo)軸上是解決有關(guān)拋物線問題的關(guān)鍵,為此可將拋物線方程化為標(biāo)準(zhǔn)方程,觀察標(biāo)準(zhǔn)方程中的一次項(xiàng),如果一次項(xiàng)含變量 x,并且系數(shù)為正(或?yàn)樨?fù)),則焦點(diǎn)在 x 軸的正半軸(或負(fù)半軸)上;如果一次項(xiàng)含變量,并且系數(shù)為正(或?yàn)樨?fù)),則焦點(diǎn)在 y 軸的正
半軸(或負(fù)半軸)上.
物線
方程
化為
標(biāo)準(zhǔn)
形式
練習(xí) 3.3.1
1. 根據(jù)條件,求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
焦點(diǎn)為 F(2,0);
焦點(diǎn)為 F(0,-1);
準(zhǔn)線方程為 y=-4;
準(zhǔn)線方程為 x ? 3 .
2
2. 求下列拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程.
y2=10x;
x2-2y=0;
2y2+10x=0;
x2+6y=0.
3.求拋物線 y2=-12x 上到焦點(diǎn)的距離等于 9 的點(diǎn)坐標(biāo).
提問
思考
及時(shí)
掌握
學(xué)生
巡視
動(dòng)手
掌握
鞏固練習(xí)
求解
情況查漏補(bǔ)缺
指導(dǎo)
交流
3.3.2 拋物線的幾何性質(zhì)
前面,我們利用雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程獲得了雙曲線的幾
何性質(zhì),是否可以利用拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程研究拋物線的幾何性質(zhì)呢?
提出
思考
提示
情境
問題
分析
學(xué)生
導(dǎo)入
引發(fā)
回答
進(jìn)行
思考
類比
探索新知
下面以拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程 y2=2px 為例,研究拋物線的幾何性質(zhì).
范圍
在方程 y2=2px 中,由 p>0, y2≥0,可知 x≥0. 這表明,拋物線在 y 軸的右側(cè),如圖所示. 當(dāng) x 的值增大時(shí),y2的值也隨著增大,即|y| 的值增大. 這說明,拋物線向右上方和右下方無限延伸.這說明,拋物線向右上方和右下方無限延伸.
對(duì)稱性
在方程中,將 y 換成-y,方程不改變.這說明拋物線關(guān)于 x 軸對(duì)稱.一般地,把拋物線的對(duì)稱軸稱為拋物線的軸.
頂點(diǎn)
在方程中,令 y=0,得 x=0. 因此,拋物線的頂點(diǎn)為原點(diǎn).一般地,拋物線與它的軸的交點(diǎn)稱為拋物線的頂點(diǎn).
離心率
拋物線上的點(diǎn) M 到焦點(diǎn)的距離與它到準(zhǔn)線的距離的比稱為拋物線的離心率,記作 e. 由拋物線的定義知,e=1.
探究與發(fā)現(xiàn)
為什么拱橋的橋拱大多設(shè)計(jì)為拋物線的形狀?
講解
說明
展示
講解
講解
展示說明
理解
思考
領(lǐng)會(huì)
理解
理解
思考領(lǐng)會(huì)
拋物線的性質(zhì)與橢圓、雙曲線比較起來差別比較大
探究與發(fā)現(xiàn)體現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)的
應(yīng)用
典型例題
例 3 根據(jù)條件,求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
關(guān)于 y 軸對(duì)稱,且過點(diǎn) P(4,-2) ;
對(duì)稱軸為坐標(biāo)軸,且過點(diǎn) P(10,5).
解 (1)由于物線關(guān)于 y 軸對(duì)稱,而點(diǎn) P 為第四象限的點(diǎn),故拋物線的焦點(diǎn)在 y 軸的負(fù)半軸上.
設(shè)拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 x2=-2py(p>0).將點(diǎn) P 的坐標(biāo)
(4,-2)代人方程,得 42=-2p·(-2),解得 p=4.因此,拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 x2=-8y; (2)設(shè)所求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為:
y2=2p1x 或 x2=-2p2y,
將點(diǎn) P 的坐標(biāo)(10,5)分別代人上述兩個(gè)方程,得 52=2p1×10
或 102=-2p2×5,解得
p ? 5 或 p =10.
142
故拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為
y2 ? 5 x 或 x2=20 y.
2
溫馨提示
當(dāng)問題中沒有明確指出拋物線的焦點(diǎn)位置或?qū)ΨQ軸時(shí),一般需要分情況討論.
提問引導(dǎo)
講解強(qiáng)調(diào)
提問引導(dǎo)
講解強(qiáng)調(diào)
思考分析
解決交流
思考分析
解決交流
例 3要強(qiáng)調(diào)不明確拋物線的焦點(diǎn)位置或?qū)ΨQ軸時(shí),一般需要分情況討論
例 4用“描點(diǎn)法”畫出拋物線 y2=4x 的圖形.
分析 拋物線具有對(duì)稱性,因此只需先畫出拋物線在第一象限內(nèi)的圖形,然后根據(jù)對(duì)稱性畫出全部圖形.
解 當(dāng) y≥0 時(shí),拋物線的方程可以變形為 y2=2x (x≥0).
在[0,+∞)上,選取幾個(gè)整數(shù)作為 x 的值,計(jì)算出對(duì)應(yīng)的
y 值,列表
以表中的 x 值為橫坐 標(biāo),對(duì)應(yīng)的 y 值為縱坐標(biāo),在直角坐標(biāo)系中依次描出 相應(yīng)的點(diǎn)(x,y),用光滑的曲線順次鏈接各點(diǎn)得到拋物 線在第一象限內(nèi)的圖形. 然后利用對(duì)稱性,畫出全部 圖形.
例 5 如圖(1)所示,一條隧道的頂部是拋物線拱,拱高為
2m,跨度為 6m,求拱形縱截線所在的拋物線方程.
解 以拱形縱截線的頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)、拱高所在直線為 y軸,建立平面直角坐標(biāo)系,如圖(2)所示,則拋物線方程可設(shè)為 x2=-2py.
設(shè)拱形的兩個(gè)端點(diǎn)分別為點(diǎn) A、B.則由拱高為 2m 和跨度為 6m 可得 AB 兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(-3,-2)、(3,-2).把點(diǎn)
B 的坐標(biāo)代人方程 x2=-2py,可得 p ? 9 .
4
因此,拱形縱截線所在的拋物線方程為 x29 y
? ?
2
(-3≤x≤3).
提問引導(dǎo)
講解強(qiáng)調(diào)
思考分析
解決交流
例 4作圖時(shí),利用了拋物線的軸對(duì)稱性,要注意直觀想象素養(yǎng)的培養(yǎng)
例 5是拋物線的實(shí)際應(yīng)用問題
鞏固練習(xí)
練習(xí) 3.3.2
1. 根據(jù)條件,求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
準(zhǔn)線方程為 x=4;
焦點(diǎn)為 F(0,-3);
關(guān)于 x 軸對(duì)稱,且過點(diǎn)(5,-4);
對(duì)稱軸為坐標(biāo)軸,且過點(diǎn)(6,3).
2. 在直角坐標(biāo)系中,畫出下列拋物線的圖像.
提問
思考
及時(shí)掌握學(xué)生掌握情況
查漏
(1) y2=-6x ; (2)x2=9y.
已知拋物線的頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)在 x 軸上,拋物線上一點(diǎn) P(-3,m)到焦點(diǎn)的距離為 5,求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
已知垂直于 x 軸的直線交拋物線 y2=6x 于 A、B 兩點(diǎn),且|AB|=8 3 ,求直線 AB 的方程.
巡視
指導(dǎo)
動(dòng)手求解
交流
補(bǔ)缺
歸納總結(jié)
引導(dǎo)提問
回憶反思
培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)過程能力
布置作業(yè)
書面作業(yè):完成課后習(xí)題和《學(xué)習(xí)指導(dǎo)與練習(xí)》;
查漏補(bǔ)缺:根據(jù)個(gè)人情況對(duì)課堂學(xué)習(xí)復(fù)習(xí)與回顧;
拓展作業(yè):閱讀教材擴(kuò)展延伸內(nèi)容.
說明
記錄
繼續(xù)探究延伸
學(xué)習(xí)

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中職數(shù)學(xué)高教版(2021·十四五)拓展模塊一(上冊(cè))電子課本

3.3.1 拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程

版本: 高教版(2021·十四五)

年級(jí): 拓展模塊一(上冊(cè))

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