高一数学平面向量的坐标运算

平面向量的坐标运算一、【教材的地位和作用】本节内容在教材中有着承上启下的作用，它是在学生对平面向量的基本定理有了充分的认识和正确的应用后产生的，同时也为下一节定比分点坐标公式和中点坐标公式的推导奠定了基础；向量用坐标表示后，对立体几何教材的改革也有着深远的意义，可使空间结构系统地代数化，把空间形式的研究从“定性”推到“定量”的深度。引入坐标运算之后使学生形成了完整的知识体系（向量的几何表示和向量的坐标表示），为用“数”的运算解决“形”的问题搭起了桥梁。二、【学习目标】根据教学大纲的要求以及学生的实际知识水平，以期达到以下的目的：1.知识方面：理解平面向量的坐标表示的意义；能熟练地运用坐标形式进行运算。2.能力方面：数形结合的思想和转化的思想三、【教学重点和难点】理解平面向量坐标化的意义是教学的难点；平面向量的坐标运算则是重点。我主要是采用启发引导式，并辅助适量的题组练习来帮助学生突破难点，强化重点。四、【教法和学法】本节课尝试一种全新的教学模式，以建构主义理论为指导，教师在本节课中起的根本作用就是“为学生的学习创造一种良好的学习环境”，结合本节课是新授课的特点，我主要从以下几个方面做准备：（1）提供新知识产生的铺垫知识（2）模拟新知识产生过程中的细节和状态，启发引导学生主动建构（3）创设新知识思维发展的前景（4）通过“学习论坛时间”组织学生的合作学习、讨论学习、交流学习（5）通过“老师信箱时间”指导解答学生的疑难问题（6）通过“深化拓展区”培养学生的创新意识和发现能力。整个过程学生始终处于交互式的学习环境中，让学生用自己的活动对已有的数学知识建构起自己的理解；让学生有了亲身参与的可能并且这种主动参与就为学生的主动性、积极性的发挥创造了很好的条件，真正实现了“学生是学习的主体”这一理念。五、【学习过程】1.提供新知识产生的理论基础课堂教学论认为：要使教学过程最优化，首先要把已学的材料与学生已有的信息联系起来，使学生在学习新的材料时有适当的知识冗余。在本节之前，学生接触到的是向量的几何表示；向量共线的充要条件和平面向量的基本定理为引入向量的坐标运算奠定了理论基础。尤其是平面向量的基本定理，在新授课之前，我以为应再次跟学生进行强调，揭示其本质：即平面内的任一向量都可以表示为不共线的向量的线形组合。对于基底的理解，指出“基底不唯一，关键是不共线”。这样就使得新课的导入显得自然而不突兀，学生也很容易联想到基底选择的特殊性，从而引出坐标表示。2.新课引入哲学家卡尔.波普尔曾指出“科学与知识的增长永远始于问题，终于问题——愈来愈深化的问题，愈来愈能启发新问题的问题”，这对数学亦不例外。因此，在新课的引入中首先提出问题“在直角坐标系内，平面内的每一个点都可以用一对实数（即它的坐标）来表示。同样，在平面直角坐标系内，每一个平面向量是否也可以用一对实数来表示?”，问题的给出旨在启发学生的思维。而学生思维是否到位，是否可以达到自己建构新知识的目的，取决于老师的引导是否得当。3.创建新知识以学生为主体绝不意味着老师可以袖手旁观，在创设问题情景后学生已进入激活状态，即想说但又不知道怎么说的状态，这时需老师适当加以点拨。指出：选择在平面直角坐标系内与坐标轴的正方向相同的两个单位向量dcbaA1A2A52420yxBi、j作为基底，任做一个向量a。由平面向量基本定理知，有并且只有一对实数x,y，使jyixa我们把(x,y)叫做向量a的（直角）坐标，记作),(yxa其中x叫做a在x轴上的坐标，也叫做a的第一分量；y叫做a在y轴上的坐标，也叫做a第二分量。指导学生回答i,j以及0的坐标。至此，完成向量的坐标表示的新知识的建构过程。整个过程决非把老师的认识强加给学生，而是把学生放在认知的主体地位，学生通过观察幻灯片的演示和老师的提示，思维得到了发展，观察、归纳能力得到了提高，对新授知识的理解更加清晰和深刻。4.突破难点、突出重点本节的学习中最难理解的就是向量与实数对之间的一一对应关系。为了突破该难点，我认为可以如此操作。通过动画设计，并结合向量相等的概念，指出任一向量总可以通过平移，使起点与原点重合。则向量a的坐标就是点A的坐标；反过来，点A的坐标也就是向量a的坐标。揭示向量坐标表示的实质：相等的向量其坐标相同，坐标相同的向量是相等的向量。由此，向量与实数对之间的一一对应关系就不难理解了。重点为向量的坐标运算。在理解了向量的坐标表示的实质后，学生很容易想到，向量的坐标运算其实也就是数量的代数运算。其运算法则，可以在“学习论坛时间．．．．．．”引导学生分组讨论自己推得。老师在学生推导的基础上进行指导和严格的归纳。如此一来，训练了学生独立思维、自主学习、交流互助的良好的学习习惯。（1）两个向量和与差的坐标分别等于这两个向量相应坐标的和与差：),(2121yyxxba（其中),(),,(2211yxbyxa）（2）一个向量的坐标等于表示此向量的有向线段的终点的坐标减去始点的坐标：如果),(),,(2211yxByxA，则),(1212yyxxAB；（3）实数与向量的积的坐标等于用这个实数乘原来向量的相应坐标：若),(yxa，则),(yxa；5.简单应用在理解了向量坐标表示的实质意义后，通过学生的谈论和老师的指导，学生对本节的新知识有了系统的认识，都有跃跃欲试的心理，迫切希望在例题的应用中一显身手；另一方面，新的知识是在问题解决中不断发展的，而问题的解决又依赖于新知识作为理论基础，这种过程循环往复，既完善了新的知识又提高了学生的能力。所以，教师应抓住学生的心理，结合典型例题，充分展示新授知识所涉及到的各种题型。[例一]如图，用基底i、j分别表示向量a、b、c、d，并求它们的坐标；方法一：a=21AAAA=2i+3j，a=（2，3）同理b=（-2，3），c=（-2，-3），向量(x,y)一一对应向量OA一一对应点A(x,y)例一的设计体现了解法发散．．．．和问题变换．．．．的思想。由一个典型例题的解答促使知识的系统化。比如例一的三种解法既渗透了向量的几何表示又展现了向量的坐标表示，这样结合一个例题就把各个知识点连成一个网络，形成一个体系，使新旧知识系统化，完善了认知结构；完成了例一的解答后，再由这个问题牵出一个问题链．．．，引导学生从不同的问题中领悟新旧知识的本质属性。d=（2，-3）方法二：A（2，2），B（4，5）a=（4，5）-（2，2）=（4-2，5-2）=（2，3）同理b=（-2，3），c=（-2，-3），d=（2，-3）方法三：OA=（2，2），OB=（4，5）a=OB-OA=（4，5）-（2，2）=（4-2，5-2）=（2，3）同理b=（-2，3），c=（-2，-3），d=（2，-3）（2，2）=（2，3）问题．．（问题变换）：（1）若点A、B的坐标分别为),(11yx、),(22yx，那么AB的坐标是),(22yx吗?（2）求出a的坐标后，可以根据图形的什么特征，求出b、c、d的坐标？[说明]：还可根据对称性分别求出b、c、d的坐标；[例二]已知a=（x+y+1，2x-y），b=（x-y，x+2y-2），若2a=3b，求x、y的值；分析：本题检测向量相等的概念，利用条件2a=3b，建立关于x、y的方程组，解方程组就可求x、y的值；解：2a=2（x+y+1，2x-y）=（2x+2y+2，4x-2y），3b=3（x-y，x+2y-2）=（3x-3y，3x+6y-6），383466632433222yxyxyxyxyx[例三]已知平行四边形ABCD的三个顶点A、B、C的坐标分别为（-2，1）、（-1，3）、（3，4），求顶点D的坐标；分析：本题检测如何用向量的终点和始点坐标求向量的坐标，并利用相等向量的坐标相同，建立等量关系求D点的坐标；解：设D点坐标为（x，y）AB=（-1，3）-（-2，1）=（1，2）DC=（3，4）-（x，y）=（3-x，4-y）由AB=DC得1=3-x，2=4-y，所以x=2，y=2，即D点的坐标为（2，2）6.深化拓展对于学有余力的同学，我提供了一个课外思考题。已知：点A（2，3）、B（5，4）、C（7，10），若)(RACABAP，试求为何值时，点P在一、三象限角平分线上？点P在第三象限内？对于这个问题，我先不予提示，学生通过自己的思考和今天的新授知识会找到切实可行的方法，寻求问题的解答。六.教学反馈本节课的教学重视发挥学生的主体作用与教师的主导作用，重视“过程”的教学，力求做到提出问题，循循善诱；疏通思路，耐心开导；解题练习，精心指导；存在不足，热情辅导；掌握过程，尽心引导。真正体现重情善导的教风与特色。例二和例三的设计，是对新知识巩固和熟练的过程。可以让学生相互交流，交换批改，在为对方纠错的过程中也是对自己的一种反思，认识到错误的症结所在，有助于培养学生思维的深刻性和批判性；老师则是对普遍存在的问题集中处理，集体指导。