初中数学函数图像与性质的教学研究

初中数学“函数图象与性质”的教学研究孙晓佳（清华附中、高级教师）一、对函数图象与性质知识的深层次理解（一）函数图象与性质的知识结构与框架图初中数学中，函数专题包含四部分内容．具体如下：（1）函数的概念及图象：函数的概念，函数的表示方法，函数的定义域，函数的图象；（2）一次函数：一次函数的解析式，一次函数的图象，一次函数的性质，直线与坐标轴的交点，一次函数与一次方程、不等式，实际问题与一次函数；（3）反比例函数：反比例函数的解析式，反比例函数的图象，反比例函数的性质，实际问题与反比例函数；（4）二次函数：二次函数的解析式，二次函数的图象，二次函数的性质，抛物线与坐标轴的交点，二次函数与二次方程、不等式，实际问题与二次函数．函数的图象与性质贯穿着这个专题的每个内容，是每种函数都要着重研究的对象，通过对函数的图象与性质的研究，可以让学生更好的理解函数的概念，更好的应用函数解决相关问题．（二）函数图象与性质在中学数学中的地位与作用1．函数是初高中的一个重要衔接点：函数知识是初中代数内容的重要组成部分，贯穿于整个初中数学体系之中．熟悉高中知识的老师应该知道，高中数学多数知识都是与函数有着紧密的联系．所以初中函数的学习为高中数学的学习奠定了重要的基础．2．函数与其他知识的关联：函数在初中代数中具有统领的地位，与方程、不等式联系紧密，相互结合才真正让代数内容上升到一定高度，真正体现了函数的强大作用，可以解决更多的代数问题，这一点在高中代数中体现的更加明显．另外，函数在动态几何中有广泛的用处，可以对图形进行一些定量的分析，这一点在初中数学的学习中很重要．3．函数的学习引领着思维方式的转变：函数是在一个变化过程中两个变量的一种特殊对应关系．函数的学习实际上是定量知识到变量知识的一个飞跃，同时使学生学会了用运动变化和联系对应的观点看问题．函数与方程是一种重要的数学思想方法，同时还渗透着数形结合等数学思想．4．函数在实际生活中的应用：函数来源于生活，并用于生活．它与生活实际联系密切，是实际生活中数学建模的重要工具之一．在中学阶段，我们碰到的函数应用问题以一些理想化的或简化的问题为主，但这是基础．对于学生来说，也许在将来才能真正体会到函数应用对于研究和生活生产的强大作用．（三）函数图象与性质的教学内容的重点和难点.函数图象与性质专题包含以下内容：函数的概念及图象，一次函数，反比例函数和二次函数的图象与性质．具体的教学重难点如下：教学重点：1．函数的概念及图象；2．一次函数的图象与性质，直线与坐标轴的交点，一次函数的单调性；3．反比例函数的图象，反比例函数的单调性，图象的对称性；4．二次函数的图象与性质，抛物线与坐标轴的交点，抛物线的对称性，单调性，最大值与最小值．教学难点：1．函数解析式中的参数与图象变换之间的关系；2．用函数图象解决方程、不等式的问题；3．函数的单调性及在求最大（小）值、比较大小中的应用；4．与函数图象有关的面积问题；5．实际问题的函数关系及函数图象．二、函数图象与性质的教学策略（一）怎样进行函数图象与性质教学引入的设计让学生掌握正比例函数与一次函数解析式的特点及意义，知道一次函数与正比例函数关系，会用简单方法画一次函数图象，理解一次函数图象特征与解析式的联系规律．例1，画出函数y=-6x与y=-6x+5的图象．并比较两个函数图象，探究他们的联系及解释原因．列表——描点——连线．引导学生从图象形状，倾斜程度及与y轴交点坐标上比较两个图象，从而认识两个图象的平移关系，进而了解解析式中k、b在图象中的意义，体会数形结合在实际中的表现．比较两个函数的图象的相同点与不同点．结论：一次函数y=kx+b的图象是一条直线，我们称它为直线y=kx+b，它可以看作由直线y=kx平移b绝对值个单位长度而得到（当b＞0时，向上平移；当b＜0时，向下平移）．通过活动，可以让学生加深对一次函数与正比例函数关系的理解，认清一次函数图象特征与解析式联系规律．例2，画出函数y=x+1、y=-x+1、y=2x+1、y=-2x+1的图象．由它们联想：一次函数解析式y=kx+b（k、b是常数，k≠0）中，k的正负对函数图象有什么影响？通过活动，熟悉一次函数图象画法．经历观察发现图象的规律，并根据它归纳总结出关于数值大小的性质．体会数形结合的探究方法在数学中的重要性，进而认识理解一次函数图象特征与解析式联系．引导学生从函数图象特征入手，寻求变量数值变化规律与解析式中k值的联系．发现性质：形的角度：当k0时，直线y=kx+b由左至右上升；当k0时，直线y=kx+b由左至右下降．数的角度：当k0时，y随x增大而增大；当k0时，y随x增大而减小．2．反比例函数的图象与性质让学生会画反比例函数的图象，并知道该图象与正比例函数、一次函数图象的区别，能从反比例函数的图象上分析出简单的性质．能用反比例函数的定义和性质解决实际问题．通过画图象，进一步培养“描点法”画图的能力和方法，并提高对函数图象的分析能力．同时尝试用类比和特殊到一般的思路方法，归纳反比例函数一些性质特征．例1．我们已知道，一次函数y=kx+b（k≠0）的图象是一条直线，那么反比例函数y=（k为常数且k≠0）的图象是什么样呢？要求学生用描点法来画出反比例函数的图象．画出反比例函数y=和y=-的图象．解：列表x…-6-5-4-3-2-1123456…y=-1-1.5-2-631y=-11.236-1.5（请把表中空白处填好）描点，以表中各对应值为坐标，在直角坐标系中描出各点．连线，用平滑的曲线把所描的点依次连接起来．探究：反比例函数y=和y=-的图象有什么共同特征？它们之间有什么关系？若把y=和y=-的图象放到同一坐标系中，观察一下，看它们是否对称．发现性质：反比例函数y=和y=-的图象的共同特征：（1）它们都由两条曲线组成；（2）随着x的不断增大（或减小），曲线越来越接近坐标轴（x轴、y轴）；（3）反比例函数的图象属于双曲线．此外，y=的图象和y=-的图象关于x轴对称，也关于y轴对称．（4）y=的图象和y=-的图象关于原点对称，也关于直线y=x,y=-x对称．例3，在平面直角坐标系中画出反比例函数y=和y=-的图象．解析：由y=和y=-的图象及y=和y=-的图象知道，（1）它们有什么共同特征和不同点？（2）每个函数的图象分别位于哪几个象限？（3）在每一个象限内，y随x的变化而如何变化？猜想：反比例函数y=（k≠0）的图象在哪些象限由什么因素决定？在每一个象限内，y随x的变化情况如何？它可能与坐标轴相交吗？发现性质：（1）反比例函数y=（k为常数，k≠0）的图象是双曲线．（2）当k0时，双曲线的两支分别位于第一、第三象限，在每个象限内，y值随x值的增大而减小．（3）当k0时，双曲线的两支分别位于第二、第四象限，在每个象限内，y值随x值的增大而增大．3．二次函数的图象与性质二次函数图象是二次函数的重点内容，它的的图象是性质的直观体现，函数图象是函数的直观表示，图象法也是表示函数的基本方法．函数图象对于了解和掌握二次函数的性质具有形象直观的优势，二次函数作为初中阶段学习的重要函数模型，对理解函数的性质，掌握研究函数的方法，体会函数的思想是十分重要的，因此本章的重点是二次函数的图象与性质的理解与掌握，要使学生画二次函数图象，学会观察函数图象，借助函数图象来研究函数性质并解决相关的问题．函数图象的特征是函数性质的几何体现，教科书通过变换的观点，强调变与不变的辨证关系，重点是同一坐标系中具有相同二次项系数的二次函数图象间的位置关系的变换规律．利用配方法研究二次函数解析式与二次函数图象的开口方向，对称轴和顶点坐标之间的关系，使学生认识二次函数的本质．活动1：用描点法画出二次函数y=x2和y=-x2的图象(1)填空：抛物线y=x2y=-x2顶点坐标对称轴位置开口方向(2)在同一坐标系内，抛物线y=x2和抛物线y=-x2的位置有什么关系？如果在同一个坐标系内画二次函数y=ax2(a0)和y=-ax2(a0)的图象怎样画更简便？抛物线y=x2与抛物线y=-x2关于x轴对称，只要画出y=ax2(a0)和y=-ax2(a0)中的一条抛物线，另一条可利用关于x轴对称来画．从而探究二次函数y=ax2（a≠0）的图象性质：二次函数的y=ax2图象形如物体抛射时所经过的路线，我们把它叫做抛物线，这条抛物线关于y轴对称，y轴就是抛物线的对称轴．对称轴与抛物线的交点叫做抛物线的顶点．注意：顶点不是与y轴的交点．当a0时，抛物线的开口向上，顶点是抛物线上的最低点，图象在x轴的上方(除顶点外)；当a0时，抛物线的开口向下，顶点是抛物线上的最高点图象在x轴的下方(除顶点外)．活动2：画出函数，的图象通过上述图象探究二次函数y=ax2和y=a(x+m)2图象之间的关系．总结二次函数y=a(x+m)2的图象和性质.y=ax2（a≠0）的图象向左或向右平移|m|个单位可得到函数y=a(x+m)2的图象，顶点坐标是（-m,0）,对称轴是直线x=-m．活动3：画出二次函数，的图象．探究二次函数和图象之间的关系．（）的图象向左或向右平移|m|个单位可得到函数的图象，再向上或向下平移|k|个单位得到的图象．的图象的对称轴是直线x=-m，顶点坐标是（-m，k）．（m左加右减k上加下减）活动4：探索二次函数的图象特征．=由此可见函数的图象与函数的图象的形状、开口方向均相同，只是位置不同，可以通过平移得到．二次函数的图象特征：（1）二次函数(a≠0)的图象是一条抛物线；（2）对称轴是直线x=，顶点坐标是为（，）；（3）当a0时，抛物线的开口向上，顶点是抛物线上的最低点；当a0时，抛物线的开口向下，顶点是抛物线上的最高点．（二）怎样进行函数图象与性质概念的教学函数是两个变量之间的一种对应关系：对于每一个x，都有唯一的y与它对应．函数的图象体现的是数形结合的数学思想，体现了点与数的一一对应．图象是从形的角度来说的，而性质是从数的角度来说．通过图象能直观的反映两个变量之间的关系，通过图象也能够直观的发现函数的性质，比如单调性、最大值最小值、对称性等．通过函数的性质也能够画出函数的大致图象，给人以更加直观的印象．1．认识函数的图象，会通过函数的概念判断函数的图象要让学生学会认识图象，理解函数的概念，理解函数图象的意义，会对实际生活中的例子用两变量之间关系的图象，初步认识函数与图象的对应关系，学会观察图象、识别图象及理解图象所表示的含义，了解图象的意义及其与实际问题之间的关系和区别．学会用图表描述变量的变化规律，会准确地画出函数图象．渗透数形结合思想，体会到数学来源于生活，又应用于生活．一般地，对于一个函数，如果把自变量与函数值分别作为点的横、纵坐标，那么坐标平面内由这些点组成的图形，就是这个函数的图象．例1．下面的图象反映的过程是小明从家去菜地浇水，有去玉米地锄草，然后回家.其中x表示时间，y表示小名离家的距离.根据图象回答问题：（1）菜地离小明家多远？小明走到菜地用了多少时间？（2）小明给菜地浇水用了多少时间？菜地离玉米地多远？（3）小明从菜地到玉米地用了多少时间？（4）小明给玉米锄草用了多少时间？玉米地离小名家多远？（5）小明从玉米地走回家的平均速度是多少？本例给出了路程与时间的函数图象，教学中注意引导学生学会从图象中获取基本信息，进一步理解函数图象的概念及作用．例2．下面图象分别给出了变量x与y之间的对应关系，哪个图象反映的是y与x的函数关系．函数是一种特殊的对应关系，要求的是自变量的任意性，因变量的存在性和唯一性．教师在讲解本例时要强调函数概念中特殊的对应关系：对于每一个x，都有唯一的y与它对应．2．函数的图象和性质有何联系？前面我们研究了一次函数、二次函数、反比例函数的图象和性质，让我们共同回顾一下函数的图象与性质有何联系?函数的图象和性质是从“形”和“数”两个不同的角度来研究函数变化规律的．研究函数的性质常借助于图象，而函数的图象则是函数性质的直观体现．因此，二者总是密不可分的．主要体现在以下几个方面：（1）自变量、函数值与图