§2.1圆锥曲线
教学目标
1.通过用平面截圆锥面,经历从具体情境中抽象出椭圆、抛物线模型的过程,
掌握它们的定义,并能用数学符号或自然语言的描述。
2.通过用平面截圆锥面,感受、了解双曲线的定义。
能用数学符号或自然语言
描述双曲线的定义。
教学重点、难点
重点:椭圆、抛物线、双曲线的定义。
难点:用数学符号或自然语言描述三种曲线的定义
教具
多媒体课件、实物投影仪
内容分析
本节课教材利用平面对圆锥面的不同截法,产生三种不同的圆锥曲线,得出椭
圆、双曲线和抛物线的概念。
这样既使学生经历概念的形成过程,更有利于从
整体上认识三种圆锥曲线的内在关系。
根据问题的难易度及学生的认知水平,
要求学生掌握椭圆、抛物线的定义,对双曲线只要求了解其定义。
这是建立在
学生的最近发展区上的形式化的过程,有利于培养学生的数学化能力,提高数
学素养。
学法指导
教学中向学生展示平面截圆锥面得到椭圆的过程,使学生加深对圆锥曲线的理
解。
对用Dandelin双球发现椭圆的特性(由此形成椭圆的定义),可直接给出
放进双球后的图形,再引导学生发现"到两切点距离之和为定值"的特性,这一内
容让学生感知、认同即可,不必对探究、推理过程作过多研究。
教学过程设计
1.问题情境
我们知道,用一个平面截一个圆锥面,当平面经过圆锥面的顶点时,可得到两条
相交直线,当平面与圆锥面的轴垂直时,截得的图形是一个圆,试改变平面的位
置,观察截得的图形的变化情况。
提出问题:用平面去截圆锥面能得到哪些曲线?
2.学生活动
(1)古希腊数学家Dandelin在圆锥截面的两侧分别放置一球,使它们都与截面相切(切点分别为F1,F2),又分别与圆锥面的侧面相切(两球与侧面的公共点分别构成圆O1和圆O2).过M点作圆锥面的一条母线分别交圆O1,圆O2与P,Q两点,因为过球
外一点作球的切线长相等,所以
MF1 = MP,MF2 = MQ,
(2)如图,两个球都与圆锥面相切,切点轨迹分别是
⊙O1和⊙O2;同时两球分别与截面切于点F1 、F2.
设M是截线上任意一点,则MF1、MF2是由点M向两个
球所作的切线的长,又圆锥过点M的母线与两球分别切
于P、Q两点.
|MF2-MF1|=| MQ-MP |=QP (常数)
(3)如图,球与圆锥面相切,切点轨迹是⊙O,同时球
与截面切于点F.设M是截线上任意一点,则MF是由
点M向球所作的切线的长,又圆锥过点M的母线与球
切于点P.设⊙O所在的平面为α,MH⊥α于H,截
面与平面α交于l,HN⊥l于N,则MN⊥l.
A
MF=MP=MN
学生讨论上述问题,通过观察,可以得到以下三种不同的曲线:
对于Dandelin双球理论只要让学生感知、认同即可。
3.建构数学
(1)圆锥曲线的定义
推导说明(1)中截法中,截线上任意一点到两个定点的距离的和等于常数。
椭圆:平面内到两定点的距离和等于常数(大于)的点的轨迹叫做椭圆,两
个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距。
说明:若动点M到的距离之和为2a , | F1 F2| = 2c
则当a>c>0时,动点M的轨迹是椭圆;
当a = c>0时,动点M的轨迹是线段F1 F2 ;
当 0 < a < c时,动点M无轨迹
(2) 双曲线的定义
对于第二种情形,平面与圆锥曲线的截线由两支曲线构成。
(类比椭圆的定义)
双曲线:平面内与两定点F1、F2的距离的差的绝对值是常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点F1、F2叫做双曲线的焦点,两个焦点之间的距离叫做焦距.
说明:若动点M到两定点的距离之差的绝对值为2a ,| F1 F2| = 2c
当c > a >0时,动点M的轨迹是双曲线;
当a = c>0时,动点M的轨迹是两条射线;
当 0 < c < a时,动点M无轨迹
(3)抛物线的定义
对于第三种情形,平面与圆锥曲线的截线是一条曲线构成。
抛物线:平面内到一个定点F和一条定直线L(F不在L上)的距离相等的点轨
迹叫做抛物线,定点叫做抛物线的焦点,定直线L叫做抛物线的准线。
说明:(1)点F不能在直线l上,否则其轨迹是过点F且与l垂直的直线
(2)与椭圆、双曲线不同,抛物线只有一个焦点和一条准线
圆锥曲线的定义:
4.数学应用
例1、试用适当的方法作出以两个定点 , 为焦点的一个椭圆。
思考:在椭圆的定义中,如果这个常数小于或等于 ,动点的轨迹又如何呢?
例2、曲线上的点到两个定点F1(-5,0)、F2(5,0)的距离之差的绝对值分别等于 ①6 ②10 ③12是什么样曲线?若不存在,请说明理由
例3、到定点F(1,1)和定直线l :x+y-2 = 0的距离相等的点的轨迹是什么?
例4、已知定点F 和定直线l ,F 不在直线l 上,动圆M 过F 且与直线l 相切, 求证:圆心M 的轨迹是一条抛物线。
变题:已知定点F 和定圆C ,F 在圆C 外,动圆M 过F 且与圆C 相切, 探究动圆的圆心M 的轨迹是何曲线?
拓展:此处定点F 也可改成定圆(可留作优生课后思考)
课堂练习
练习1.
2.P24习题1.ΔABC 中,B(-3,0),C(3,0),且AB,BC,AC 成等差数列.
(1)求证:点A 在一个椭圆上运动;
(2)写出这个椭圆的焦点坐标.
习题2. ΔABC 中,BC 的长为6,周长为16,那么顶点A 在怎样的曲线上运动? 5.回顾小结
(1)三种圆锥曲线的定义
(2)三种圆锥曲线的定义式
6.作业布置(1)创新训练(2)思考:课本第25页3、4 表示什么曲线?方程
6|)5()5(|)1(2222=+--++y x y x 表示什么曲线?方程 6)5()5()2(2222=+--++y x y x 表示什么曲线?方程6-)5()5()3( 2222=+--++y x y x 表示什么曲线?方程10)5()5()4( 2222=+--++y x y x 表示什么曲线?方程-10
)5()5()5( 2222=+--++y x y x 表示什么曲线?方程10)5()5()6( 2222=+-+++y x y x 表示什么曲线?方程8)5()5()7( 2
222=+-+++y x y x 表示什么曲线?方程12)5()5()8( 2222=+-+++y x y x。