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圆锥曲线的光学 性质及其应用 历史上第一个考查圆锥曲线的是梅纳库莫斯(公元前375年—325年);大约100年后,阿波罗尼奥更详尽、系统地研究了圆锥曲线。他们两位对圆锥曲线的研究是很实在的:考察不同倾斜角的平面截圆锥其切口所得到的曲线,也就是说如果切口与底面所夹的角小于母线与底面所夹的角,则切口呈现椭圆;若两角相等,则切口呈现抛物线;若前者大于后者,则切口呈现双曲线。并且,阿波罗尼奥还进一步研究了这些圆锥曲线的光学性质,比如椭圆,他发现如果把椭圆焦点F一侧做成镜面,并在F处放置光源,那么经过椭圆镜反射的光线全部通过另一个焦点F。热也和光一样发生反射,所以这时便会被烤焦,这也就是焦点名称的由来。据说这一发现是他在研究椭圆的作法(也就是现行教材中一开始介绍的作法)时得出的。 而圆锥曲线真正从后台走上前台,从学术的象牙塔中进入现实生活的世界里,应归功于德国天文学家开普勒(公元1571年—1630年),开普勒在长期的天文观察及对记录的数据分析中,发现了著名的“开普勒三定律”,其中第一条是:“行星在包含太阳的平面内运动,划出以太阳为焦点的椭圆”,就这样,梅纳库莫斯和阿波罗尼奥出于数学爱好而研究的曲线在近2000年之后于天文学的舞台上登场了。后来哈雷又利用圆锥曲线理论及计算方法准确地预测到哈雷彗星与地球最近点的时刻,1758年在哈雷逝世16年之后,哈雷彗星与地球如期而遇,这引起了全欧洲、乃至全世界的轰动,也进一步推动人们对圆锥曲线研究兴趣的提升。 圆锥曲线的光学性质有大致有三点,即椭圆的光学性质、双曲线的光学性质和抛物线的光学性质。 1:椭圆的光学性质:从椭圆的一个焦点发出的光线或声波在经过椭圆周上反射后,反射都经过椭圆的另一个焦点。(如图1所示) 在圆锥曲线的定义中的定点,之所以称作为焦点,是源于它们的光学上聚焦性质.设一个镜面的轴截面的廓线是椭圆,那么当你把一个射线源置于定点F1处,所有射线通过椭圆反射后,都会集中到另一个定点F2;反过来也是一样(见图7-78).射线集中现象在光学上称为聚焦,因此自然称这两个定点F1,F2为焦点了.椭圆的这种光线特性,常被用来设计一些照明设备或聚热装置.例如在F1处放置一个热源,那么红外线也能聚焦于F2处,对F2处的物体加热. 图1 2:双曲线的光学性质:如果光源或声源放在双曲线的一个焦点F2处,光线或声波射到双曲线靠近F2的一支上,经过反射以后,就从另一个焦点F1处射出来一样。(如图2所示) 双曲线的光学性质同样也有聚焦性质,但它是反向虚聚焦,即置于双曲线一个焦点处的射线源,被双曲线反射后,其反射线的反向延长线,必定经过另一个焦点双曲线这种反向虚聚焦性质,在天文望远镜的设计等方面,也能找到实际应用 图2 3:抛物线的光学性质:从抛物线的焦点发出的光线或声波在经过抛物线周上反射后,反射光线平行于抛物线的对称轴。(如图3所示) 把抛物线看作为一个焦点在无穷远处的“椭圆”,椭圆从一个焦点处发出的射线,聚焦到另一个焦点的椭圆的光学特性,表现在抛物线上,形式就与椭圆大不相同了:设想射线源在位于无穷远处的那个焦点处,无穷远处出发的射线,经抛物线反射后,到达位于有限位置的另一个焦点,但无穷远处出发的射线,在处于有限位置的你看来,只能是平行于对称轴的射线束(例如太阳虽然离开地球很遥远,但毕竟还没有在无穷远处,就这样,我们都已经觉得太阳光线是平行的,而不是像灯泡那样是散射的光线.)因此平行于对称轴的射线经抛物线反射,必定聚焦于焦点(见图7-80).反之把射线源置于抛物线的焦点(它在有限位置处),经抛物线反射后,所有的射线也要聚到在无穷远处的那个焦点去,因此反射射线也只能是平行于对称轴的,即从焦点发出的射线,经抛物线反射后成为平行于对称轴的射线束. 抛物线这种聚焦特性,成为聚能装置或定向发射装置的最佳选择.例如探照灯、汽车大灯等反射镜面的纵剖线是抛物线,把光源置于它的焦点处,经镜面反射后能成为平行光束,使照射距离加大,并可通过转动抛物线的对称轴方向,控制照射方向.卫星通讯像碗一样的接收或发射天线,一般也是以抛物线绕对称轴旋转得到的,把接收器置于其焦点,抛物线的对称轴跟踪对准卫星,这样可以把卫星发射的微弱电磁波讯号射线,最大限度地集中到接收器上,保证接收效果;反之,把发射装置安装在焦点,把对称轴跟踪对准卫星,则可以使发射的电磁波讯号射线能平行地到达卫星的接收装置,同样保证接收效果.最常见的太阳能热水器,它也是以抛物线镜面聚集太阳光,以加热焦点处的贮水器的. 图3 这三个圆锥曲线的光学性质在生活中有着很广泛的应用。 一只小灯泡(图4)发出的光,会分散地射向各方,但把它装在手电筒(图5)里,经适当的调节,就能射出一束比较强的平行光,这是为什么呢? 原因就是手电筒内,在小灯泡后面有一个反光镜,它的形状是抛物面,而它的作用就是能把由焦点发出的光线,以平行光(平行抛物面的轴)射出。探照灯(图6)也是利用这个原理做的。 (图4) (图5) (图6) 再根据光的可逆性,可以设计出用于加热水和食物的太阳灶(图7、图8)。在太阳灶上装有一个可旋转抛物面形的反光镜,当它的轴与太阳光线平行时,太阳光线经反射后集中于焦点处,这一点的温度就会很高。其他如聚光灯、雷达天线、卫星天线、射电望远镜等也都是利用抛物线的光学性质原理制成的。 (图7) (图8) 还有,电影放映机的聚光灯有一个反射镜,它的形状是旋转椭圆面。为了使片门(电影胶片通过的地方)处获得最强的光线,聚光灯泡与片门应分别对应于椭圆的两个焦点处,如下图所示: 由于水波、声波和光波都是波的一种形式,因此有很多类似的性质。如对水波遇到椭圆面、双曲线线面及抛物面的反射情况进行分析: 为了使在展览厅走动的游客们都能听清讲解员的解说,根据圆锥曲线的光学性质及声波的相关原理, 展览厅常设计为椭圆形。 圆锥曲线因其方程简单,线型多变美观,且 具有某些很好的力学性质,因此在建筑方面也不 乏应用;特别是流行于当前的大型薄壳顶棚建筑, 其纵剖线很多就是圆锥曲线. 圆锥曲线的光学性质即椭圆的光学性质、双曲线的光学性质和抛物线的光学性质,它在生活方面有着极其广泛的应用。我们应该不断深入了解和探索它的性质,利用它的性质为人类造福。科学永无止境!
《人是一根能思想的苇草》是帕斯卡尔所做的一篇哲理性文章。 原文人是能思想的苇草[法]帕斯卡尔思想形成人的伟大。 人 只不过是一根苇草,是自然界最脆弱的东西;但他是一根能思想的苇草。用不着整个宇宙都拿起武器来才能毁灭;一口气、一滴水就足以致他死命了。然而,纵使宇 宙毁灭了他,人却仍然要比致他于死命的东西高贵得多;因为他知道自己要死亡,以及宇宙对他所具有的优势,而宇宙对此却是一无所知。 因而,我们全部的尊严就在于思想。正是由于它而不是由于我们所无法填充的空间和时间,我们才必须提高自己。因此,我们要努力好好地思想;这就是道德的原则。 人既不是天使,又不是禽兽;但不幸就在于想表现为天使的人却表现为禽兽。 思想——人的全部的尊严就在于思想。 因此,思想由于它的本性,就是一种可惊叹的、无与伦比的东西。它一定得具有出奇的缺点才能为人所蔑视;然而它又确实具有,所以再没有比这更加荒唐可笑的事了。思想由于它的本性是何等的伟大啊!思想又由于它的缺点是何等的卑贱啊! 然而,这种思想又是什么呢?它是何等的愚蠢啊! 人的伟大之所以为伟大,就在于他认识自己可悲。一棵树并不认识自己可悲。 因此,认识(自己)可悲乃是可悲的;然而认识我们之所以为可悲,却是伟大的。 这一切的可悲其本身就证明了人的伟大。它是一位伟大君主的可悲,是一个失了位的国王的可悲。生平简介帕斯卡是法国著名的数学家、物理学家、哲学家和散文家。 1623年6月19日诞生于法国多姆山省克莱蒙费朗城。帕斯卡没有受过正规的学校教育。他4岁时母亲病故,由受过高等教育、担任政府官员的父亲和两个姐姐负责对他进行教育和培养。他父亲是一位受人尊敬的数学家,在其精心地教育下,帕斯卡很小时就精通欧几里得几何,他自己独立地发现出欧几里得的前32条定理,而且顺序也完全正确。12岁独自发现了“三角形的内角和等于180度”后,开始师从父亲学习数学。1631年帕斯卡随家移居巴黎。父亲发现帕斯卡很有出息,在他16岁那年,满心喜欢地带他参加巴数学家和物理学家小组(法国巴黎科学院的前身)的学术活动,让他开开眼界,17岁时帕斯卡写成了数学水平很高的《圆锥截线论》一文,这是他研究德扎尔格关于综合射影几何的经典工作的结果。 1641年帕斯卡又随家移居鲁昂。1642年到1644年间帮助父亲做税务计算工作时,帕斯卡发明了加法器,这是世界上最早的计算器,现陈列于法国博物馆中。1610年他接受了宗教教义,但仍致力于科学实验活动,到1653年之间,帕斯卡集中精力进行关于真空和流体静力学的研究,取得了一系列重大成果。1647年重返巴黎居住。他根据托里拆利的理论,进行了大量的实验,1647年的实验曾轰动整个巴黎,他自己说:他的实验根本指导思想是,反对“自然厌恶真空”的传统观念。1647年到1648年,他发表了有关真空问题的论文。1648年帕斯卡设想并进行了对同一地区不同高度大气压强测量的实验,发现了随着高度降低,大气压强增大的规律。在这几年中,帕斯卡在实验中不断取得新发现,并且有多项重大发明,如发明了注射器、水压机,改进了托里拆利的水银气压计等。1649年到1651年,帕斯卡同他的合作者皮埃尔(Perier)详细测量同一地点的大气压变化情况,成为利用气压计进行天气预报的先驱。1651拥帕斯卡开始总结他的实验成果,到1654年写成了《液体平衡及空气重量的论文集》,1663年正式出版。此后帕斯卡转入了神学研究,1655年他进入神学中心披特垒阿尔。他从怀疑论出发,认为感性和理性知识都不可靠,从而得出信仰高于一切的结论。 1662年8月19日帕斯卡逝世,终年39岁。后人为纪念帕斯卡,用他的名字来命名压强的单位,简称“帕”。 研究领域帕斯卡的成就是多方面的。他在数学和物理学方面所做出的贡献,在科学史上占有极其重要的地位。 帕斯卡的数学造诣很深。除对概率论等方面有卓越贡献外,最突出的是著名的帕斯卡定理--他在《关于圆锥曲线的论文》中提出的。帕斯卡定理是射影几何的一个重要定理,即“圆锥曲线内接六边形其三对边的交点共线”。 在代数研究中,他发表过多篇关于算术级数及二项式系数的论文,发现了二项式展开式的系数规律,即著名的“帕斯卡三角形”。(在我国称“杨辉三角形”),他与费马共同建立了概率论和组合论的基础,并得出了关于概率论问题的一系列解法。他研究了摆线问题,得出了不同曲线面积和重心的一般求法。他计算了三角函数和正切的积分,最早引入了椭圆积分。 帕斯卡在物理学方面的研究中也是功绩卓著。其最重要的成果是于1653年首次提出了“帕斯卡定律”。定律指出:“加在密闭流体任一部分的压强,必然按照其原来的大小由流体向各个方向传递。”现代的一切应用着的液压机械,都是帕斯卡定律的具体应用,尤其是近些年来,液压科学又以更崭新的面貌应用于现代科学技术之中。作品1、1639年,他发表了一篇出色的数学论文《论圆锥曲线》 2、他撰写的哲学名著《思想录》 3、帕斯卡发现了大气压强随着高度的规律。他不仅重复了托里拆利实验,而且验证了他自己的推论:既然大气 压力是由空气重量产生的,那么在海拔越高的地方,玻璃管中的液柱就应该越短。 4、《致外省人书》 5、1641年,帕斯卡发明了加法器 6、《关于圆锥曲线的论文》 帕斯卡尔名言·“人只不过是一根苇草,是自然界最脆弱的东西,但他是一棵能思想的苇草。要摧毁他,无须全宇宙都武装起来,一股气,一滴水,都能够致他死命。但是在宇宙摧毁他时,人依然比摧毁者高贵,因为他知道自己死,知道宇宙比他占便宜;而宇宙却毫不知道。……我们全部的尊严就在于思想。 ”·“我们不可能真正爱上一个人,爱上的永远只是人的属性!” ·“人应该诗意地栖居在大地上,这是人类的一种追求一种理想。”·人生来为了思想,因而他无时不在思想;但是纯粹的思想却使人疲倦并大伤元气,尽管如果人总能坚持思想就会使他很幸福。这是一种他无法适应的单调生活。他需要骚动和行动,就是说他有时必须被他自己心中感受到的,其源泉如此活泼、如此深刻的激情所骚动。 ·最适合于人的激情,是爱和野心,它们包含着许多其他的激情。它们几乎不联结成一体,然而人们常把它们连结起来,但是即使不说它们互相毁灭,它们也是互相削弱的。 ·不管心灵多么广阔,人只能承受一种伟大的激情,所以当爱和野心相遇时,它们的伟大只有它们各自单独出现时的一半。 ·我甚至不愿知道在我以前还有别的人。 ·人的灵魂有两个入口:一是理智、一是意志。 关于本文核心思想 思想形成人的伟大,即为:人之伟大源于他有思想。
圆锥曲线问题是高中数学教学的重、难点。你知道怎么写有关圆锥曲线的小论文吗?下面我给你分享高中数学圆锥曲线论文,欢迎阅读。
高中数学圆锥曲线论文篇一:高中数学圆锥曲线的教学研究
圆锥曲线问题是高中数学教学的重、难点.每年的高考中,都会涉及圆锥曲线问题,出题形式多样,既有分值较低的选择题和填空题,也有分值很高的大题.但是学生的得分率普遍不高.圆锥曲线教学的综合性和系统性强.这不仅要求学生理解最基本的知识点,提高运算的速度和准确性,还要求学生能够灵活运用数形结合的方法,找到解题的突破口,化简变形,准确解题.本文主要分析研究高中数学圆锥曲线的教学现状及其相应的对策.
一、高中数学圆锥曲线教学现状
1.从教师角度分析
高中数学教学大纲中对圆锥曲线的教学目标、重难点知识的说明非常清楚.大多数教师都明白圆锥曲线的重要性,而且在课堂上讲解圆锥曲线知识点和解题思路的时候很清晰.不过,学生数学基础是有差异的.对于圆锥曲线的内容,有的学生接受起来容易,有的学生接受起来比较困难.这就要求教师在教学过程中要注重培养学生的学习兴趣,不能单凭过去的教学经验.圆锥曲线经常会用到数形结合思想,有的教师在教学时会告诉学生要运用数形结合的方法,但没有清楚地告诉学生是如何想到用这种解题思想的.教师应当让学生知其然,也要让学生知其所以然.很多学生做不到举一反三,就是因为在学习圆锥曲线知识的时候教师看重结果的正确而忽视了解题思路的理解.
考虑到圆锥曲线知识在高考中所占的比重较大,几乎每一年的高考题中都会有所涉及.因而,在教学过程中教师应当有意识地渗透,让学生清楚圆锥曲线知识学习的重要意义;圆锥曲线与向量、概率等其他模块的数学知识有密切的关系.在教学过程中,教师也要重视学生其他模块数学知识的掌握,从宏观角度提高圆锥曲线教学的效率.
2.从学生角度分析
圆锥曲线的学习对学生的数学运算能力、推理能力、逻辑思维能力等各种数学能力的要求都非常高,对于很多学生来说,圆锥曲线学习起来的难度较大.有的学生对这部分知识有畏惧心理,思想上的负担导致学习的困难加大;有的学生学习方法落后,在学习过程中,只是记忆圆锥曲线的相关概念、结论,或者模仿教材和教师的解题思路,但并没有真正理解概念、结论的意义,没有掌握知识之间内在的关联,尤其是综合运用知识的能力不够,不会举一反三.圆锥曲线的题型有很多种,教师在课堂上一般会对每一种题型都进行详细的讲解,但是有的学生没有及时总结或者总结的时候流于形式,导致在考试中遇到圆锥曲线方面的题目失分.
二、提升高中数学圆锥曲线教学效率的措施
1.培养学生学习圆锥曲线的兴趣
众所周知,兴趣是最好的老师.学生只有真正热爱圆锥曲线的学习,才能事半功倍.所以,教师在圆锥曲线的教学中应当运用有效的方法激发学生的学习兴趣.比如在课堂教学中,教师可以创设问题情境作为课堂导入.学生都在新闻上了解过人造地球卫星运转轨道,教师可以以此为切入点引入圆锥曲线的知识.学生发现了圆锥曲线知识在生活中的运用,学习兴趣就会大大提升.
2.教师要重视演示数学知识的形成过程
考试中的选择题和填空题不必要求学生将解题过程详细呈现出来,不管用何种解题方法,只要结果正确就可以.但是对于试卷中的大题,解题过程相当重要,清晰明了的解题过程是得分的关键,尤其是圆锥曲线的大题解题过程更是如此.因而,教师在进行圆锥曲线的教学时,不能只重视结果,而是应当重视从多方面来讲解解题步骤,通过清晰的演示让学生掌握圆锥曲线的知识.比如圆锥曲线中“多动点”的问题,很多学生不知如何理解,这时教师应当进行演示,让学生知道怎样运用参数求解法、怎样画图等.
3.坚持学生的主体地位
教学活动中,教师是引领者,学生是主体,任何情况下学生的主体地位都不能被削弱.当学生学习圆锥曲线的知识遇到问题的时候,教师要认真解答;教学过程中,教师要了解学生的认知规律,鼓励学生探索,让学生带着浓厚的兴趣融入课堂;教师应当多肯定、赞扬学生,提高学生学习的主动性和积极性.有的圆锥曲线的题目,不只有一种解题方法,对于这些题目,教师应当培养学生自主探究的能力,比较不同的解题方法,在考试中运用准确性和解题速度都高的方法.
三、结语
高中圆锥曲线的难度较大,教师在教学的时候要把握好重难点,循序渐进,切忌急于求成,保证学生夯实基础的前提下,提高难度.圆锥曲线教学过程中要因材施教,结合学生的接受能力来规划教学的进度和难易程度,对于学生提出的问题,教师要耐心认真的解答.教师还应注重培养学生的数形结合思想,从而提高圆锥曲线教学的效率.
高中数学圆锥曲线论文篇二:圆锥曲线学习中的思考
【摘 要】 根据教学中遇到的问题,尝试运用数学教育心理学的有关知识分析学生在学习椭圆时的问题和特点,分析产生的可能原因,根据这些特点将其迁移到双曲线的学习过程中。
【关键词】 椭圆;双曲线;相似性质
学生在学习椭圆和双曲线时,教师可能会更多的关注学生在学习中普遍存在的问题,虽然这些问题是导致学生学习困难的因素之一,但我觉得,因为这些问题在学生中比较普遍,也可以认为是他们学习这部分知识时所表现出的一种共性。归纳起来主要有以下几点:
1、对椭圆的第一定义记忆太深刻,甚至有些机械化,以至于对后面将要讲的双曲线第一定义记忆不清,容易忘记“绝对值”的作用,或者说对“双曲线的一支”还是“两支”深感困惑。
2、在推导椭圆的标准方程时,因为用到二次平方,虽然没有任何技巧性,但因为运算量大,学生就感觉难度很大,我曾经统计过将近有一半的学生自己当堂无法推导出结果。
3、对教材中最后要求的标准形式有些困惑,因为二次平方后出现的是整式形式,这应该说是比较好的形式了,为什么还要画蛇添足,写成分式的形式呢?
4、研究椭圆的几何性质时,学生会感觉发现容易,结论漂亮,但记忆困难,变化多端,运用时想不起来,就是想起来了,也不知道该用哪一条性质,不能灵活应用,甚至有的学生感觉太神奇,摸不着。
5、在学了双曲线之后,学生能发现椭圆与双曲线之间的关系比较密切,有关椭圆和双曲线的计算问题在解决过程中也有类似之处,但普遍感觉双曲线比椭圆难度大很多。
我在接受本科教育时虽然学习过一些有关公共教育学和心理学的基本知识,但对教育心理学领域几乎没有接触。2010年在北京师范大学学习,院方给我们新疆班的教师们开了“数学教育心理学”这门课,时间很短,课时紧张,我也学的比较肤浅。但我还是想借助数学教育心理学的有关知识来尝试分析一下以上的问题。
首先,有关椭圆的第一定义与双曲线的第一定义。
“定义”属于概念的教学,“数学教育心理学”中有关“概念”的理解是:概念是指哲学、逻辑学、心理学等许多学科的研究对象。概念通常包括四个方面:概念的名称、定义、例子和属性。由于数学的研究对象是事物的数量关系和空间形式,而这种关系和形式脱离了事物的具体属性,因此,数学概念有与此相对应的特点。学生的认知结构处于发展过程之中,他们的数学认知结构比较具体而简单、数学知识比较贫乏,在学习新的数学知识时,作为“固着点”的已有知识往往很少或者不具备。
比如:学生在初中学习过圆的定义是“平面内到顶点的距离等于定长的点的轨迹”,此时涉及到的定点只有一个,定长就是所谓的“半径”。而椭圆和双曲线的第一定义中涉及到的定点有两个,并且还有“距离之和”与“距离之差的绝对值”的问题。由圆的图形容易联想到椭圆,但双曲线就比较困难。虽然初中学习过反比例函数,但这个内容也是难点,不太容易和双曲线联系起来。其实,这就是所谓的“经验”,它是概念学习的影响因素之一。
其次,有关用二次平方法化简方程。
在推导椭圆和双曲线的标准方程时,“化简”是必须要过的一关,在这一过程中,用到“二次平方法”以达到去除根号的目的。这种方法应该是学生必备的一种数学技能。
数学技能是从数学知识掌握到数学能力形成和发展的中心环节,它分为“智慧技能”和“动作技能”,而“运算技能”是指能正确运用各种概念、公式、法则进行数学运算,做代数变换等。在此过程中正确运用“数学符号语言”也是必不可少的。在数学学习过程中,数学技能的形成非常重要,数学技能以数学知识的学习为载体,通过实际操作获得动作经验而逐渐形成。
根据学生的学习经历,以往接触比较多的是一次方程,比较复杂的二次函数也只是在一个字母中出现了二次方。但椭圆的方程中,x、y的次数都是二次,从形式上看就比较难,学生在心理接受程度上难。加之,学生虽然会用平方法去根式,但局限在一次平方,像这样的二次平方法不太适应,甚至怀疑自己做错了。另外,由于我们学校是自治区重点中学,生源相对来说比较好,教师在授课时对学生的基础和能力估计过高也是一个不容忽视的因素。
最后,椭圆与双曲线的相关性质。
在教学中我发现,因为椭圆和双曲线的第一定义、第二定义都有类似的部分,学生已经能够感觉到二者的几何性质应该也有相似的地方。我也试图用椭圆的几何性质引导学生类比得出双曲线的相关性质,引导学生的思维自发的“迁移”,但对于那些比较简单的、一般的性质学生可以自行推出。比如:椭圆中的特殊三角形、椭圆的焦半径、椭圆的通径等。而对于稍微复杂一些的性质,学生就有些束手无策了。
通过数学教育心理学的学习,我发现数学学习的迁移不是自动发生的,它受制于许多因素,其中最主要的有数学学习材料的因素、数学活动经验的概括水平以及数学学习定势。
1、迁移需要对新旧学习中的经验进行分析、抽象,概括其中共同的经验成分才能实现,因此,数学学习材料在客观上要有相似性。心理学的研究表明,相似程度的大小决定着迁移效果和范围的大小。
例如:椭圆和双曲线的定义中都有两个定点和一个定长,由这些条件推导出的有关椭圆特殊三角形和焦半径公式的相关性质,学生就比较容易类推到双曲线的,还有可能在焦半径的公式中发现:椭圆的焦半径公式只有一个,而双曲线要根据具体情况(左、右支;上、下支)区别对待。
又如:椭圆的几何性质中有一条是:设过椭圆焦点F作直线与椭圆相交P、Q两点,A为椭圆长轴上一个顶点,连结AP和AQ分别交相应于焦点F的椭圆准线于M、N两点,则MF⊥NF;这条性质从叙述上比较长,学生可能直觉上认为推不出双曲线的类似性质。实际上,只要教师给学生一些勇气,鼓励他们大胆猜想,容易得出:设过双曲线焦点F作直线与双曲线相交P、Q两点,A为双曲线长轴上一个顶点,连结AP和AQ分别交相应于焦点F的双曲线准线于M、N两点,则MF⊥NF。再作出图形证明即可。可以说,椭圆和双去想的这条性质相似程度极高。 2、数学学习的迁移是一种学习中习得的数学活动经验对另一种学习的影响,也就是已有经验的具体化与新课题的类化过程或新、旧经验的协调过程。因此,概括水平越低,迁移范围越小,效果越差;反之,迁移的可能性就越大,效果也越好。
例如:在探究椭圆的几何性质中有一条是:以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相离;学生类比这条性质,可以得到双曲线以焦点弦PQ为直径的圆可能必与对应准线存在着某种关系。而圆与直线的位置关系不外乎有三种:相交、相离、相切。判断圆与直线的位置关系有两种常用的方法:一是用点到直线的距离判断;一种是用方程的根的情况判断。这些知识和技能学生是具备的,因此不难得出双曲线的相关性质,即:以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相交。
3、定势现象是一种预备性反应或反应的准备,它是在连续活动中发生的。在活动过程中,先前活动经验为后面的活动形成一种准备状态。它使学生倾向于在学习时以一种特定的方式进行反应。由于定势是关于选择活动方向的一种倾向性,因此对迁移来说,定势的影响既可以起促进作用也可以起阻碍作用。
例如:在椭圆的概念中说的是到两定点的距离之和为定长的点的轨迹,而双曲线则是到两定点的距离之差的绝对值为定长的点的轨迹。由于思维定势,容易把“绝对值”忘掉,从而丢失一支双曲线。
鉴于本人所学有限,分析的可能不是很准确,我会在今后的教学中反复思考,逐步改进。
通过以上的分析,我认为:椭圆和双曲线的相关知识有许多共同的切入点,根据学生的学习特点,要抓准这些相似点,教师除了丰富的教学经验外,如果还能运用一定的心理学知识,找到学生学习时的心理活动,可能会带来更好的教学效果。
在全国推进素质教育的今天,在新一轮国家基础教育课程改革实施之际,只关注教师“如何教”的问题显然已经远远不够,于是,对新的教材与学生新的学习方式的研究与探讨就显得十分迫切与必要。只有充分发挥数学教育的功能,全面提高年轻一代的数学素养,每一位数学教师才能为提高全民族素质,造就一代高质量的新型人才贡献自己的一份力量。
参考文献
[1]曹才翰,章建跃.数学教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2007.
[2]朱文芳.中学生数学学习心理学[M].浙江教育出版社,2005.
[3] ISBN978-7-107-18662-2,数学[S].人民教育出版社,2008.
高中数学圆锥曲线论文篇三:浅谈高考圆锥曲线中的存在性问题
摘 要:在新课标、新考纲和新考试说明的精神指导下,高考数学科解析几何试题与以往大纲课程背景下考查形式和内容,有了显著的变化,这些试题不论在考试评价、命题研究还是高考复习,都成为专家、教师探讨的重点、热点,也是高考命题改革的一块试验田.本文通过对近几年高考数学解析几何试题存在性问题的探究来揭示这些试题是如何贯彻课程标准,反应考试说明的意图,进而思考教师在解析几何的教学与高三复习策略。
关键词:课程标准 数学高考 解析几何 存在性问题 思考
前言
最近几年的高考试题中,存在性问题出现的频率非常高,存在性问题是一种具有开放性和发散性的问题,此类题目的条件和结论不完备,要求学生结合已有的条件进行观察、分析、比较和概括,它对数学思想、数学意识及综合运用数学方法的能力有较高的要求,特别是在解析几何第二问中经常考到“是否存在这样的点”的问题,也就是是否存在定值定点定直线定圆的问题。希望能够为老师的教学、高考复习提供有益的思考.[1]
一、是否存在这样的常数
例1:(2009福建理)已知AB分别为曲线 与轴的左、右两个交点,直线I过点B,且与X轴垂直,S为I上异于点B的一点,连结AS交曲线C于点T.
(Ⅰ)若曲线C为半圆,点T为圆弧AB的三等分点,试求出点S的坐标;
(II)如图,点M是以SB为直径的圆与线段TB的交点,试问:是否存在a,使得O,M,S三点共线?若存在,求出a的值,若不存在,请说明理由.
二、是否存在这样的点
【命题立意】:第二问难度较大,是一个探究性的开放试题,判断是否存在满足题设的定点.解决此题要突破两个关键:一是由图形的几何特征,判断出若定点存在,则必在 轴上,二是,题设要求“以PQ为直径的圆恒过点M”应转化为“ 对满足一定关系的m,k恒成立”,这里一定关系是指l与椭圆相切 . 本题主要考查运算求解能力、推理论证力,考查化归与转化思想、数形结合思想、特殊与一般的思想.本题的亮点是体现代数方法对解决几何问题的作用,同时体现图形的几何性质对代数运算的方向和运算量的减小的作用,在推理论证上,体现不同思维方式引发不同的解题方法,对区分不同数学思维层次的学生有很好的作用.
三、是否存在这样的直线
【命题立意】:第二问是开放性问题,判断满足题设的直线是否存在从逻辑思维的角度考虑,假设直线l存在,则l应满足三个条件① (可求k);②l与椭圆有公共点(可建立k与b的不等关系);③l与OA的距离等于4(可建立k与b的相等关系),而确定一条直线只需两个条
件即可.因此,可利用l满足其中两个条件求出,再检验是否满足第三个条件,从而得出l是否存在.这样,本题有多种不同的解法.本题主要考查运算求解能力、推理论证能力,考查函数与方程思想、数形结合思想、化归与转化思想.本题的亮点是,背景学生熟悉,试题入口宽,可以用不同的想法和解法解决,使不同思维方式的学生都能做题,提供给学生充分展示自己的平台.[3]
四、是否存在这样的圆
【命题立意】:本题属于探究是否存在的问题,主要考查了椭圆的标准方程的确定,直线与椭圆的位置关系直线与圆的位置关系和待定系数法求方程的方法,能够运用解方程组法研究有关参数问题以及方程的根与系数关系
结束语:1.从教学的角度思考:在教学中要扎扎实实地讲好直线、圆、圆锥曲线及其几何性质等基础知识.教学中要学生先通过画图,直观地理解要解决的几何问题的几何意义,再转化为代数问题求解,通过这个过程学生很容易体会数形结合的思想,体会解析几何的方法;在研究圆锥曲线时,弄清楚曲线方程和参变量的几何意义是第一位的,在此基础上,运用代数方程的方法解决几何问题,在解决几何问题之后,要回到几何意义的理解上.几何是解决问题的出发点也是问题解决之后的落脚点,要避免让学生陷入代数的恒等变形而不理解其几何含义.在分析问题、解决问题中要突出几何要素,注重几何要素的代数化,要在几何要素的引导下进行代数的恒等变形,要让几何图形帮助我们思考问题、确定恒等变形的方向、简化计算,体会几何直观给我们带来的好处.
2.从高三复习备考的角度思考:①认真研读《考试大纲》、《考试说明》明确高考对解析几何基础知识、基本技能、基本思想、基本方法的要求,使复习工作有的放矢;②重视解决解析几何问题通法的训练.从试题分析中可以看出,直线方程、圆的方程,圆锥曲线的方程和基本性质(基本量)是重点考查的知识点,一定要熟悉基本方法,而直线与圆锥曲线的位置关系及其引发的各类问题是主观题的考查热点,要通过典型例题的操作、讲解,帮助学生总结解题思路,思考策略和通行通法,此外,要注意解析几何与其他数学内容的交汇,加强知识整体性的认知,锻炼学生在对参数的运算处理和面对繁杂的数学式子变形时应有的沉着心理和坚强毅力;
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中数学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社2003
[2福建省教育考试院编.2012年普通高等学校招生全国统一考试福建省数学考试说明[M].福建:福建教育出版社2012
[3]王尚志.数学教学研究与案例[M].北京:高等教育出版社2006
圆锥曲线的光学 性质及其应用 历史上第一个考查圆锥曲线的是梅纳库莫斯(公元前375年—325年);大约100年后,阿波罗尼奥更详尽、系统地研究了圆锥曲线。他们两位对圆锥曲线的研究是很实在的:考察不同倾斜角的平面截圆锥其切口所得到的曲线,也就是说如果切口与底面所夹的角小于母线与底面所夹的角,则切口呈现椭圆;若两角相等,则切口呈现抛物线;若前者大于后者,则切口呈现双曲线。并且,阿波罗尼奥还进一步研究了这些圆锥曲线的光学性质,比如椭圆,他发现如果把椭圆焦点F一侧做成镜面,并在F处放置光源,那么经过椭圆镜反射的光线全部通过另一个焦点F。热也和光一样发生反射,所以这时便会被烤焦,这也就是焦点名称的由来。据说这一发现是他在研究椭圆的作法(也就是现行教材中一开始介绍的作法)时得出的。 而圆锥曲线真正从后台走上前台,从学术的象牙塔中进入现实生活的世界里,应归功于德国天文学家开普勒(公元1571年—1630年),开普勒在长期的天文观察及对记录的数据分析中,发现了著名的“开普勒三定律”,其中第一条是:“行星在包含太阳的平面内运动,划出以太阳为焦点的椭圆”,就这样,梅纳库莫斯和阿波罗尼奥出于数学爱好而研究的曲线在近2000年之后于天文学的舞台上登场了。后来哈雷又利用圆锥曲线理论及计算方法准确地预测到哈雷彗星与地球最近点的时刻,1758年在哈雷逝世16年之后,哈雷彗星与地球如期而遇,这引起了全欧洲、乃至全世界的轰动,也进一步推动人们对圆锥曲线研究兴趣的提升。 圆锥曲线的光学性质有大致有三点,即椭圆的光学性质、双曲线的光学性质和抛物线的光学性质。 1:椭圆的光学性质:从椭圆的一个焦点发出的光线或声波在经过椭圆周上反射后,反射都经过椭圆的另一个焦点。(如图1所示) 在圆锥曲线的定义中的定点,之所以称作为焦点,是源于它们的光学上聚焦性质.设一个镜面的轴截面的廓线是椭圆,那么当你把一个射线源置于定点F1处,所有射线通过椭圆反射后,都会集中到另一个定点F2;反过来也是一样(见图7-78).射线集中现象在光学上称为聚焦,因此自然称这两个定点F1,F2为焦点了.椭圆的这种光线特性,常被用来设计一些照明设备或聚热装置.例如在F1处放置一个热源,那么红外线也能聚焦于F2处,对F2处的物体加热. 图1 2:双曲线的光学性质:如果光源或声源放在双曲线的一个焦点F2处,光线或声波射到双曲线靠近F2的一支上,经过反射以后,就从另一个焦点F1处射出来一样。(如图2所示) 双曲线的光学性质同样也有聚焦性质,但它是反向虚聚焦,即置于双曲线一个焦点处的射线源,被双曲线反射后,其反射线的反向延长线,必定经过另一个焦点双曲线这种反向虚聚焦性质,在天文望远镜的设计等方面,也能找到实际应用 图2 3:抛物线的光学性质:从抛物线的焦点发出的光线或声波在经过抛物线周上反射后,反射光线平行于抛物线的对称轴。(如图3所示) 把抛物线看作为一个焦点在无穷远处的“椭圆”,椭圆从一个焦点处发出的射线,聚焦到另一个焦点的椭圆的光学特性,表现在抛物线上,形式就与椭圆大不相同了:设想射线源在位于无穷远处的那个焦点处,无穷远处出发的射线,经抛物线反射后,到达位于有限位置的另一个焦点,但无穷远处出发的射线,在处于有限位置的你看来,只能是平行于对称轴的射线束(例如太阳虽然离开地球很遥远,但毕竟还没有在无穷远处,就这样,我们都已经觉得太阳光线是平行的,而不是像灯泡那样是散射的光线.)因此平行于对称轴的射线经抛物线反射,必定聚焦于焦点(见图7-80).反之把射线源置于抛物线的焦点(它在有限位置处),经抛物线反射后,所有的射线也要聚到在无穷远处的那个焦点去,因此反射射线也只能是平行于对称轴的,即从焦点发出的射线,经抛物线反射后成为平行于对称轴的射线束. 抛物线这种聚焦特性,成为聚能装置或定向发射装置的最佳选择.例如探照灯、汽车大灯等反射镜面的纵剖线是抛物线,把光源置于它的焦点处,经镜面反射后能成为平行光束,使照射距离加大,并可通过转动抛物线的对称轴方向,控制照射方向.卫星通讯像碗一样的接收或发射天线,一般也是以抛物线绕对称轴旋转得到的,把接收器置于其焦点,抛物线的对称轴跟踪对准卫星,这样可以把卫星发射的微弱电磁波讯号射线,最大限度地集中到接收器上,保证接收效果;反之,把发射装置安装在焦点,把对称轴跟踪对准卫星,则可以使发射的电磁波讯号射线能平行地到达卫星的接收装置,同样保证接收效果.最常见的太阳能热水器,它也是以抛物线镜面聚集太阳光,以加热焦点处的贮水器的. 图3 这三个圆锥曲线的光学性质在生活中有着很广泛的应用。 一只小灯泡(图4)发出的光,会分散地射向各方,但把它装在手电筒(图5)里,经适当的调节,就能射出一束比较强的平行光,这是为什么呢? 原因就是手电筒内,在小灯泡后面有一个反光镜,它的形状是抛物面,而它的作用就是能把由焦点发出的光线,以平行光(平行抛物面的轴)射出。探照灯(图6)也是利用这个原理做的。 (图4) (图5) (图6) 再根据光的可逆性,可以设计出用于加热水和食物的太阳灶(图7、图8)。在太阳灶上装有一个可旋转抛物面形的反光镜,当它的轴与太阳光线平行时,太阳光线经反射后集中于焦点处,这一点的温度就会很高。其他如聚光灯、雷达天线、卫星天线、射电望远镜等也都是利用抛物线的光学性质原理制成的。 (图7) (图8) 还有,电影放映机的聚光灯有一个反射镜,它的形状是旋转椭圆面。为了使片门(电影胶片通过的地方)处获得最强的光线,聚光灯泡与片门应分别对应于椭圆的两个焦点处,如下图所示: 由于水波、声波和光波都是波的一种形式,因此有很多类似的性质。如对水波遇到椭圆面、双曲线线面及抛物面的反射情况进行分析: 为了使在展览厅走动的游客们都能听清讲解员的解说,根据圆锥曲线的光学性质及声波的相关原理, 展览厅常设计为椭圆形。 圆锥曲线因其方程简单,线型多变美观,且 具有某些很好的力学性质,因此在建筑方面也不 乏应用;特别是流行于当前的大型薄壳顶棚建筑, 其纵剖线很多就是圆锥曲线. 圆锥曲线的光学性质即椭圆的光学性质、双曲线的光学性质和抛物线的光学性质,它在生活方面有着极其广泛的应用。我们应该不断深入了解和探索它的性质,利用它的性质为人类造福。科学永无止境!
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附件10:论文(设计)管理表一 昌吉学院本科毕业论文(设计)开题报告论文(设计)题目 圆锥曲线切线的几个性质及其应用探究系(院) 数学与应用数学 专业班级 09级数本(2)班 学科 理科学生 姓名 成骏 指导教师 姓名 徐权年学号 0925809070 职称 教授一、 选题的根据(1、内容包括:选题的来源及意义,国内外研究状况,本选题的研究目标、内容创新点及主要参考文献等。2、撰写要求:宋体、小四号。)1.选题的来源及意义圆锥曲线是平面解析几何的核心内容,又是高中数学的重点和难点,因而成为高考中必不可少的考查内容。圆锥曲线的主要内容之一是圆锥曲线切线的相关问题,课本中虽然没有对该类问题进行深入探究。但在考试中却常常出现与圆锥曲线切线相关的题目。而国内外的参考文献中涉及到这方面的研究大都只给出抽象的性质和证明,很少给出性质的相关应用,实际处理具体问题时学生难于灵活运用这些性质,因此,本选题具有十分重要的实际价值和意义2.国内外研究状况从目前参考道德文献资料中所了解的信息看,对圆锥曲线切线的性质,近几年研究者们从各自的角度出发,进行了一定的探讨,得到一系列结果。比如:在《圆锥曲线的一个性质的证明与推广》一文中张留杰得出了准线上任意一点与焦点弦的两端点,焦点弦所在直线的斜率之间的关系的性质:在《圆锥曲线切点弦的一个性质》一文中周伟林得出了圆锥曲线切点弦的共通性质:在《圆锥曲线的一个几何特征》一文中黄堰创得出了圆锥曲线的切线,对称轴以及顶点在圆锥曲线上的三角形的内在性质:在《圆的重要性质在圆锥曲线上的推广》一文中吴翔雁得出了切线长的性质:在《圆锥曲线的一个性质》一文中张家瑞得出了切线,割线间的关系的性质:在《圆锥曲线的一个性质及应用》一文中潘德党得出了圆锥曲线的焦点,准线与切线三者间的位置关系的性质及应用:在《高中几何学习指导》一文中李铭祺得出了切线长相等的性质等等。3.研究目标通过探讨从圆锥曲线外一点向圆锥曲线引两条切线以及割线,引一条切线和过该点的法线的相关性质及应用,揭示圆锥曲线隐藏的统一特性。4.本文创新点在现有的参考文献的基础上,通过从圆锥曲线外一点向圆锥曲线引两条切线以及割线,引一条切线和过该点的法线,对圆锥曲线切线进行研究,得到了圆锥曲线切线的5个性质并加以应用,以揭示圆锥曲线切线隐藏的统一性质。5.主要参考文献[1]郑观宝.圆锥曲线的一个公共性
1640年,帕斯卡发表了《略论圆锥曲线》的论文,引出了400多条推论,提出了被笛沙格称为神秘的六边形的射影几何基本定理,作出了自阿波罗尼以来关于圆锥曲线的最重要研究。这个以帕斯卡的名字命名的几何定理很简洁;若一个六边形内接于一圆(更一般是圆锥曲线),则每两条对边相交而得到三个点,它们在同一条直线上。也可以说,如果圆内接六边形的三对对边所在直线分别相交,那么三个交点必定共线。数学史家认定,单就这一个定理,就足以让帕斯卡流芳百世。的确,这时的帕斯卡不过刚刚十六七岁。当时著名的大数学家笛卡尔读到论文时,不敢相信这么重要的定理竟然出自一个少年,他摇头说:“17岁的少年不会发现这个定理!”
圆锥曲线问题是高中数学教学的重、难点。你知道怎么写有关圆锥曲线的小论文吗?下面我给你分享高中数学圆锥曲线论文,欢迎阅读。
高中数学圆锥曲线论文篇一:高中数学圆锥曲线的教学研究
圆锥曲线问题是高中数学教学的重、难点.每年的高考中,都会涉及圆锥曲线问题,出题形式多样,既有分值较低的选择题和填空题,也有分值很高的大题.但是学生的得分率普遍不高.圆锥曲线教学的综合性和系统性强.这不仅要求学生理解最基本的知识点,提高运算的速度和准确性,还要求学生能够灵活运用数形结合的方法,找到解题的突破口,化简变形,准确解题.本文主要分析研究高中数学圆锥曲线的教学现状及其相应的对策.
一、高中数学圆锥曲线教学现状
1.从教师角度分析
高中数学教学大纲中对圆锥曲线的教学目标、重难点知识的说明非常清楚.大多数教师都明白圆锥曲线的重要性,而且在课堂上讲解圆锥曲线知识点和解题思路的时候很清晰.不过,学生数学基础是有差异的.对于圆锥曲线的内容,有的学生接受起来容易,有的学生接受起来比较困难.这就要求教师在教学过程中要注重培养学生的学习兴趣,不能单凭过去的教学经验.圆锥曲线经常会用到数形结合思想,有的教师在教学时会告诉学生要运用数形结合的方法,但没有清楚地告诉学生是如何想到用这种解题思想的.教师应当让学生知其然,也要让学生知其所以然.很多学生做不到举一反三,就是因为在学习圆锥曲线知识的时候教师看重结果的正确而忽视了解题思路的理解.
考虑到圆锥曲线知识在高考中所占的比重较大,几乎每一年的高考题中都会有所涉及.因而,在教学过程中教师应当有意识地渗透,让学生清楚圆锥曲线知识学习的重要意义;圆锥曲线与向量、概率等其他模块的数学知识有密切的关系.在教学过程中,教师也要重视学生其他模块数学知识的掌握,从宏观角度提高圆锥曲线教学的效率.
2.从学生角度分析
圆锥曲线的学习对学生的数学运算能力、推理能力、逻辑思维能力等各种数学能力的要求都非常高,对于很多学生来说,圆锥曲线学习起来的难度较大.有的学生对这部分知识有畏惧心理,思想上的负担导致学习的困难加大;有的学生学习方法落后,在学习过程中,只是记忆圆锥曲线的相关概念、结论,或者模仿教材和教师的解题思路,但并没有真正理解概念、结论的意义,没有掌握知识之间内在的关联,尤其是综合运用知识的能力不够,不会举一反三.圆锥曲线的题型有很多种,教师在课堂上一般会对每一种题型都进行详细的讲解,但是有的学生没有及时总结或者总结的时候流于形式,导致在考试中遇到圆锥曲线方面的题目失分.
二、提升高中数学圆锥曲线教学效率的措施
1.培养学生学习圆锥曲线的兴趣
众所周知,兴趣是最好的老师.学生只有真正热爱圆锥曲线的学习,才能事半功倍.所以,教师在圆锥曲线的教学中应当运用有效的方法激发学生的学习兴趣.比如在课堂教学中,教师可以创设问题情境作为课堂导入.学生都在新闻上了解过人造地球卫星运转轨道,教师可以以此为切入点引入圆锥曲线的知识.学生发现了圆锥曲线知识在生活中的运用,学习兴趣就会大大提升.
2.教师要重视演示数学知识的形成过程
考试中的选择题和填空题不必要求学生将解题过程详细呈现出来,不管用何种解题方法,只要结果正确就可以.但是对于试卷中的大题,解题过程相当重要,清晰明了的解题过程是得分的关键,尤其是圆锥曲线的大题解题过程更是如此.因而,教师在进行圆锥曲线的教学时,不能只重视结果,而是应当重视从多方面来讲解解题步骤,通过清晰的演示让学生掌握圆锥曲线的知识.比如圆锥曲线中“多动点”的问题,很多学生不知如何理解,这时教师应当进行演示,让学生知道怎样运用参数求解法、怎样画图等.
3.坚持学生的主体地位
教学活动中,教师是引领者,学生是主体,任何情况下学生的主体地位都不能被削弱.当学生学习圆锥曲线的知识遇到问题的时候,教师要认真解答;教学过程中,教师要了解学生的认知规律,鼓励学生探索,让学生带着浓厚的兴趣融入课堂;教师应当多肯定、赞扬学生,提高学生学习的主动性和积极性.有的圆锥曲线的题目,不只有一种解题方法,对于这些题目,教师应当培养学生自主探究的能力,比较不同的解题方法,在考试中运用准确性和解题速度都高的方法.
三、结语
高中圆锥曲线的难度较大,教师在教学的时候要把握好重难点,循序渐进,切忌急于求成,保证学生夯实基础的前提下,提高难度.圆锥曲线教学过程中要因材施教,结合学生的接受能力来规划教学的进度和难易程度,对于学生提出的问题,教师要耐心认真的解答.教师还应注重培养学生的数形结合思想,从而提高圆锥曲线教学的效率.
高中数学圆锥曲线论文篇二:圆锥曲线学习中的思考
【摘 要】 根据教学中遇到的问题,尝试运用数学教育心理学的有关知识分析学生在学习椭圆时的问题和特点,分析产生的可能原因,根据这些特点将其迁移到双曲线的学习过程中。
【关键词】 椭圆;双曲线;相似性质
学生在学习椭圆和双曲线时,教师可能会更多的关注学生在学习中普遍存在的问题,虽然这些问题是导致学生学习困难的因素之一,但我觉得,因为这些问题在学生中比较普遍,也可以认为是他们学习这部分知识时所表现出的一种共性。归纳起来主要有以下几点:
1、对椭圆的第一定义记忆太深刻,甚至有些机械化,以至于对后面将要讲的双曲线第一定义记忆不清,容易忘记“绝对值”的作用,或者说对“双曲线的一支”还是“两支”深感困惑。
2、在推导椭圆的标准方程时,因为用到二次平方,虽然没有任何技巧性,但因为运算量大,学生就感觉难度很大,我曾经统计过将近有一半的学生自己当堂无法推导出结果。
3、对教材中最后要求的标准形式有些困惑,因为二次平方后出现的是整式形式,这应该说是比较好的形式了,为什么还要画蛇添足,写成分式的形式呢?
4、研究椭圆的几何性质时,学生会感觉发现容易,结论漂亮,但记忆困难,变化多端,运用时想不起来,就是想起来了,也不知道该用哪一条性质,不能灵活应用,甚至有的学生感觉太神奇,摸不着。
5、在学了双曲线之后,学生能发现椭圆与双曲线之间的关系比较密切,有关椭圆和双曲线的计算问题在解决过程中也有类似之处,但普遍感觉双曲线比椭圆难度大很多。
我在接受本科教育时虽然学习过一些有关公共教育学和心理学的基本知识,但对教育心理学领域几乎没有接触。2010年在北京师范大学学习,院方给我们新疆班的教师们开了“数学教育心理学”这门课,时间很短,课时紧张,我也学的比较肤浅。但我还是想借助数学教育心理学的有关知识来尝试分析一下以上的问题。
首先,有关椭圆的第一定义与双曲线的第一定义。
“定义”属于概念的教学,“数学教育心理学”中有关“概念”的理解是:概念是指哲学、逻辑学、心理学等许多学科的研究对象。概念通常包括四个方面:概念的名称、定义、例子和属性。由于数学的研究对象是事物的数量关系和空间形式,而这种关系和形式脱离了事物的具体属性,因此,数学概念有与此相对应的特点。学生的认知结构处于发展过程之中,他们的数学认知结构比较具体而简单、数学知识比较贫乏,在学习新的数学知识时,作为“固着点”的已有知识往往很少或者不具备。
比如:学生在初中学习过圆的定义是“平面内到顶点的距离等于定长的点的轨迹”,此时涉及到的定点只有一个,定长就是所谓的“半径”。而椭圆和双曲线的第一定义中涉及到的定点有两个,并且还有“距离之和”与“距离之差的绝对值”的问题。由圆的图形容易联想到椭圆,但双曲线就比较困难。虽然初中学习过反比例函数,但这个内容也是难点,不太容易和双曲线联系起来。其实,这就是所谓的“经验”,它是概念学习的影响因素之一。
其次,有关用二次平方法化简方程。
在推导椭圆和双曲线的标准方程时,“化简”是必须要过的一关,在这一过程中,用到“二次平方法”以达到去除根号的目的。这种方法应该是学生必备的一种数学技能。
数学技能是从数学知识掌握到数学能力形成和发展的中心环节,它分为“智慧技能”和“动作技能”,而“运算技能”是指能正确运用各种概念、公式、法则进行数学运算,做代数变换等。在此过程中正确运用“数学符号语言”也是必不可少的。在数学学习过程中,数学技能的形成非常重要,数学技能以数学知识的学习为载体,通过实际操作获得动作经验而逐渐形成。
根据学生的学习经历,以往接触比较多的是一次方程,比较复杂的二次函数也只是在一个字母中出现了二次方。但椭圆的方程中,x、y的次数都是二次,从形式上看就比较难,学生在心理接受程度上难。加之,学生虽然会用平方法去根式,但局限在一次平方,像这样的二次平方法不太适应,甚至怀疑自己做错了。另外,由于我们学校是自治区重点中学,生源相对来说比较好,教师在授课时对学生的基础和能力估计过高也是一个不容忽视的因素。
最后,椭圆与双曲线的相关性质。
在教学中我发现,因为椭圆和双曲线的第一定义、第二定义都有类似的部分,学生已经能够感觉到二者的几何性质应该也有相似的地方。我也试图用椭圆的几何性质引导学生类比得出双曲线的相关性质,引导学生的思维自发的“迁移”,但对于那些比较简单的、一般的性质学生可以自行推出。比如:椭圆中的特殊三角形、椭圆的焦半径、椭圆的通径等。而对于稍微复杂一些的性质,学生就有些束手无策了。
通过数学教育心理学的学习,我发现数学学习的迁移不是自动发生的,它受制于许多因素,其中最主要的有数学学习材料的因素、数学活动经验的概括水平以及数学学习定势。
1、迁移需要对新旧学习中的经验进行分析、抽象,概括其中共同的经验成分才能实现,因此,数学学习材料在客观上要有相似性。心理学的研究表明,相似程度的大小决定着迁移效果和范围的大小。
例如:椭圆和双曲线的定义中都有两个定点和一个定长,由这些条件推导出的有关椭圆特殊三角形和焦半径公式的相关性质,学生就比较容易类推到双曲线的,还有可能在焦半径的公式中发现:椭圆的焦半径公式只有一个,而双曲线要根据具体情况(左、右支;上、下支)区别对待。
又如:椭圆的几何性质中有一条是:设过椭圆焦点F作直线与椭圆相交P、Q两点,A为椭圆长轴上一个顶点,连结AP和AQ分别交相应于焦点F的椭圆准线于M、N两点,则MF⊥NF;这条性质从叙述上比较长,学生可能直觉上认为推不出双曲线的类似性质。实际上,只要教师给学生一些勇气,鼓励他们大胆猜想,容易得出:设过双曲线焦点F作直线与双曲线相交P、Q两点,A为双曲线长轴上一个顶点,连结AP和AQ分别交相应于焦点F的双曲线准线于M、N两点,则MF⊥NF。再作出图形证明即可。可以说,椭圆和双去想的这条性质相似程度极高。 2、数学学习的迁移是一种学习中习得的数学活动经验对另一种学习的影响,也就是已有经验的具体化与新课题的类化过程或新、旧经验的协调过程。因此,概括水平越低,迁移范围越小,效果越差;反之,迁移的可能性就越大,效果也越好。
例如:在探究椭圆的几何性质中有一条是:以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相离;学生类比这条性质,可以得到双曲线以焦点弦PQ为直径的圆可能必与对应准线存在着某种关系。而圆与直线的位置关系不外乎有三种:相交、相离、相切。判断圆与直线的位置关系有两种常用的方法:一是用点到直线的距离判断;一种是用方程的根的情况判断。这些知识和技能学生是具备的,因此不难得出双曲线的相关性质,即:以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相交。
3、定势现象是一种预备性反应或反应的准备,它是在连续活动中发生的。在活动过程中,先前活动经验为后面的活动形成一种准备状态。它使学生倾向于在学习时以一种特定的方式进行反应。由于定势是关于选择活动方向的一种倾向性,因此对迁移来说,定势的影响既可以起促进作用也可以起阻碍作用。
例如:在椭圆的概念中说的是到两定点的距离之和为定长的点的轨迹,而双曲线则是到两定点的距离之差的绝对值为定长的点的轨迹。由于思维定势,容易把“绝对值”忘掉,从而丢失一支双曲线。
鉴于本人所学有限,分析的可能不是很准确,我会在今后的教学中反复思考,逐步改进。
通过以上的分析,我认为:椭圆和双曲线的相关知识有许多共同的切入点,根据学生的学习特点,要抓准这些相似点,教师除了丰富的教学经验外,如果还能运用一定的心理学知识,找到学生学习时的心理活动,可能会带来更好的教学效果。
在全国推进素质教育的今天,在新一轮国家基础教育课程改革实施之际,只关注教师“如何教”的问题显然已经远远不够,于是,对新的教材与学生新的学习方式的研究与探讨就显得十分迫切与必要。只有充分发挥数学教育的功能,全面提高年轻一代的数学素养,每一位数学教师才能为提高全民族素质,造就一代高质量的新型人才贡献自己的一份力量。
参考文献
[1]曹才翰,章建跃.数学教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2007.
[2]朱文芳.中学生数学学习心理学[M].浙江教育出版社,2005.
[3] ISBN978-7-107-18662-2,数学[S].人民教育出版社,2008.
高中数学圆锥曲线论文篇三:浅谈高考圆锥曲线中的存在性问题
摘 要:在新课标、新考纲和新考试说明的精神指导下,高考数学科解析几何试题与以往大纲课程背景下考查形式和内容,有了显著的变化,这些试题不论在考试评价、命题研究还是高考复习,都成为专家、教师探讨的重点、热点,也是高考命题改革的一块试验田.本文通过对近几年高考数学解析几何试题存在性问题的探究来揭示这些试题是如何贯彻课程标准,反应考试说明的意图,进而思考教师在解析几何的教学与高三复习策略。
关键词:课程标准 数学高考 解析几何 存在性问题 思考
前言
最近几年的高考试题中,存在性问题出现的频率非常高,存在性问题是一种具有开放性和发散性的问题,此类题目的条件和结论不完备,要求学生结合已有的条件进行观察、分析、比较和概括,它对数学思想、数学意识及综合运用数学方法的能力有较高的要求,特别是在解析几何第二问中经常考到“是否存在这样的点”的问题,也就是是否存在定值定点定直线定圆的问题。希望能够为老师的教学、高考复习提供有益的思考.[1]
一、是否存在这样的常数
例1:(2009福建理)已知AB分别为曲线 与轴的左、右两个交点,直线I过点B,且与X轴垂直,S为I上异于点B的一点,连结AS交曲线C于点T.
(Ⅰ)若曲线C为半圆,点T为圆弧AB的三等分点,试求出点S的坐标;
(II)如图,点M是以SB为直径的圆与线段TB的交点,试问:是否存在a,使得O,M,S三点共线?若存在,求出a的值,若不存在,请说明理由.
二、是否存在这样的点
【命题立意】:第二问难度较大,是一个探究性的开放试题,判断是否存在满足题设的定点.解决此题要突破两个关键:一是由图形的几何特征,判断出若定点存在,则必在 轴上,二是,题设要求“以PQ为直径的圆恒过点M”应转化为“ 对满足一定关系的m,k恒成立”,这里一定关系是指l与椭圆相切 . 本题主要考查运算求解能力、推理论证力,考查化归与转化思想、数形结合思想、特殊与一般的思想.本题的亮点是体现代数方法对解决几何问题的作用,同时体现图形的几何性质对代数运算的方向和运算量的减小的作用,在推理论证上,体现不同思维方式引发不同的解题方法,对区分不同数学思维层次的学生有很好的作用.
三、是否存在这样的直线
【命题立意】:第二问是开放性问题,判断满足题设的直线是否存在从逻辑思维的角度考虑,假设直线l存在,则l应满足三个条件① (可求k);②l与椭圆有公共点(可建立k与b的不等关系);③l与OA的距离等于4(可建立k与b的相等关系),而确定一条直线只需两个条
件即可.因此,可利用l满足其中两个条件求出,再检验是否满足第三个条件,从而得出l是否存在.这样,本题有多种不同的解法.本题主要考查运算求解能力、推理论证能力,考查函数与方程思想、数形结合思想、化归与转化思想.本题的亮点是,背景学生熟悉,试题入口宽,可以用不同的想法和解法解决,使不同思维方式的学生都能做题,提供给学生充分展示自己的平台.[3]
四、是否存在这样的圆
【命题立意】:本题属于探究是否存在的问题,主要考查了椭圆的标准方程的确定,直线与椭圆的位置关系直线与圆的位置关系和待定系数法求方程的方法,能够运用解方程组法研究有关参数问题以及方程的根与系数关系
结束语:1.从教学的角度思考:在教学中要扎扎实实地讲好直线、圆、圆锥曲线及其几何性质等基础知识.教学中要学生先通过画图,直观地理解要解决的几何问题的几何意义,再转化为代数问题求解,通过这个过程学生很容易体会数形结合的思想,体会解析几何的方法;在研究圆锥曲线时,弄清楚曲线方程和参变量的几何意义是第一位的,在此基础上,运用代数方程的方法解决几何问题,在解决几何问题之后,要回到几何意义的理解上.几何是解决问题的出发点也是问题解决之后的落脚点,要避免让学生陷入代数的恒等变形而不理解其几何含义.在分析问题、解决问题中要突出几何要素,注重几何要素的代数化,要在几何要素的引导下进行代数的恒等变形,要让几何图形帮助我们思考问题、确定恒等变形的方向、简化计算,体会几何直观给我们带来的好处.
2.从高三复习备考的角度思考:①认真研读《考试大纲》、《考试说明》明确高考对解析几何基础知识、基本技能、基本思想、基本方法的要求,使复习工作有的放矢;②重视解决解析几何问题通法的训练.从试题分析中可以看出,直线方程、圆的方程,圆锥曲线的方程和基本性质(基本量)是重点考查的知识点,一定要熟悉基本方法,而直线与圆锥曲线的位置关系及其引发的各类问题是主观题的考查热点,要通过典型例题的操作、讲解,帮助学生总结解题思路,思考策略和通行通法,此外,要注意解析几何与其他数学内容的交汇,加强知识整体性的认知,锻炼学生在对参数的运算处理和面对繁杂的数学式子变形时应有的沉着心理和坚强毅力;
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中数学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社2003
[2福建省教育考试院编.2012年普通高等学校招生全国统一考试福建省数学考试说明[M].福建:福建教育出版社2012
[3]王尚志.数学教学研究与案例[M].北京:高等教育出版社2006
还有三个月就是毕业生们答辩的时间了,但是很多毕业生们目前连选题都还没有选好。时间紧迫,我立马为大家精心整理了一些大学数学系本科毕业论文题目,供毕业生们参考! 1、导数在不等式证明中的应用 2、导数在不等式证明中的应用 3、导数在不等式证明中的应用 4、等价无穷小在求函数极限中的应用及推广 5、迪克斯特拉(Dijkstra)算法及其改进 6、第二积分中值定理“中间点”的性态 7、对均值不等式的探讨 8、对数学教学中开放题的探讨 9、对数学教学中开放题使用的几点思考 10、对现行较普遍的彩票发行方案的讨论 11、对一定理证明过程的感想 12、对一类递推数列收敛性的讨论 13、多扇图和多轮图的生成树计数 14、多维背包问题的扰动修复 15、多项式不可约的判别方法及应用 16、多元函数的极值 17、多元函数的极值及其应用 18、多元函数的极值及其应用 19、多元函数的极值问题 20、多元函数极值问题 21、二次曲线方程的化简 22、二元函数的单调性及其应用 23、二元函数的极值存在的判别方法 24、二元函数极限不存在性之研究 25、反对称矩阵与正交矩阵、对角形矩阵的关系 26、反循环矩阵和分块对称反循环矩阵 27、范德蒙行列式的一些应用 28、方阵A的伴随矩阵 29、放缩法及其应用 30、分块矩阵的应用 31、分块矩阵行列式计算的若干方法 32、辅助函数在数学分析中的应用 33、复合函数的可测性 34、概率方法在其他数学问题中的应用 35、概率论的发展简介及其在生活中的若干应用 36、概率论在彩票中的应用 37、概率统计在彩票中的应用 38、概率统计在实际生活中的应用 39、概率在点名机制中的应用 40、高阶等差数列的通项,前n项和公式的探讨及应用 41、给定点集最小覆盖快速近似算法的进一步研究及其应用 42、关联矩阵的一些性质及其应用 43、关于Gauss整数环及其推广 44、关于g-循环矩阵的逆矩阵 45、关于二重极限的若干计算方法 46、关于反函数问题的讨论 47、关于非线性方程问题的求解 48、关于函数一致连续性的几点注记 49、关于矩阵的秩的讨论 _ 50、关于两个特殊不等式的推广及应用 51、关于幂指函数的极限求法 52、关于扫雪问题的数学模型 53、关于实数完备性及其应用 54、关于数列通项公式问题探讨 55、关于椭圆性质及其应用地探究、推广 56、关于线性方程组的迭代法求解 57、关于一类非开非闭的商映射的构造 58、关于一类生态数学模型的几点思考 59、关于圆锥曲线中若干定值问题的求解初探 60、关于置信区间与假设检验的研究 61、关于周期函数的探讨 62、函数的一致连续性及其应用 63、函数定义的发展 64、函数级数在复分析中与在实分析中的关系 65、函数极值的求法 66、函数幂级数的展开和应用 67、函数项级数的收敛判别法的推广和应用 68、函数项级数一致收敛的判别 69、函数最值问题解法的探讨 70、蝴蝶定理的推广及应用 71、化归中的矛盾分析法研究 72、环上矩阵广义逆的若干性质 73、积分中值定理的再讨论 74、积分中值定理正反问题‘中间点’的渐近性 75、基于高中新教材的概率学习 76、基于最优生成树的'海底油气集输管网策略分析 77、级数求和的常用方法与几个特殊级数和 78、级数求和问题的几个转化 79、级数在求极限中的应用 80、极限的求法与技巧 81、极值的分析和运用 82、极值思想在图论中的应用 83、几个广义正定矩阵的内在联系及其区别 84、几个特殊不等式的巧妙证法及其推广应用 85、几个重要不等式的证明及应用 86、几个重要不等式在数学竞赛中的应用 87、几种特殊矩阵的逆矩阵求法
附件10:论文(设计)管理表一 昌吉学院本科毕业论文(设计)开题报告论文(设计)题目 圆锥曲线切线的几个性质及其应用探究系(院) 数学与应用数学 专业班级 09级数本(2)班 学科 理科学生 姓名 成骏 指导教师 姓名 徐权年学号 0925809070 职称 教授一、 选题的根据(1、内容包括:选题的来源及意义,国内外研究状况,本选题的研究目标、内容创新点及主要参考文献等。2、撰写要求:宋体、小四号。)1.选题的来源及意义圆锥曲线是平面解析几何的核心内容,又是高中数学的重点和难点,因而成为高考中必不可少的考查内容。圆锥曲线的主要内容之一是圆锥曲线切线的相关问题,课本中虽然没有对该类问题进行深入探究。但在考试中却常常出现与圆锥曲线切线相关的题目。而国内外的参考文献中涉及到这方面的研究大都只给出抽象的性质和证明,很少给出性质的相关应用,实际处理具体问题时学生难于灵活运用这些性质,因此,本选题具有十分重要的实际价值和意义2.国内外研究状况从目前参考道德文献资料中所了解的信息看,对圆锥曲线切线的性质,近几年研究者们从各自的角度出发,进行了一定的探讨,得到一系列结果。比如:在《圆锥曲线的一个性质的证明与推广》一文中张留杰得出了准线上任意一点与焦点弦的两端点,焦点弦所在直线的斜率之间的关系的性质:在《圆锥曲线切点弦的一个性质》一文中周伟林得出了圆锥曲线切点弦的共通性质:在《圆锥曲线的一个几何特征》一文中黄堰创得出了圆锥曲线的切线,对称轴以及顶点在圆锥曲线上的三角形的内在性质:在《圆的重要性质在圆锥曲线上的推广》一文中吴翔雁得出了切线长的性质:在《圆锥曲线的一个性质》一文中张家瑞得出了切线,割线间的关系的性质:在《圆锥曲线的一个性质及应用》一文中潘德党得出了圆锥曲线的焦点,准线与切线三者间的位置关系的性质及应用:在《高中几何学习指导》一文中李铭祺得出了切线长相等的性质等等。3.研究目标通过探讨从圆锥曲线外一点向圆锥曲线引两条切线以及割线,引一条切线和过该点的法线的相关性质及应用,揭示圆锥曲线隐藏的统一特性。4.本文创新点在现有的参考文献的基础上,通过从圆锥曲线外一点向圆锥曲线引两条切线以及割线,引一条切线和过该点的法线,对圆锥曲线切线进行研究,得到了圆锥曲线切线的5个性质并加以应用,以揭示圆锥曲线切线隐藏的统一性质。5.主要参考文献[1]郑观宝.圆锥曲线的一个公共性
附件10:论文(设计)管理表一 昌吉学院本科毕业论文(设计)开题报告论文(设计)题目 圆锥曲线切线的几个性质及其应用探究系(院) 数学与应用数学 专业班级 09级数本(2)班 学科 理科学生 姓名 成骏 指导教师 姓名 徐权年学号 0925809070 职称 教授一、 选题的根据(1、内容包括:选题的来源及意义,国内外研究状况,本选题的研究目标、内容创新点及主要参考文献等。2、撰写要求:宋体、小四号。)1.选题的来源及意义圆锥曲线是平面解析几何的核心内容,又是高中数学的重点和难点,因而成为高考中必不可少的考查内容。圆锥曲线的主要内容之一是圆锥曲线切线的相关问题,课本中虽然没有对该类问题进行深入探究。但在考试中却常常出现与圆锥曲线切线相关的题目。而国内外的参考文献中涉及到这方面的研究大都只给出抽象的性质和证明,很少给出性质的相关应用,实际处理具体问题时学生难于灵活运用这些性质,因此,本选题具有十分重要的实际价值和意义2.国内外研究状况从目前参考道德文献资料中所了解的信息看,对圆锥曲线切线的性质,近几年研究者们从各自的角度出发,进行了一定的探讨,得到一系列结果。比如:在《圆锥曲线的一个性质的证明与推广》一文中张留杰得出了准线上任意一点与焦点弦的两端点,焦点弦所在直线的斜率之间的关系的性质:在《圆锥曲线切点弦的一个性质》一文中周伟林得出了圆锥曲线切点弦的共通性质:在《圆锥曲线的一个几何特征》一文中黄堰创得出了圆锥曲线的切线,对称轴以及顶点在圆锥曲线上的三角形的内在性质:在《圆的重要性质在圆锥曲线上的推广》一文中吴翔雁得出了切线长的性质:在《圆锥曲线的一个性质》一文中张家瑞得出了切线,割线间的关系的性质:在《圆锥曲线的一个性质及应用》一文中潘德党得出了圆锥曲线的焦点,准线与切线三者间的位置关系的性质及应用:在《高中几何学习指导》一文中李铭祺得出了切线长相等的性质等等。3.研究目标通过探讨从圆锥曲线外一点向圆锥曲线引两条切线以及割线,引一条切线和过该点的法线的相关性质及应用,揭示圆锥曲线隐藏的统一特性。4.本文创新点在现有的参考文献的基础上,通过从圆锥曲线外一点向圆锥曲线引两条切线以及割线,引一条切线和过该点的法线,对圆锥曲线切线进行研究,得到了圆锥曲线切线的5个性质并加以应用,以揭示圆锥曲线切线隐藏的统一性质。5.主要参考文献[1]郑观宝.圆锥曲线的一个公共性
圆锥曲线问题是高中数学教学的重、难点。你知道怎么写有关圆锥曲线的小论文吗?下面我给你分享高中数学圆锥曲线论文,欢迎阅读。
高中数学圆锥曲线论文篇一:高中数学圆锥曲线的教学研究
圆锥曲线问题是高中数学教学的重、难点.每年的高考中,都会涉及圆锥曲线问题,出题形式多样,既有分值较低的选择题和填空题,也有分值很高的大题.但是学生的得分率普遍不高.圆锥曲线教学的综合性和系统性强.这不仅要求学生理解最基本的知识点,提高运算的速度和准确性,还要求学生能够灵活运用数形结合的方法,找到解题的突破口,化简变形,准确解题.本文主要分析研究高中数学圆锥曲线的教学现状及其相应的对策.
一、高中数学圆锥曲线教学现状
1.从教师角度分析
高中数学教学大纲中对圆锥曲线的教学目标、重难点知识的说明非常清楚.大多数教师都明白圆锥曲线的重要性,而且在课堂上讲解圆锥曲线知识点和解题思路的时候很清晰.不过,学生数学基础是有差异的.对于圆锥曲线的内容,有的学生接受起来容易,有的学生接受起来比较困难.这就要求教师在教学过程中要注重培养学生的学习兴趣,不能单凭过去的教学经验.圆锥曲线经常会用到数形结合思想,有的教师在教学时会告诉学生要运用数形结合的方法,但没有清楚地告诉学生是如何想到用这种解题思想的.教师应当让学生知其然,也要让学生知其所以然.很多学生做不到举一反三,就是因为在学习圆锥曲线知识的时候教师看重结果的正确而忽视了解题思路的理解.
考虑到圆锥曲线知识在高考中所占的比重较大,几乎每一年的高考题中都会有所涉及.因而,在教学过程中教师应当有意识地渗透,让学生清楚圆锥曲线知识学习的重要意义;圆锥曲线与向量、概率等其他模块的数学知识有密切的关系.在教学过程中,教师也要重视学生其他模块数学知识的掌握,从宏观角度提高圆锥曲线教学的效率.
2.从学生角度分析
圆锥曲线的学习对学生的数学运算能力、推理能力、逻辑思维能力等各种数学能力的要求都非常高,对于很多学生来说,圆锥曲线学习起来的难度较大.有的学生对这部分知识有畏惧心理,思想上的负担导致学习的困难加大;有的学生学习方法落后,在学习过程中,只是记忆圆锥曲线的相关概念、结论,或者模仿教材和教师的解题思路,但并没有真正理解概念、结论的意义,没有掌握知识之间内在的关联,尤其是综合运用知识的能力不够,不会举一反三.圆锥曲线的题型有很多种,教师在课堂上一般会对每一种题型都进行详细的讲解,但是有的学生没有及时总结或者总结的时候流于形式,导致在考试中遇到圆锥曲线方面的题目失分.
二、提升高中数学圆锥曲线教学效率的措施
1.培养学生学习圆锥曲线的兴趣
众所周知,兴趣是最好的老师.学生只有真正热爱圆锥曲线的学习,才能事半功倍.所以,教师在圆锥曲线的教学中应当运用有效的方法激发学生的学习兴趣.比如在课堂教学中,教师可以创设问题情境作为课堂导入.学生都在新闻上了解过人造地球卫星运转轨道,教师可以以此为切入点引入圆锥曲线的知识.学生发现了圆锥曲线知识在生活中的运用,学习兴趣就会大大提升.
2.教师要重视演示数学知识的形成过程
考试中的选择题和填空题不必要求学生将解题过程详细呈现出来,不管用何种解题方法,只要结果正确就可以.但是对于试卷中的大题,解题过程相当重要,清晰明了的解题过程是得分的关键,尤其是圆锥曲线的大题解题过程更是如此.因而,教师在进行圆锥曲线的教学时,不能只重视结果,而是应当重视从多方面来讲解解题步骤,通过清晰的演示让学生掌握圆锥曲线的知识.比如圆锥曲线中“多动点”的问题,很多学生不知如何理解,这时教师应当进行演示,让学生知道怎样运用参数求解法、怎样画图等.
3.坚持学生的主体地位
教学活动中,教师是引领者,学生是主体,任何情况下学生的主体地位都不能被削弱.当学生学习圆锥曲线的知识遇到问题的时候,教师要认真解答;教学过程中,教师要了解学生的认知规律,鼓励学生探索,让学生带着浓厚的兴趣融入课堂;教师应当多肯定、赞扬学生,提高学生学习的主动性和积极性.有的圆锥曲线的题目,不只有一种解题方法,对于这些题目,教师应当培养学生自主探究的能力,比较不同的解题方法,在考试中运用准确性和解题速度都高的方法.
三、结语
高中圆锥曲线的难度较大,教师在教学的时候要把握好重难点,循序渐进,切忌急于求成,保证学生夯实基础的前提下,提高难度.圆锥曲线教学过程中要因材施教,结合学生的接受能力来规划教学的进度和难易程度,对于学生提出的问题,教师要耐心认真的解答.教师还应注重培养学生的数形结合思想,从而提高圆锥曲线教学的效率.
高中数学圆锥曲线论文篇二:圆锥曲线学习中的思考
【摘 要】 根据教学中遇到的问题,尝试运用数学教育心理学的有关知识分析学生在学习椭圆时的问题和特点,分析产生的可能原因,根据这些特点将其迁移到双曲线的学习过程中。
【关键词】 椭圆;双曲线;相似性质
学生在学习椭圆和双曲线时,教师可能会更多的关注学生在学习中普遍存在的问题,虽然这些问题是导致学生学习困难的因素之一,但我觉得,因为这些问题在学生中比较普遍,也可以认为是他们学习这部分知识时所表现出的一种共性。归纳起来主要有以下几点:
1、对椭圆的第一定义记忆太深刻,甚至有些机械化,以至于对后面将要讲的双曲线第一定义记忆不清,容易忘记“绝对值”的作用,或者说对“双曲线的一支”还是“两支”深感困惑。
2、在推导椭圆的标准方程时,因为用到二次平方,虽然没有任何技巧性,但因为运算量大,学生就感觉难度很大,我曾经统计过将近有一半的学生自己当堂无法推导出结果。
3、对教材中最后要求的标准形式有些困惑,因为二次平方后出现的是整式形式,这应该说是比较好的形式了,为什么还要画蛇添足,写成分式的形式呢?
4、研究椭圆的几何性质时,学生会感觉发现容易,结论漂亮,但记忆困难,变化多端,运用时想不起来,就是想起来了,也不知道该用哪一条性质,不能灵活应用,甚至有的学生感觉太神奇,摸不着。
5、在学了双曲线之后,学生能发现椭圆与双曲线之间的关系比较密切,有关椭圆和双曲线的计算问题在解决过程中也有类似之处,但普遍感觉双曲线比椭圆难度大很多。
我在接受本科教育时虽然学习过一些有关公共教育学和心理学的基本知识,但对教育心理学领域几乎没有接触。2010年在北京师范大学学习,院方给我们新疆班的教师们开了“数学教育心理学”这门课,时间很短,课时紧张,我也学的比较肤浅。但我还是想借助数学教育心理学的有关知识来尝试分析一下以上的问题。
首先,有关椭圆的第一定义与双曲线的第一定义。
“定义”属于概念的教学,“数学教育心理学”中有关“概念”的理解是:概念是指哲学、逻辑学、心理学等许多学科的研究对象。概念通常包括四个方面:概念的名称、定义、例子和属性。由于数学的研究对象是事物的数量关系和空间形式,而这种关系和形式脱离了事物的具体属性,因此,数学概念有与此相对应的特点。学生的认知结构处于发展过程之中,他们的数学认知结构比较具体而简单、数学知识比较贫乏,在学习新的数学知识时,作为“固着点”的已有知识往往很少或者不具备。
比如:学生在初中学习过圆的定义是“平面内到顶点的距离等于定长的点的轨迹”,此时涉及到的定点只有一个,定长就是所谓的“半径”。而椭圆和双曲线的第一定义中涉及到的定点有两个,并且还有“距离之和”与“距离之差的绝对值”的问题。由圆的图形容易联想到椭圆,但双曲线就比较困难。虽然初中学习过反比例函数,但这个内容也是难点,不太容易和双曲线联系起来。其实,这就是所谓的“经验”,它是概念学习的影响因素之一。
其次,有关用二次平方法化简方程。
在推导椭圆和双曲线的标准方程时,“化简”是必须要过的一关,在这一过程中,用到“二次平方法”以达到去除根号的目的。这种方法应该是学生必备的一种数学技能。
数学技能是从数学知识掌握到数学能力形成和发展的中心环节,它分为“智慧技能”和“动作技能”,而“运算技能”是指能正确运用各种概念、公式、法则进行数学运算,做代数变换等。在此过程中正确运用“数学符号语言”也是必不可少的。在数学学习过程中,数学技能的形成非常重要,数学技能以数学知识的学习为载体,通过实际操作获得动作经验而逐渐形成。
根据学生的学习经历,以往接触比较多的是一次方程,比较复杂的二次函数也只是在一个字母中出现了二次方。但椭圆的方程中,x、y的次数都是二次,从形式上看就比较难,学生在心理接受程度上难。加之,学生虽然会用平方法去根式,但局限在一次平方,像这样的二次平方法不太适应,甚至怀疑自己做错了。另外,由于我们学校是自治区重点中学,生源相对来说比较好,教师在授课时对学生的基础和能力估计过高也是一个不容忽视的因素。
最后,椭圆与双曲线的相关性质。
在教学中我发现,因为椭圆和双曲线的第一定义、第二定义都有类似的部分,学生已经能够感觉到二者的几何性质应该也有相似的地方。我也试图用椭圆的几何性质引导学生类比得出双曲线的相关性质,引导学生的思维自发的“迁移”,但对于那些比较简单的、一般的性质学生可以自行推出。比如:椭圆中的特殊三角形、椭圆的焦半径、椭圆的通径等。而对于稍微复杂一些的性质,学生就有些束手无策了。
通过数学教育心理学的学习,我发现数学学习的迁移不是自动发生的,它受制于许多因素,其中最主要的有数学学习材料的因素、数学活动经验的概括水平以及数学学习定势。
1、迁移需要对新旧学习中的经验进行分析、抽象,概括其中共同的经验成分才能实现,因此,数学学习材料在客观上要有相似性。心理学的研究表明,相似程度的大小决定着迁移效果和范围的大小。
例如:椭圆和双曲线的定义中都有两个定点和一个定长,由这些条件推导出的有关椭圆特殊三角形和焦半径公式的相关性质,学生就比较容易类推到双曲线的,还有可能在焦半径的公式中发现:椭圆的焦半径公式只有一个,而双曲线要根据具体情况(左、右支;上、下支)区别对待。
又如:椭圆的几何性质中有一条是:设过椭圆焦点F作直线与椭圆相交P、Q两点,A为椭圆长轴上一个顶点,连结AP和AQ分别交相应于焦点F的椭圆准线于M、N两点,则MF⊥NF;这条性质从叙述上比较长,学生可能直觉上认为推不出双曲线的类似性质。实际上,只要教师给学生一些勇气,鼓励他们大胆猜想,容易得出:设过双曲线焦点F作直线与双曲线相交P、Q两点,A为双曲线长轴上一个顶点,连结AP和AQ分别交相应于焦点F的双曲线准线于M、N两点,则MF⊥NF。再作出图形证明即可。可以说,椭圆和双去想的这条性质相似程度极高。 2、数学学习的迁移是一种学习中习得的数学活动经验对另一种学习的影响,也就是已有经验的具体化与新课题的类化过程或新、旧经验的协调过程。因此,概括水平越低,迁移范围越小,效果越差;反之,迁移的可能性就越大,效果也越好。
例如:在探究椭圆的几何性质中有一条是:以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相离;学生类比这条性质,可以得到双曲线以焦点弦PQ为直径的圆可能必与对应准线存在着某种关系。而圆与直线的位置关系不外乎有三种:相交、相离、相切。判断圆与直线的位置关系有两种常用的方法:一是用点到直线的距离判断;一种是用方程的根的情况判断。这些知识和技能学生是具备的,因此不难得出双曲线的相关性质,即:以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相交。
3、定势现象是一种预备性反应或反应的准备,它是在连续活动中发生的。在活动过程中,先前活动经验为后面的活动形成一种准备状态。它使学生倾向于在学习时以一种特定的方式进行反应。由于定势是关于选择活动方向的一种倾向性,因此对迁移来说,定势的影响既可以起促进作用也可以起阻碍作用。
例如:在椭圆的概念中说的是到两定点的距离之和为定长的点的轨迹,而双曲线则是到两定点的距离之差的绝对值为定长的点的轨迹。由于思维定势,容易把“绝对值”忘掉,从而丢失一支双曲线。
鉴于本人所学有限,分析的可能不是很准确,我会在今后的教学中反复思考,逐步改进。
通过以上的分析,我认为:椭圆和双曲线的相关知识有许多共同的切入点,根据学生的学习特点,要抓准这些相似点,教师除了丰富的教学经验外,如果还能运用一定的心理学知识,找到学生学习时的心理活动,可能会带来更好的教学效果。
在全国推进素质教育的今天,在新一轮国家基础教育课程改革实施之际,只关注教师“如何教”的问题显然已经远远不够,于是,对新的教材与学生新的学习方式的研究与探讨就显得十分迫切与必要。只有充分发挥数学教育的功能,全面提高年轻一代的数学素养,每一位数学教师才能为提高全民族素质,造就一代高质量的新型人才贡献自己的一份力量。
参考文献
[1]曹才翰,章建跃.数学教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2007.
[2]朱文芳.中学生数学学习心理学[M].浙江教育出版社,2005.
[3] ISBN978-7-107-18662-2,数学[S].人民教育出版社,2008.
高中数学圆锥曲线论文篇三:浅谈高考圆锥曲线中的存在性问题
摘 要:在新课标、新考纲和新考试说明的精神指导下,高考数学科解析几何试题与以往大纲课程背景下考查形式和内容,有了显著的变化,这些试题不论在考试评价、命题研究还是高考复习,都成为专家、教师探讨的重点、热点,也是高考命题改革的一块试验田.本文通过对近几年高考数学解析几何试题存在性问题的探究来揭示这些试题是如何贯彻课程标准,反应考试说明的意图,进而思考教师在解析几何的教学与高三复习策略。
关键词:课程标准 数学高考 解析几何 存在性问题 思考
前言
最近几年的高考试题中,存在性问题出现的频率非常高,存在性问题是一种具有开放性和发散性的问题,此类题目的条件和结论不完备,要求学生结合已有的条件进行观察、分析、比较和概括,它对数学思想、数学意识及综合运用数学方法的能力有较高的要求,特别是在解析几何第二问中经常考到“是否存在这样的点”的问题,也就是是否存在定值定点定直线定圆的问题。希望能够为老师的教学、高考复习提供有益的思考.[1]
一、是否存在这样的常数
例1:(2009福建理)已知AB分别为曲线 与轴的左、右两个交点,直线I过点B,且与X轴垂直,S为I上异于点B的一点,连结AS交曲线C于点T.
(Ⅰ)若曲线C为半圆,点T为圆弧AB的三等分点,试求出点S的坐标;
(II)如图,点M是以SB为直径的圆与线段TB的交点,试问:是否存在a,使得O,M,S三点共线?若存在,求出a的值,若不存在,请说明理由.
二、是否存在这样的点
【命题立意】:第二问难度较大,是一个探究性的开放试题,判断是否存在满足题设的定点.解决此题要突破两个关键:一是由图形的几何特征,判断出若定点存在,则必在 轴上,二是,题设要求“以PQ为直径的圆恒过点M”应转化为“ 对满足一定关系的m,k恒成立”,这里一定关系是指l与椭圆相切 . 本题主要考查运算求解能力、推理论证力,考查化归与转化思想、数形结合思想、特殊与一般的思想.本题的亮点是体现代数方法对解决几何问题的作用,同时体现图形的几何性质对代数运算的方向和运算量的减小的作用,在推理论证上,体现不同思维方式引发不同的解题方法,对区分不同数学思维层次的学生有很好的作用.
三、是否存在这样的直线
【命题立意】:第二问是开放性问题,判断满足题设的直线是否存在从逻辑思维的角度考虑,假设直线l存在,则l应满足三个条件① (可求k);②l与椭圆有公共点(可建立k与b的不等关系);③l与OA的距离等于4(可建立k与b的相等关系),而确定一条直线只需两个条
件即可.因此,可利用l满足其中两个条件求出,再检验是否满足第三个条件,从而得出l是否存在.这样,本题有多种不同的解法.本题主要考查运算求解能力、推理论证能力,考查函数与方程思想、数形结合思想、化归与转化思想.本题的亮点是,背景学生熟悉,试题入口宽,可以用不同的想法和解法解决,使不同思维方式的学生都能做题,提供给学生充分展示自己的平台.[3]
四、是否存在这样的圆
【命题立意】:本题属于探究是否存在的问题,主要考查了椭圆的标准方程的确定,直线与椭圆的位置关系直线与圆的位置关系和待定系数法求方程的方法,能够运用解方程组法研究有关参数问题以及方程的根与系数关系
结束语:1.从教学的角度思考:在教学中要扎扎实实地讲好直线、圆、圆锥曲线及其几何性质等基础知识.教学中要学生先通过画图,直观地理解要解决的几何问题的几何意义,再转化为代数问题求解,通过这个过程学生很容易体会数形结合的思想,体会解析几何的方法;在研究圆锥曲线时,弄清楚曲线方程和参变量的几何意义是第一位的,在此基础上,运用代数方程的方法解决几何问题,在解决几何问题之后,要回到几何意义的理解上.几何是解决问题的出发点也是问题解决之后的落脚点,要避免让学生陷入代数的恒等变形而不理解其几何含义.在分析问题、解决问题中要突出几何要素,注重几何要素的代数化,要在几何要素的引导下进行代数的恒等变形,要让几何图形帮助我们思考问题、确定恒等变形的方向、简化计算,体会几何直观给我们带来的好处.
2.从高三复习备考的角度思考:①认真研读《考试大纲》、《考试说明》明确高考对解析几何基础知识、基本技能、基本思想、基本方法的要求,使复习工作有的放矢;②重视解决解析几何问题通法的训练.从试题分析中可以看出,直线方程、圆的方程,圆锥曲线的方程和基本性质(基本量)是重点考查的知识点,一定要熟悉基本方法,而直线与圆锥曲线的位置关系及其引发的各类问题是主观题的考查热点,要通过典型例题的操作、讲解,帮助学生总结解题思路,思考策略和通行通法,此外,要注意解析几何与其他数学内容的交汇,加强知识整体性的认知,锻炼学生在对参数的运算处理和面对繁杂的数学式子变形时应有的沉着心理和坚强毅力;
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中数学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社2003
[2福建省教育考试院编.2012年普通高等学校招生全国统一考试福建省数学考试说明[M].福建:福建教育出版社2012
[3]王尚志.数学教学研究与案例[M].北京:高等教育出版社2006