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函数的应用之公式的发现教学案例(设计)
作者:程生根    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2008-4-22



 

设计教师

程生根

教学年级

高一

教材版本

北师大新课程标准版

授课时间

40分钟

一、学情分析:

    高一的学生有旺盛的求知欲,正经历从以形象思维为主向以抽象思维为主的转变期,又进一步学习了函数的概念,对函数有了更深的了解,且基本知道一次函数、二次函数、反比例函数等一些简单初等函数的图象与性质。本课题的选取是比较贴近学生知识情况。

二、教材分析:

    本课属于函数应用的内容,教材上有数据拟合的初步介绍,本课在课本的基础上就近发展了一些,但与学生的学习情况能接轨。此课前的学习中,学生已体验过二个变量间关系(一次关系、二次关系)的发现过程。

三、教学目标:

    本课旨在让学生参与一个公式的发现过程,通过本课的学习,使学生知道数据拟合的思路与方法,并亲自参与发现的过程,体验发现的快乐,进一步让学生掌握数据拟合的方法,并学会利用数据拟合的思想寻求变量间关系。让学生感受到数学学了真的是有用的。明白数学从生活中来,要到生活中去。

四、授课的方式与内容:

    强调学生主动探究,老师在关键时刻指导,充分调动学生的求知欲,把握时机,引导学生自己思考解决五个问题:1、数据采集的建议;2、面对已有数据的处理;3、对已有结论的归纳;4、解决此类问题方法小结;5、用此方法解决新的实际问题。

 五、学具与教具:

    学具准备:几何本¾¾用于描点作图,计算器¾¾用于数据检验;

    教具准备:手提电脑¾¾几何画板辅助描点作图,并纠正学生的偏差。

六、上课流程:

(一)知识的准备:

    例:某物体从静止开始作匀加速直线运动,则物体移动的路程S(米)与物体运动的时间t(秒)有一定的关系,我们通过实验可获知这种关系,我们得到如下数据:物体开始运动后,1秒内移动了0.5米;2秒内移动了2米;3秒内移动了4.5米;4秒内移动了8米.你能否根据这些数据确定S与t的关系式?

    通过此例再现用数据拟合两个变量间关系探究方法的一般过程:

1.采集数据®列表®在坐标系中描点;

2.根据点的整体特征,描出两个变量的变化近似曲线,初步确定曲线的形状(抛物线),选定函数的形式;

3.用已知数据求出函数的解析式(S=0.5t2),并检验该解析式的合理性(用其余数据)

(二)新问题的提出:

    如图建筑工地上常用某种木板搁在两个支架上,建筑工人就站在木板上行走或操作,已知木板所能承受的最大压力M与木板的宽度w、厚度t、两个支架间的距离d都有关,请找出t、w、d与M之间的关系,即推导出用t、w、d求最大压力M的计算公式

(三)数据采集方案的确定:

1.设计提问1:面对4个变量,我们如何采集数据? 学生思考回答.

2.设计提问2:下面的两组数据中,能否看得出M的变化是由哪个变量引起的?

 t=5英寸,w=3英寸,d=10英尺,M=5百磅
 t=2英寸,w=6英寸,d=4英尺,M=4百磅

3.学生归纳1:我们采集到的数据必须帮助我们发现出M随其他三个变量变化而变化的关系.

4.学生归纳2:数据采集方案:先固定其中两个变量,让M随另一个变量而变,从而逐一找出M与三个变量的关系.

 (四)、数据给出与处理(本课的主题):

    学生活动:用几何本将表中数据描点、拟合,并用计算器验证。

(1)令t=2英寸,d=10英尺,测得

w(英寸)

1

2

3

4

5

6

M(百磅)

0.27

0.53

0.80

1.07

1.33

1.60

    根据上表,可知M与w关系式是:M= _________

(2)令w=3英寸,d=10英尺,测得 

t(英寸)

1

2

3

4

5

6

M(百磅)

0.2

0.8

1.8

3.2

5

7.2

 

 

    根据上表,可知M与t关系式是:M= ___________

(3)令t=2英寸, w=3英寸,测得

d(英尺)

1

2

3

4

5

6

M(百磅)

8

4

2.67

2

1.6

1.33

 

 

 

 

 

    根据上表,可知M与d关系式是:M= __________

    学生完成后,把学生的画图与结果投影出来,再跟几何画板中作出的图象比较,并纠正偏差,加强学生的成就感。

 (五)、关系汇总(本课难点):

固定变量t、d后,M与w的关系是:     M=0.27w      

固定变量w、d后, M与t 的关系是:      M=0.2t2                                                                                                  固定变量t、w后, M与d的关系是:      M=

设计问题:

教师:M应怎样用w、t、d合理表示?

学生1:M=0.27w +0.2t2 +

学生2:不对,此式不能体现上述关系.

大多数同学能够指出S1式子是不合理的.教师此时鼓励学生大胆猜想

学生3:M=0.27w×0.2t2× =0.432

教师看到很多学生比较赞同上面的式子,它体现了上面的关系,但也有少数同学有疑问。

教师:是不是上面的式子, 用已有数据验证一下就知道了。

学生用计算器验算,结果与上式有出入.学生又陷入思考中。

学生4:可能是系数有问题,所以M=

学生5:不对,在验证时,好象系数不为1。

教师:现在主要是系数问题, 应有M=k ,其中k是待定系数,k怎么确定?

学生用已知数据各自解得下列结果:

k= ,k=0.675,k=0.6625,k=0.66875,k=0.665

多数同学算出的是k= ,所以M= ,并用其余数据可验证其可靠性.

教师:很好,到此我们终于得到了这个公式,由于实验的误差,可能用不同的w、t、d值 会算出的系数有所不同,但都是比较接近的,所以我们有理由相信,我们得到的公式是合 理的。上面的问题是理想化了的实际问题,数据很理想,便于我们手工处理,真正的实际 问题得到的数据可能是非常复杂的、凌乱的,手工处理不太方便,我们还可用现代的信息技术,帮助我们处理。但这种处理数据的思想却是适用的。下面我们来回顾一下这个发现过程。

(六)方法小结:

多变量间关系的探寻过程:

1.数据采集方案:确定变量关系,先固定其他变量,让因变量随一个变量而变;

2.按两个变量间关系的探究方法,逐一找出因变量与其他变量的关系.           

3.把得到的关系汇总分析,从而得到最终的关系式.

(七)解决新的问题:

    如图,某种金属材质的长方体块,已知它的电阻值R与长方体的长l、宽w、高h有关,试探究此种金属的长方体块的电阻值R的计算公式。

七、课后反思:

    成功之处:本课所依据的理念是:主动、探究、反思,体现了现代课堂应有的师生角色关系:教师是导演,学生才是主角。真正把课堂交给了学生,老师只是在关键时刻通过合理的设问加以指导;本课的上课过程也就是学生主动、探究、反思的过程,本课在数据采集方案、对已有数据的分析处理、各种关系的最后汇总分析都是学生的主体活动,最后的新问题的提出,用学到的知识马上解决问题,也是反思的一种体现,更多的反思是课后的反思,他们真的体会到了发现的过程与乐趣,学会了应用这种方法,并且感觉这种科学处理数据的方法在其他学科上也非常有用;

    不足之处:在处理本课的难点(关系汇总归纳)时,应让更多的学生陈述他们的结果,并让学生自己来充分验证公式是否合理,并对公式的各部分进行分析,使学生对最后的公式理解更深刻一点;不应为了追求课堂结构的完整性而怕时间不够,而减少学生自主思考的时间。


 

文章录入:林钟典    责任编辑:林钟典 
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