1、学情分析
我校高二学生在经历了一年多的高中学习,抽象思维能力有所提高,但对于形象的事物则更容易理解并掌握。在前一个月,不断地通过数形结合的方式,引导学生认识、掌握、运用导数。目前,学生对于导数的基础知识较好的掌握。
然而,学习若只停留在“被动接受”的阶段,而没有“主动出击”的经历,那么,学习便无乐趣,学生便力。如何激发学生的自主探究的激情,明确探究的内容,制定探究的方案,越过探究的难点,享受成功的喜乐。这对于教师来说,是一个大挑战。
在较好掌握一阶导数在函数单调性中的应用后,学生自然而然会产生一种纵向挖掘导数新知的欲望,那就是探究二阶导数的相关知识。(也可能是横向挖掘:探究导数在奇偶性、周期性等方面的应用)这为本节课的学习提供了情感基础。
二、教学思路
【教材地位和作用】
本节课是属于导数知识的拓展课。凹凸性是一个重要的函数性质,虽不在高中学习的范畴内,但在高等数学中有着重要的地位(与拉格朗里定理,柯西不等式都有着重要的联系)。并且也常有以二阶导数为背景的高考题目。
因此,本节课既着眼于提高学生的探究能力,也在一定程度上拓宽了学生的数学知识、素养。
【教学重、难点以及突破】
重难点: (1)如何引出猜想 (即[f'(x)]'决定f(x)的凹凸性)
(2)面队大量的素材,如何有效的分析 (3)解释结论
突破:
(1)如何引出猜想?
突破方法:通过对汽车启动和刹车时的s(t)图形特点的思考,从而引导学生从“加速度对s(t)
图形的影响”联想到“[f'(x)]'对f(x)图形的影响。
(2)通过计算具体函数的[f'(x)]',并画出f(x),[f'(x)]'的图形。在面对纷繁杂乱的素材时,
如何才能高效地处理素材,提取出有效的信息,用于验证猜想?
突破方法:将图形按照[f'(x)]'的符号来分类,通过分析同一类的f(x)图形共性,不断地验
证猜想,并加强对“凹凸”的直观感知。
(3)如何引导学生从理论上来解释结论。
突破方法:1、导数旧知的回顾。 2、提供充足的讨论时间。
三、教学目标
【知识与技能目标】
理解二阶导数如何决定原函数图形的凹凸性,并能熟练运用于小题中。
【过程与方法目标】
学生在探究的过程中,体会“从特殊到一般,从具体到抽象,从简单到复杂”这一方法在降低探究难度中的积极作用,以及“互助协作,资源共享,分类分析”在探究的效率上的重要意义。
【情感态度与价值观目标】
培养学生在面对“困难”时,不抛弃不放弃的坚强意志品质,并让学生体会成功的喜乐、对自我的肯定以及勇于挑战的创新精神。
四、教学流程
教学主线 | 教学内容 | 学生活动 | 设计意图 |
一、回顾旧知 | 问1:f'(x)的几何含义是什么? | 学生答:f'(x)是f(x)在x处的切线斜率。 | 对导数旧知的回顾是为之后的理论解释猜想做铺垫。
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问2:f'(x)决定了f(x)什么函数性质?
| 学生答:f'(x)决定了函数的单调性。具体的说,若f'(x)>0,则f(x)单调递增。若f'(x)<0, 则f(x)单调递减。若f'(m)=0,则x=m可能是f(x)的极值点,可能是其他情况。 | ||
二、联系实际,引发猜想
| 问3:汽车在加速启动,减速刹车 过程中,s(t)图象有何区别? | 学生答:加速时,图形下凹,减速时,图形上凸。(学生可能有其他的描述方式,如“弯”。。) | 通过对生活实例中加速度对s(t)图的影响的思考,能引发学生对二阶导数的类比联想。 |
问4:造成这一区别的原因是什么? | 学生答:因为一个是加速,一个是减速。 | ||
问5:如果将这一结论放在函数中,你有什么样的猜想? | 学生答:若[f'(x)]'>0,则 f(x)图象下凹.若[f'(x)]'<0, 则f(x)图象上凸. | ||
三、实例验证 | 问6:这一猜想是只针对汽车运动才能成立的特殊结论,还是能普遍应用于所有的函数的共性? | 可让学生畅所欲言。 | 学生众说纷纭,但要讲清理由并不容易。 在学生理论推导不易之时,转向对具体函数的探究。这样可使学生信心倍增,探究之欲更强。并累积了直观感知原函数与二阶导数的经验。 收集素材易,分析素材难。引导学生在面对无尽的素材时,如何进行分类处理,从而提炼出最具有普遍性的结论。这在其今后的学习中有着重要的意义。 |
问7:我们需要对更多的具体函数进行研究,看看这一猜想是否具有普遍性。 (备注:拥有大量素材时,引导学生学会分类分析图形) | 让学生动手计算f'(x),[f'(x)]'并画出图象。并分类分析图形,寻找共性。在这一过程中,每个学生负责一个具体函数,最后共享资源。 | ||
四、数形结合,分析结论 | 问8:众多的实例都一再的证实了最初的猜想。然而,函数无穷尽,我们不可能一一验证。所以,请同学们从理论上来分析我们的猜想究竟是否合理? | [解释结论] | 定义凹凸,可培养学生的数学严谨性,以及表达、概括的能力。 回顾总结探究中所用的方法和具体步骤,可提高学生对探究活动的认识,并积累宝贵的探究经验,以助下次探究活动。 |
问9:在结论中的“凹凸”是生活化的语言,不同的函数凹凸程度不尽相同。所以,我们需要一个统一的标准来判断“凹凸”。 同学们,你们认为可以怎样定义凹凸。 | 简记:凹下凸上 | ||
问10:从分类讨论的严谨性来说,我们还少考虑了一中情况,那就是[f'(m)]=0的情况。你们认为x=m是怎样的点? | 学生答: 若f(x)不是直线,则x=m 是一个凹凸转换点。 | ||
[小结] 问11:在探究的过程中,使用 了哪些方法?具体步骤是什么? | 学生答: 探究方法:从特殊到一 般,从简单到复杂。 具体步骤: 1、实例考察,探究结论 2、分析图形,得出结论。3、数形结合,解释结论。4、典例训练,应用结论。 | ||
五、应用结论 | [训练1] 若f'(m)=0,如何判断x=m是极大 值点还是极小值点还是其他情 况? | 若[f'(m)]'>0,则是极小值点。若[f'(m)]'<0,则是极大值点。若[f'(m)]'=0,则是其他情况。 | 通过3道题的训练,让学生体会,二阶导数在一些特殊题目中的妙用。 |
[训练2]f(x)=x^3-6x^2+16的对称 中心是 | 由[f(x)]'=0,得x=2,f(2)=0 所以,对称中心为(2,0) | ||
[训练3] | |||
六、拓展延伸 | 问12:我们是否可以将“凹凸” 代数化,即用代数的式子表达"凹 凸"。若是可以,那么[f'(x)]'的 应用就不再局限于图形问题.还可 用于代数问题. | 鼓励学生继续不断发现,不断创新,开拓属于自己的一片数学天空。 | |
问13:根据"凹凸"的代数定义,你们猜想一下,[f'(x)]'还可以解决什么类型的问题? 结束语: 最后这个问题留给大家思考。 我鼓励每一位同学,在你的日常生 活中,在课后作业中,在课堂练习 中,都可以大胆联想,实例验证, 最终通过理论分析,得出结论,创 造属于自己的一片数学天空。 | 学生答:不等式 |