高中数学 3.1.1 变化率问题教案 新人教A版选修1-1.doc

甘肃省金昌市第一中学 2014 年高中数学 3.1.1 变化率问题教案 新人教 A 版选修 1-1 一. 设计思想：（1）用已知探究未 知的思考方法（2）用逼近的思 想 考虑问题的思考方法． 二. 教学目标 1．理解平均变化率的概念； 2．了解平均变化率的几何意义； 3．会求函数在某点处附近的平均变化率 4. 感受平均变化率广泛存在于日常生活之中，经历运用数学描述和刻画现实世界的过程，体 会数学的博大精深以及学习数学的意义。 三. 教学重点 1. 通过实例，让学生明白变化率在实际生活中的需要，探究和体验平均变化率的实际意义和 数学意义； 2. 掌握平均变化率的概念，体会逼近的思想和用逼近的思想思考问题的方法； 四. 教学难点：平均变化率的概念． 五. 教学准备 1. 认真阅读教材、教参，寻找有关资料； 2. 向有经验的同事请教； 3. 从成绩好的学生那里了解他们预习的情况和困 惑的地方． 六. 教学过程 一．创设情景 （1） 让学生阅读章引言，并思考章引言写了几层意思？ （2） 学生先阅读，思考，老师再提示；①以简洁的话语指明函数和微积分的关系，微积分的研 究对象就是函数，正是对函数的深入研究导致了微积分的产 生；②从数学史的角度，概括地介绍与 微积分创 立密切相关的四类问题以及做出巨大贡献的科学家；③概述本章的主要内容，以及导数工 具的作用和价值． 让学生对这章书先有一个大概认识，从而使 学生学习有了方向，能更好地进行以下学习． 二．新课讲 授 （一）问题提出 问题 1 气球膨胀率问题： 老师准备了两个气球，请两位同学出来吹， 请观看同学谈谈看见的情景；再请吹气球同学谈谈吹气 球过程的感受，开始与结束感受是否有区别？ 我们都吹过气球回忆一下吹气球的过程,可以发现,随着气球 内空气容量的增加,气球的半径增加 越来越慢.从数学角度,如何描述这种现象呢? 气球的体积 V(单位:L)与半径 r(单位:dm)之间的函数关系是 如果将 半径 r 表示为体积 V 的函数,那么 分析: ， ⑴ 当 V 从 0 增加到 1 时,气球半径增加了 3 3 4)( rrV π= 3 4 3)( π VVr = 3 4 3)( π VVr = )(62.0)0()1( dmrr ≈−气球的平均膨胀率为 ⑵ 当 V 从 1 增加到 2 时,气球半径增加了 气球的平均膨胀率为 可以看出，随着气球体积逐渐增大，它的平均膨胀率逐渐变小了． 思考：当空气容量从 V1 增加到 V2 时,气球的平均膨胀率是多少? 问题 2 高台跳水问题： 在高台跳水运动中，运动员相对于水面的高度 h（单位：m）与起跳后的 时间 t（单位：s）存在怎样的函数关系 ？ 在高台跳水运动中,运动员相对于水面的高度 h(单位：m)与起跳后的时 间 t（单位：s）存在函数关系 h(t)= -4.9t2+6.5t+10. ） 如何计算运动员的平均速度？并分别计 算０≤t≤０.5，1≤t≤2，1.8≤t≤2，2≤t≤2.2，时 间段里的平均速度. 思考计算： 和 的平均速度 在 这段时间里， ； 在 这段时间里， 探究：计算运动员在 这段时间里的平均速度，并思考以下问题： ⑴运动员在这段时间内使静止的吗？ ⑵你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗？ 探究过程：如图是函数 h(t)= -4.9t2+6.5t+10 的图像，结合图形可知， ， 所以 ， 虽然运动员在 这段时间里的平均速度为 ，但实际情况是运动员仍然运动，并非 静止，可以说明用平均速度不能精确描述运动员的运动状态． （1）让学生亲自计算和思考，展开讨论； （2）老师慢慢引导学生说出自己的发现，并初步修正到最终的结论上. （3）得到结论是：①平均速 度只能粗略地描述运动员的运动状态，它并不能反映某一刻的运动状 态. ②需要寻找一个量，能更精细地刻画运动员的运动状态； （二）平均变化率概念: 引出函数平均变化率的概念．找出求函数平均变化率的步骤. )/(62.001 )0()1( Ldmrr ≈− − )(16.0)1()2( dmrr ≈− )/(16.012 )1()2( Ldmrr ≈− − 12 12 )()( VV VrVr − − 5.00 ≤≤ t 21 ≤≤ t v 5.00 ≤≤ t )/(05.405.0 )0()5.0( smhhv =− −= 21 ≤≤ t )/(2.812 )1()2( smhhv −=− −= 49 650 ≤≤ t )0()49 65( hh = )/(0 049 65 )0()49 65( ms hh v = − − = 49 650 ≤≤ t )/(0 ms h to 1．上述问题中的变化率可用式子 表示, 称为函数 f(x)从 x1 到 x2 的平均变化率 2．若设 , (这里 看作是对于 x1 的一个“增量”可用 x1+ 代替 x2,同样 ) 3． 则平均变化率为 思考：观察函数 f(x)的图象 平均变化率 表示什么? （1） 师生一起讨论、分析，得出结果； （2） 计算平均变化率的步骤：①求自变量的增量Δ x=x2-x1；②求函数的增量Δf=f(x2)-f(x1)；③求平均变 化率 . 注意：①Δx 是一个整体符号，而不是Δ与 x 相乘；② x2= x 1+Δx；③Δf=Δy=y2-y1； 三．典例分析 例 1．已知函数 f(x)= 的图象上的一点 及临近一点 , 则 ． 解： ， ∴ 例2． 求 在 附近的平均变化率。 解： ，所以 所以 在 附近 的平 均变化率为 四．课堂练习 1．质点 运动规律为 ，则在时间 中相应的平均速度为 ． 12 12 )()( xx xfxf − − 12 xxx −=∆ )()( 12 xfxff −=∆ x∆ x∆ )()( 12 xfxfyf −=∆=∆ =∆ ∆=∆ ∆ x f x y x xfxxf xx xfxf ∆ −∆+=− − )()()()( 11 12 12 =∆ ∆ x f 12 12 )()( xx xfxf − − 2 1 2 1 ( ) ( )f x f xf x x x −∆ =∆ − xx +− 2 )2,1( −−A )2,1( yxB ∆+−∆+− =∆ ∆ x y )1()1(2 2 xxy ∆+−+∆+−−=∆+− xx xx x y ∆−=∆ −∆+−+∆+−−=∆ ∆ 32)1()1( 2 2xy = 0xx = 2 0 2 0 )( xxxy −∆+=∆ x xxx x y ∆ −∆+=∆ ∆ 2 0 2 0 )( xxx xxxxx ∆+=∆ −∆+∆+= 0 2 0 2 0 2 0 22 2xy = 0xx = xx ∆+02 32 += ts )3,3( t∆+ x1 x2O y y=f(x) f(x1) f(x2) △y =f(x2)-f(x1) x △x= x2-x12.物体按照 s(t)=3t2+t+4 的规律作直线运动,求在 4s 附近的平均变化率. 3.过曲线 y=f(x)=x3 上两点 P（1，1）和 Q (1+Δx,1+Δy)作曲线的割线，求出当Δx=0.1 时割线的 斜率. 五．回顾总结 让学生进行课堂小结. （1） 随着气球内空气容量的增加，气球的半径增加得越来越慢，即随着气球体积的增大，比值 气球膨胀率越来越小； （2） 平均速度只能粗略地描述运动员的运动状态，它并不能反映某一刻的运动状态； （3） 函数的平均变化率的概念 ； （4） 求函数的平均变化率的步骤； （5） 课后思考问题：需要寻找一个量，能更精细地刻画运动员的运动状态，那么该量应如何定 义？ （6） 思考问题方法：从实际生活到数学语言，数学概念． 六．补充实例 例１　在经营某商品中，甲挣到 10 万元，乙挣到 2 万元，如何比较和评价甲，乙两人的经营成果？ 变式：在经营某商品中，甲用 5 年时间挣 到 10 万元，乙 用 5 个月时间挣到 2 万元，如何比较和评 价甲，乙两人的经营成果？ 例２　情境：现有南京市某年 3 月和 4 月某天日最高气温记载. 时间 3 月 18 日 4 月 18 日 4 月 20 日 日最高气温 3.5℃ 18.6℃ 33.4℃ 观察：3 月 18 日到 4 月 18 日与 4 月 18 日到 4 月 20 日的温度变化，用曲线图表示为： 20 30 34 2 10 20 30 A (1, 3.5) B (32, 18.6) 0 C (34, 33.4) 温度T (℃) 2 10 时间 t（d）