人教版高中数学选择性必修第一册3.1.2《椭圆的简单几何性质（1）》教学设计(含答案)

3.1.2椭圆的简单几何性质（1）本节课选自《2019人教A版高中数学选择性必修第一册》第二章《直线和圆的方程》，本节课主要学习椭圆的简单几何性质教材的地位和作用地位：本节课是在椭圆的概念和标准方程的基础上，运用代数的方法，研究椭圆的简单几何性质及简单应用.本节课内容的掌握程度直接影响学习双曲线和抛物线几何性质。作用：提高学生的数学素质,培养学生的数形结合思想，及分析问题和解决问题的能力。因此，内容在解析几何中占有非常重要的地位。课程目标素养A.掌握椭圆的几何性质,掌握a,b,c,e的几何意义及a,b,c,e之间的相互关系.B.尝试利用椭圆的方程研究椭圆的几何性质.C.尝试利用椭圆的知识解决简单的实际问题.1.数学抽象：椭圆的几何性质2.逻辑推理：利用椭圆的方程研究椭圆的几何性3.数学运算：利用椭圆的方程研究椭圆的几何性4.数学建模：利用椭圆的知识解决应用问题5.直观想象：离心率的几何意义重点：由几何条件求出椭圆的方程难点：由椭圆的方程研究椭圆的几何性质多媒体 教学过程教学设计意图核心素养目标一、情境导学与利用直线的方程、圆的方程研究它们的几何性质一样，我们利用椭圆的标准方程研究椭圆的几何性质，包括椭圆的范围、形状、大小、对称性和特殊点等。二、探究新知观察椭圆（>>0）的形状，你能从图上看出它的范围吗？它具有怎样的对称性？椭圆上哪些点比较特殊？思观察图，我们发现，不同椭圆的扁平程度不同，扁平程度是椭圆的重要形状特征，你能用适当的量定量刻画椭圆的扁平程度吗？思考1.离心率对椭圆扁圆程度的影响?提示:如图所示,在Rt△BF2O中,cos∠BF2O=,记e=,则00)的长轴长是a.(  )(2)若椭圆的对称轴为坐标轴,长轴长与短轴长分别为10,8,则椭圆的方程为=1.(  )(3)设F为椭圆=1(a>b>0)的一个焦点,M为其上任一点,则|MF|的最大值为a+c(c为椭圆的半焦距).(  ) 答案:(1)× (2)× (3)√2.已知椭圆C:=1的一个焦点为(2,0),则C的离心率为(  )A.    B.    C.    D.解析:∵a2=4+22=8,∴a=2.∴e=.故选C.答案:C三、典例解析例1已知椭圆C1:=1,设椭圆C2与椭圆C1的长轴长、短轴长分别相等,且椭圆C2的焦点在y轴上.(1)求椭圆C1的半长轴长、半短轴长、焦点坐标及离心率;(2)写出椭圆C2的方程,并研究其性质.解:(1)由椭圆C1:=1,可得其半长轴长为10,半短轴长为8,焦点坐标为(6,0),(-6,0),离心率e=.(2)椭圆C2:=1.性质如下:①范围:-8≤x≤8且-10≤y≤10;②对称性:关于x轴、y轴、原点对称;③顶点:长轴端点(0,10),(0,-10),短轴端点(-8,0),(8,0);④焦点:(0,6),(0,-6);⑤离心率:e=.讨论椭圆的几何性质时,一定要将方程化为标准方程,标准方程能将参数的几何意义凸显出来,另外要抓住椭圆中a2-b2=c2这一核心关系式.跟踪训练1求椭圆m2x2+4m2y2=1(m>0)的长轴长、短轴长、焦点坐标、顶点坐标和离心率.解:由已知得=1(m>0),因为00)的两焦点为F1,F2,以F1F2为边作正三角形,若椭圆恰好平分正三角形的另两条边,则椭圆的离心率为     . 解析:方法一:如图,∵△DF1F2为正三角形,N为DF2的中点,∴F1N⊥F2N.∵|NF2|=|OF2|=c,∴|NF1|=c.由椭圆的定义可知|NF1|+|NF2|=2a,∴c+c=2a,∴a=.∴e=-1.方法二:注意到焦点三角形NF1F2中,∠NF1F2=30°,∠NF2F1=60°,∠F1NF2=90°,则由离心率的焦点三角形公式,可得e=-1. 答案:-1变式1若例2改为如下:椭圆=1(a>b>0)的两焦点F1,F2,以F1F2为底边作等腰直角三角形,其三角形顶点恰好落在椭圆的顶点处,则椭圆的离心率为     . 解析:根据等腰直角三角形的特征可知a2+a2=4c2,即=e=.答案:例3已知椭圆=1(a>b>0),F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,椭圆上总存在点P使得PF1⊥PF2,则椭圆的离心率的取值范围为     . 解析:由PF1⊥PF2,知△F1PF2是直角三角形,所以|OP|=c≥b,即c2≥a2-c2,所以a≤c.因为e=,0b>0)的左、右焦点,P为直线x=上一点,△F2PF1是底角为30°的等腰三角形,则E的离心率为     . 解析:(1)由题意,可得=1,即a2=.因为a2=b2+c2,所以=3-b2,离心率的取值范围是,所以≤3-b2≤,解得b∈,所以椭圆短轴长的最大值是.(2)由题意,知∠F2F1P=∠F2PF1=30°,∴∠PF2x=60°.∴|PF2|=2×=3a-2c.∵|F1F2|=2c,|F1F2|=|PF2|,∴3a-2c=2c,∴e=.答案:(1)C (2)(3)已知椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,右顶点为A,上顶点为B,若椭圆C的中心到直线AB的距离为|F1F2|,求椭圆C的离心率.解:由题意知A(a,0),B(0,b), 从而直线AB的方程为=1,即bx+ay-ab=0,又|F1F2|=2c,∴c.∵b2=a2-c2,∴3a4-7a2c2+2c4=0,解得a2=2c2或3a2=c2(舍去),∴e=.三、达标检测1.已知点(3,2)在椭圆=1上,则(  )A.点(-3,-2)不在椭圆上B.点(3,-2)不在椭圆上C.点(-3,2)在椭圆上D.无法判断点(-3,-2),(3,-2),(-3,2)是否在椭圆上解析:由椭圆以坐标轴为对称轴,以原点为对称中心可知,点(-3,2)在椭圆上,故选C.答案:C2.设AB是椭圆=1(a>b>0)的长轴,若把线段AB分为100等份,过每个分点作AB的垂线,分别交椭圆的上半部分于点P1,P2,…,P99,F1为椭圆的左焦点,则|F1A|+|F1P1|+|F1P2|+…+|F1P99|+|F1B|的值是(  )A.98aB.99aC.100aD.101a解析:由椭圆的定义及其对称性可知|F1P1|+|F1P99|=|F1P2|+|F1P98|=…=|F1P49|+|F1P51|=|F1A|+|F1B|=2a,|F1P50|=a,故结果应为50×2a+|F1P50|=101a.答案:D3.若椭圆的两个焦点与短轴的一个端点构成一个正三角形,则该椭圆的离心率为(  )通过练习巩固本节所学知识，通过学生解决问题，发展学生的数学运算、逻辑推理、直观想象、数学建模的核心素养。 A.B.C.D.解析:不妨设椭圆的左、右焦点分别为F1,F2,B为椭圆的上顶点.依题意可知,△BF1F2是正三角形.∵在Rt△OBF2中,|OF2|=c,|BF2|=a,∠OF2B=60°,∴cos60°=.即椭圆的离心率e=,故选A.答案:A4.已知椭圆=1左、右焦点分别为F1,F2,上、下顶点分别为B1,B2,则四边形B1F1B2F2的面积为     . 解析:根据题意,设四边形B1F1B2F2的面积为S,椭圆的标准方程为=1,其中a=,b=,则c==1,则F1(-1,0),F2(1,0),B1(0,),B2(0,-),即|OF1|=|OF2|=1,|OB1|=|OB2|=,则S=4×=4××|OB1|×|OF1|=2.答案:25.万众瞩目的北京冬奥会将于2022年2月4日正式开幕,继2008年北京奥运会之后,国家体育场(又名鸟巢)将再次承办奥运会开幕式. 在手工课上,王老师带领同学们一起制作了一个近似鸟巢的金属模型,其俯视图可近似看成是两个大小不同、扁平程度相同的椭圆.已知大椭圆的长轴长为40cm,短轴长为20cm,小椭圆的短轴长为10cm,则小椭圆的长轴长为     cm. 解析:因为两个椭圆的扁平程度相同,所以椭圆的离心率相同,,即.所以,所以,所以小椭圆的长轴长为20cm.答案:206.已知椭圆x2+(m+3)y2=m(m>0)的离心率e=,求m的值及椭圆的长轴长、短轴长、焦点坐标、顶点坐标.解:椭圆方程可化为=1(m>0),∵m->0,∴m>.∴a2=m,b2=,c=.由e=,得,∴m=1.∴椭圆的标准方程为x2+=1.∴a=1,b=,c=.∴椭圆的长轴长为2,短轴长为1;两焦点坐标分别为;四个顶点坐标分别为(-1,0),(1,0),.四、小结 五、课时练通过总结，让学生进一步巩固本节所学内容，提高概括能力。运用代数方法，让学生体会方程与函数的思想在研究椭圆几何性质中的作用，让学生的思路更加清晰，对学习内容的把握更加容易，同时注意及时让学生进行思维拓展，形成知识网，提升教学效果。