《普通高中数学课程标准(2017年版)》对“导数的概念及其意义”提出的学习要求为:① 通过案例分析,经历由平均变化率过渡到瞬时变化率的过程,了解导数概念的实际背景,知道导数是关于瞬时变化率的数学表达,体会导数的内涵与思想;② 体会极限思想;③ 通过函数图像直观理解导数的几何意义。
请针对“导数的概念及其意义”,以达到学习要求①为目的,完成下列教学设计:(1) 写出教学重点;(6分)(2) 写出教学过程(只要求写出新课导入,概念的形成与巩固等过程)及设计意图。(24分)
(1) 教学重点① 结合瞬时变化率,了解导数概念的实际背景;② 理解导数的概念及其几何意义;③ 能准确表达某一点处导数的定义;④ 掌握从定义出发求某一点的导数的计算。(2) 教学过程一、 新知导入创设问题情境:经调查发现,在高台跳水中,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)存在的函数关系为,如果用运动员在某段时间内的平均速度描述其运动状态,那么在1≤ t ≤2这段时间里,的值是多少?预留时间让学生利用旧知进行求解,之后教师订正: 。
教师明确“平均变化率”的定义(课件展示): 若将题目中的函数关系用:y = f( x )表示,那么问题中的变化率即为,称此式为函数y = f( x )从x1到x2的平均变化率。 一般习惯用表示x2 - x1,即,可把 看作相对于x1的一个增量,用 代替x2,类似用表示,则平均变化率可以表示为 。
回归课件中的问题背景,教师提出如下问题供学生思考。教师提问1:运动员在这段时间里是静止的吗?教师提问2:你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗?【设计意图】教师在课堂开始时创设与生活实际相关的问题情境供学生思考讨论,可以激发学生学习新知的兴趣,活跃课堂气氛;物理学科中的平均速度与平均变化率密切相关,教师借此明确平均变化率的概念,一方面可以帮助学生建立起知识之间的联系,另一方面可以为新知的教学做铺垫。二、新知讲授教师指出:物理学科中将物体在某一时刻的速度称为瞬时速度。高台跳水中,运动员在不同时刻的速度 是不同的,所以平均速度不一定能反映其在某一时刻的瞬时速度。教师提问:如何求跳水运动员的瞬时速度呢?t = 2时,跳水运动员的瞬时速度是多少呢?活动1:学生自主思考,小组合作交流,教师巡视,并做如下引导。教师引导1:如果用包含变量的式子分别表示在区间和上的, ?可以表示成什么形式?教师引导2:对分别取,分别得到对应的 的值是什么?
教师引导3:当趋于0时,j?有什么样的变化趋势?活动2:结合上述引导,教师让学生分别形成区间和上 取值情况的对应表格,小组讨论分析,教师巡视指导。教师课件展示活动探究的表格,师生一起分析并得出结论: 无论t从小于2的一边,还是从大于2的一边趋近于2, 均趋近于- 13. 1; 当趋近于0时,平均速度均趋近于一个确定的值; 从物理的角度看,时间间隔| |无限变小时,平均速度 无限趋近于t = 2时的瞬时速度。教师进一步提出如下问题,供学生思考讨论。教师提问1:运动员在某一时刻t0 的瞬时速度如何表示?教师提问2:函数f( x )在x = x0 处的瞬时变化率如何表示?教师引出“瞬时变化率”的定义:一般地,函数y = f( x )在x = x0处的瞬时变化率是。教师进一步引入“导数”的定义:我们称瞬时变化率为函数:y = f( x )在x = x_0处的导数,记作或,即【设计意图】教师通过设问引导学生思考,将知识从“平均变化率”过渡到“瞬时变化率”,之后启发学生进行探究活动,最后带领学生共同分析,得出“平均变化率”和“瞬时变化率”的关系,明确"瞬时变化率”的概念,并借此引入导数的概念。思路清晰的教学过程,符合学生的认知,同时可以充分展现新课标“以学生为主体”的要求,也可以很好地提升学生自主探究和分析、解决问题的能力,培养学生合作交流的意识,丰富学生的数学活动经验。三、新知巩固教师课件出示习题供学生巩固新知: 如果一质点按s = 3t2的规律运动,那么在t = 2时该质点的瞬时速度是多少? 若函数f( x )= x3 + x2+ 2在X = 1处可导,在运用导数定义求的过程中,设自变量的增量为,则函数的增量等于多少?【设计意图】课堂习题可以帮助学生进一步理解和记忆新知内容,使学生了解新知内容在解题中的应用。此外,新知巩固中的两道练习题,第一题为对瞬时变化率知识内容的巩固,第二题考查学生对于导数定义的理解。这一方面,帮助学生加深对导数定义的理解和掌握,另一方面,帮助教师了解学生对本课的掌握程度。
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