4.1坐標(biāo)系
第一課時(shí) 平面極坐標(biāo)的意義
[教學(xué)目的]
一、問題情景與學(xué)生活動(dòng):1、X地在什么地方?(從我們這里向東北方向5km的地方)
2、平面上一個(gè)點(diǎn)是否必須由橫縱坐標(biāo)來刻畫?由這個(gè)例子說明什么問題?(未必,可以由一個(gè)距離和一個(gè)方向來確定一個(gè)點(diǎn)的位置)
3、能否將之抽象出來,得到另一種確定點(diǎn)位置的方法呢?(引入標(biāo)題:平面極坐標(biāo)的意義)
二、相關(guān)定義
1、一般地:平面上任意取一點(diǎn)O,自點(diǎn)O引一條射線OX,同時(shí)確定一個(gè)長度單位和計(jì)算角的正方向(通常取逆時(shí)針方向?yàn)檎较颍,這樣就建立了一個(gè)極坐標(biāo)系。其中O稱極點(diǎn),射線OX稱極軸。
2、點(diǎn)的位置,每個(gè)有序?qū)崝?shù)對(duì)(ρ,θ)決定一個(gè)點(diǎn)的位置,ρ稱點(diǎn)M的極徑,θ點(diǎn)M的極角。
3、極點(diǎn)O的極徑為0,極角任意
4、點(diǎn)M與極坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng)嗎?具體是什么情況?什么情況下一一對(duì)應(yīng)?(不一一對(duì)應(yīng);由點(diǎn)的極坐標(biāo)唯一確定點(diǎn)的位置,但由點(diǎn)的位置不能唯一確定極坐標(biāo);在ρ>0,0≤θ<2π情況下與非極點(diǎn)的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng))不作特殊說明,要求寫出這個(gè)范圍內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)的極坐標(biāo)即可
三、典型例題
例1、教材P14----5寫點(diǎn)的極坐標(biāo)
思考:1、一般地,ρ可以為負(fù)的情況下,點(diǎn)(ρ,θ)還可以表示成什么形式?((ρ,2kπ+θ)或(-ρ,(2k+1)π+θ)k∈Z)
2、與點(diǎn)(ρ,θ)表示同一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)形式是什么?((-1)nρ,θ+nπ)n∈Z)
例2、在極坐標(biāo)系中,已知點(diǎn)P(5,),Q(1,),求線段PQ的長度
解:PQ共線,PQ=5+1=6
練習(xí)1:一般地,P(ρ1,θ1)與Q(ρ2,θ2),則PQ=______
練習(xí)2:點(diǎn)M(ρ,)在ρ>0及ρ為實(shí)數(shù)時(shí)分別代表什么圖形?
例3、在平面極坐標(biāo)系下,已知點(diǎn)Q(ρ,θ)求下列條件下點(diǎn)P的極坐標(biāo)
(1)P、Q關(guān)于極點(diǎn)O對(duì)稱;(2)P、Q關(guān)于θ=(ρ∈R)對(duì)稱;(3)P、Q關(guān)于θ=α(ρ∈R)對(duì)稱
[答案](1)(-ρ,θ) (2) ((-1)nρ,-θ+(n+1)π) n∈Z
(3) ((-1)nρ,2α-θ+nπ) n∈Z
說明:不申明時(shí),要寫出全部的坐標(biāo),方法是先寫出一個(gè),再擴(kuò)展為全部者
五、作業(yè):教材14―15頁習(xí)題1,3,4,8,9,10,11
[情況反饋]
第二課時(shí) 平面極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的互化
[教學(xué)目標(biāo)]
[教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)]極直互化
[教學(xué)過程]
一、學(xué)生活動(dòng)與背景引入
三、情感態(tài)度和價(jià)值觀:體會(huì)問題間的轉(zhuǎn)化功能
1、如圖,一個(gè)點(diǎn)在斜坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(x,y)是過這點(diǎn)分別作兩條坐標(biāo)軸的平行線,它們分別與兩坐標(biāo)軸交點(diǎn)所表示的數(shù)組成的有序?qū)崝?shù)對(duì)。
試在x軸正向到y(tǒng)軸正向的角為600的斜坐標(biāo)系中,作出三點(diǎn)A(-,2),B(3,2),C(,2),并求出AB和AC的長度(教材P14----2)
解:設(shè)、方向上的單位向量分別為、,則=||||cos(,)=,=4,
AB=4,=2+(2-2),AC==2
說明:斜坐標(biāo)系求值
2、思考:平面極坐標(biāo)系與平面直角坐標(biāo)如何轉(zhuǎn)化?(引入主題……)
二、新課內(nèi)容:
1、對(duì)于一個(gè)極坐標(biāo)系,與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化必須有前提條件,想一想,有什么前提條件?(極點(diǎn)與原點(diǎn)重合,極軸與x軸的正方向與長度單位一致)
2、在1的條件下,一個(gè)點(diǎn)的極坐標(biāo)為(ρ,θ),其直角坐標(biāo)為(x,y),它們之間有什么關(guān)系?
,通常情況下,將點(diǎn)的直角坐標(biāo)化為極坐標(biāo)時(shí),我們限定ρ≥0,0≤θ<2π
例1、(1)點(diǎn)M、P的極坐標(biāo)分別為(8,)、(2,)時(shí),它們的直角坐標(biāo)為______、_______
(2)點(diǎn)M、P、Q的直角坐標(biāo)為(,-)、(0,-2)、(-2,3),它們的極坐標(biāo)分別為_________、________、__________
解答:(1)(-4,4),(0,2) (2)(2,),(2,),(,π-arctan)
例2、在直角坐標(biāo)系中,P(2,2),Q(4,-4),R(6,0)
(1)求P、Q、R三點(diǎn)的極坐標(biāo);(2)求三角形PQR的面積S
解:(1)P(4,),Q(4,),R(6,0)
(2)作出圖形,S=S△PQR+S△QOR+S△POQ=……=14-4
四、作業(yè):教材P15----6,7
[補(bǔ)充習(xí)題]1、在直角坐標(biāo)喜中,已知兩點(diǎn)P(-1,),Q(-2,-2),O為原點(diǎn)
(1)將兩點(diǎn)的直角坐標(biāo)化為極坐標(biāo) (2)求三角形POQ的面積
2、在教成α的斜坐標(biāo)系中,兩點(diǎn)坐標(biāo)為P(x1,y1),Q(x2,y2)求PQ
[補(bǔ)充習(xí)題答案]
1、(1)P(2,),Q(2,) (2)1+
2、PQ=
[情況反饋]
第三課時(shí) 球坐標(biāo)系與柱坐標(biāo)系
[教學(xué)目標(biāo)]
[教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)]球柱坐標(biāo)系
[教學(xué)過程]
一、引入
自學(xué)指導(dǎo):看書10―13頁,說明以下兩個(gè)問題
(1)說出球坐標(biāo)系中點(diǎn)P(r,θ,φ)各字母的意義。它與空間直角坐標(biāo)有何關(guān)系?
(2)說出柱坐標(biāo)系中點(diǎn)P(r,θ,z)各字母的意義。它與空間直角坐標(biāo)有何關(guān)系?
課件播放:
(1)衛(wèi)星(地球上一點(diǎn))的確定→球坐標(biāo)系及點(diǎn)的坐標(biāo)→與空間直角坐標(biāo)的關(guān)系
(2)飛車走壁→柱坐標(biāo)系→與空間直角坐標(biāo)的關(guān)系
二、例題選講
例1、建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,表示棱長為1的正方體各頂點(diǎn)的坐標(biāo)
(思路一:空間直角坐標(biāo)系;思路二,球坐標(biāo)系)
變形1:設(shè)DA=a,DC=b,DD1=c時(shí),寫出各頂點(diǎn)的球坐標(biāo)
變形2:正三棱柱ABC-A1B1C1的各條棱長都為1,建立如圖所示的球坐標(biāo)系
(1)寫出各頂點(diǎn)的球面坐標(biāo) (2)將各頂點(diǎn)的球面坐標(biāo)就原坐標(biāo)軸,寫出其右手直角坐標(biāo)
例2、柱坐標(biāo)系中點(diǎn)(r,θ,z),滿足r=2的點(diǎn)的構(gòu)成的圖形是什么?(教材P13---例4)
練習(xí):一只螞蟻沿著半徑為1的圓柱面螺旋式上升,設(shè)直角坐標(biāo)系的z軸即此圓柱的軸,此螞蟻在z軸方向勻速上升的速度為v>0,勻速繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω>0,求t時(shí)刻螞蟻所在的點(diǎn)的直角坐標(biāo)和柱坐標(biāo)。
解:如圖從A(1,0,0)開始,點(diǎn)M(x,y,z),則,M的直角坐標(biāo)為
M(cosωt,sinωt,vt),其柱坐標(biāo)為(1,ωt,vt)
三、小結(jié):1、刻畫空間點(diǎn)的位置除了直角坐標(biāo)外,還有球坐標(biāo)和柱坐標(biāo)系;與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化時(shí),不作特殊申明,指的是右手直角坐標(biāo)。
2、這樣坐標(biāo)含有了,用坐標(biāo)解決幾何問題的方法稱坐標(biāo)法
[補(bǔ)充習(xí)題]
四、作業(yè):教材P15---12~16
1、在球坐標(biāo)系中,方程表示________________
2、求球坐標(biāo)系中兩點(diǎn)P(3,,),Q(3,,)的距離
[答案]
1、以O(shè)為頂點(diǎn),3為母線長,底面直徑為3的圓錐
2、
[情況反饋]
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