高中数学必修二平面解析几何的教材分析和教学建议
一、课标要求
(1)直线与方程
① 在平面直角坐标系中,结合具体图形,探索确定直线位置的几何要素.
② 理解直线的倾斜角和斜率的概念,经历用代数方法刻画直线斜率的过程,掌握过两点的直线斜率的计算公式.
③ 能根据斜率判定两条直线平行或垂直.
④ 根据确定直线位置的几何要素,探索并掌握直线方程的几种形式(点斜式、两点式及一般式),体会斜截式与一次函数的关系.
⑤ 能用解方程组的方法求两直线的交点坐标.
⑥ 探索并掌握两点间的距离公式、点到直线的距离公式,会求两条平行直线间的距离. (2)圆与方程
① 掌握确定圆的几何要素,在平面直角坐标系中,探索并掌握圆的标准方程与一般方程. ② 能根据给定直线、圆的方程,判断直线与圆、圆与圆的位置关系. ③ 能用直线和圆的方程解决一些简单的问题. ④初步了解用代数方法处理几何问题的思想. (3)空间直角坐标系
① 通过具体情境,感受建立空间直角坐标系的必要性,了解空间直角坐标系,会用空间直角坐标系刻画点的位置.
② 通过表示特殊长方体(所有棱分别与坐标轴平行)顶点的坐标,探索得出空间两点间的距离公式.
二 全国卷近四年直线与圆的高考题及分析
年份 2013 选择、填空题 22解答题 22(2013课标全国Ⅰ,文21理20)已知圆M:?x?1??y?1,圆N:?x?1??y?9,动圆P与圆M外切并且与圆N内切,圆心P的轨迹为曲线C. (1)求C的方程;(2) l是与圆P,圆M都相切的一条直线,l与曲线C交于A、B两点,当圆P的半径最长时,求|AB|. (2013·新课标全国Ⅱ高考文科·T20)在平面直角坐标系xOy中,已知圆P在x轴上截得线段长为22,在y轴上截得线段长为23。(1)求圆心P的轨迹方程; (2)若P点到直线y?x的距离为22,求圆P的方程。 2014 (2014·新课标全国卷Ⅱ高考文、理科数学·T12)设点M?x0,1?,若在圆(2014·新课标全国卷文科Ⅰ)已知点P(2,2),O:x2?y2?1上存在点N,使得圆C:x2?y2?8y?0,过点P的动直线l与圆?OMN?45?,则x0的取值范围是A.[-1,1] B. [?1,1] 22D. ?22? ,????22?C交于A,B两点,线段AB的中点为M,O为坐标原点. (1)求M的轨迹方程;(2)当OP?OM时,求l的方程及?POM的面积 (2015·新课标全国卷文科Ⅰ)已知过点A?1,0?且斜率为k的直线l与圆C:?x?2???y?3??1交于M、N两点.(I)求k的取值范围; (II)uuuuruuurOM?ON?12,其中O为坐标原点,求MN. 22C. [?2,2] 2015 (2015·新课标全国卷Ⅱ理科·T7)过三点A(1,3),B(4,2),C(1,-7)的圆交y轴于M、N两点,则|MN| C. 2016 (2016·新课标全国卷文科ⅠT15)设直线y?x?2a与圆C:x2?y2?2ay?2?0相交于A,B两点,若|AB|?23,则圆C的面积为____ (2016·新课标全国卷ⅡT6) 圆x2?y2?2x?8y?13?0的圆心到直线ax?y?1?0的距离43为1,则a? A.? B.? C.3 D.2 34 分析以上四年全国卷,我们可以看出:
(1)文科年年都考查直线与圆的位置关系,其中2013、2014、2015年都考查了一道解答题,分值为12分,而2016年考查弱化了,只有一道选择题,分值5分,文科是否有种趋势,考查选择题;理科2013考查一道解答题,2014、2015一道选择题,,2016没有考查直线与圆.
(2)试题难度为中等难度,直线与圆的试题没有压轴题,基本都在试卷的中间,选择题考查的偏多,时而为选择的最后一个较难的题.
(3)直线与圆的综合题占主流,基本没有单纯考查直线方程的试题多数,多为直线与圆的位置关系、直线与圆中的几何度量(弦长、距离、面积等)、动点的轨迹问题,同时也强化了与其他知识(向量、不等式、函数、圆锥曲线等)的整合.
(4)注重数学思想方法的考查,如坐标法、数形结合、函数与方程、化归转化的思想,凸显用代数的方法解决几何问题的能力.
三 解析几何的基本思想方法
解析几何是几何学的一个分支,是通过坐标法运用代数工具研究几何问题的一门学科,解析几何的基本思想:用代数的方法解决几何问题.解析法,就是坐标法,解析几何就是在坐标系的基础上,用代数的方法研究几何问题一门学科.它将形与数有机地结合起来,体现了数形结合的重要数学思想。
用解析法研究几何图形的性质,须先将几何图形置于坐标系下,对“形”进行翻译转化,将几何问题代数化,用代数的语言描述几何要素及其关系,进而将几何问题转化为代数问题(把点转化为坐标、把曲线转化为方程);然后,再将代数问题几何化------分析代数语言的几何含义,使代数语言更直观、更形象地表达出来。
“翻译” “代数运算” “翻译” 几何问题 代数问题 代数问题的解 几何问题的解 点 坐标 曲线 方程
几何特征 数式和数量关系
四 直线与圆的教学建议
(一) 重点突出,把握教学要求
注意“解析几何”知识内容的前后衔接,准确把握教学要求和难度.《必修2》的直线与方程、圆的方程,以及选修1-1(2-1)中圆锥曲线与方程、选修4-4坐标系与参数方程一起构成了经典的平面解析几何内容的主干,教学时,要注意知识内容的衔接,把相关内容放在平面解析几何内容的通盘中考虑,切实把握每部分的教学要求和难度。例如在圆的教学中,应突出圆的几何特性,回避综合性强、运算量偏大的数学题的训练,避免在解题技巧上做文章. (二)思想渗透,提升数学素养;
解析法的思想是通过代数方法将几何问题的研究变成有章可循,而且能按一定的步骤或程式去推导、求解,实际上是设计了一种算法.研究直线的过程和研究圆的过程就是解析几何研究曲线的两个案例,体现了“坐标法”研究问题的一般流程.在解析几何初步的教学中,教师让不断地、反复地让学生感悟坐标法、体会数形结合思想,形成正确的数学观;对解析几何内容采用的处理方式,主要是为了增进学生对几何本质的理解,培养学生对几何学习的兴趣,克服几何学习可能会造成学生两极分化的弊端.
例如,对直线与圆的交点问题,教材教科书采用了通过方程求直线与圆的交点的方法,也采用比较圆心到直线的距离与半径大小的关系来判断的方法,这样,在将学生所学知识加以整合和升华的同时,也为后续内容(直线和圆锥曲线的位置关系)的学习奠定了基础.
(三) 联系贯通, 梳理教材体系
在教学中,让学生站在较高位置上寻找知识关系结构,体会和理解知识之间的关系,使知识结构框立体化,夯实基础,形成系统.
(四)自主探索,提高主观能动性
教学中,注意提供充分的数学活动和交流的机会,引导他们在自主探索的过程中获得知识、增强技能、掌握基本的数学思想方法. “观察”、“思考”、“探究”等栏目设置的目的之一就是让学生参与到数学活动中.
2222例如中例3. 研究圆C1:x?y+2x?8y?8?0与圆C2:x?y?4x?4y?2?0的关系时,把它们
的方程相减,得到x+2y?1?0时,在边空处有要求:“画出圆C1与C2以及方程x+2y?1?0表示的直线,你发现了什么你能说明为什么吗”更进一步,能否说,要研究圆C1与圆C2的关系只要研究直线
x+2y?1?0与C1(或C2)的关系就可以了呢 教材边空处所提要求,不仅体现了“化归”的思想,而且
是颇具思考价值的,因此教学中要重视用好.
(五)信息技术,感受形象直观
平面解析几何是一门典型的数与形结合的学科,信息技术在加强几何直观,促使数与形结合方面有着特殊的作用. 借助信息技术,可以形象、直观地帮助学生认识所研究的直线.在动态演示中,观察直线的性质,在直观了解的基础上,寻求形成这些性质的原因以及代数表示.通过对方程的研究,了解直线与直线的关系时,运用信息技术,可以进一步验证得到的结果,为抽象的认识增添形象的支持.
(六) 题组教学,强化思维训练
1.直线的方程:通过一次函数引进直线的“斜截式”,从而提出斜率的概念、倾斜角的概念、
在y轴的截距的概念,重点强调的是k、?、b的变化.
【题组】(1)直线x?a2?1y?1?0的倾斜角得到取值范围是_____. (2)直线l与经过A?2,1?,B1,m22.两直线的位置关系:
通过平行和垂直问题的解决,感受用代数方法研究几何图形性质的思想.
?????m?R?两点,则直线l的倾斜角的取值范围为______.
?A1B2?A2B1?0两直线l1:A1x?B1y?C1?0;l2:A2x?B2y?C2?0平行的等价条件?
AC?AC?021?12两直线l1:A1x?B1y?C1?0;l2:A2x?B2y?C2?0垂直的等价条件A1A2?B1B2?0 【题组1】已知直线l1:?m?3?x?4y?5?3m,l2:2x??m?5?y?8 (1)l1Pl2;(2)l1与l2;(3)l1与l2相交;(4)l1与l2垂直.
【题组2】已知直线l经过两条直线2x?3y?3=0和x?y+2?0的交点. (1)若直线l与直线3x+y?1=0平行,求直线l的方程. (2)若直线l与直线3x+y?1=0垂直,求直线l的方程. 3.平行系和过定点的直线系
例:已知A(?3,1),B(5,2)
【题组1】(1)若直线l与线段AB有交点,且斜率为2,求直线l的截距的取值范围.
(2)若直线l与线段AB有交点,且过点A(?1,?1),求直线l的截距的取值范围. 【题组2】(1)若直线2x?y?3m?1?0与线段AB有交点,求m的取值范围.
(2)若直线y?kx?k?1与线段AB有交点,求k的取值范围.
(3)若直线(2m?1)x?(m?2)y?3m?1?0与线段AB有交点,求m的取值范围. 【题组3】 动点P?x,y?在线段AB上,则
(1)2x?y的最大值. (2)
y?2的取值范围. x22(3)x?y的最小值. (4)x?y?2x的取值范围.
4.点关于直线的对称点的问题
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