高中数学 椭圆及其标准方程教学案例 联系客服

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椭圆及其标准方程

教学目标: 理解椭圆的定义,掌握椭圆的标准方程,以及a,b,c三者的关系 教学重点:椭圆的定义及标准方程 教学难点:标准方程的推导 教学过程: 一、引入

我们上两节课学习了方程与曲线的关系,一条曲线满足某个方程,我们就知道满足这个方程的点一定在这条曲线上,这条曲线上的点一定能满足这个方程,我们同时还学习了求一条曲线的方程一般步骤:建系,写出点的坐标的集合,建立方程,化简方程,检验。曲线在我们是生活中到处可见,其中有不少都是非常有规则的,具有一些特殊性质的曲线,今天我们将要学习一种特殊的曲线,在学习之前我们先来看一段小视频。

这个是我们神六飞行的一些片段,通过这个视频同学们可以看到神六绕地飞行的轨迹是一个椭圆,我们知道除了神六,我们太阳系里的行星绕太阳飞行的轨迹也是椭圆,椭圆在我们的生活中也是随处可见。

既然椭圆在生活中是如此的常见,人们是怎么准确的画出椭圆的呢?在画椭圆之前同学们回忆一下我们是怎样画圆的?定出圆心,半径长,绕着圆心画一圈就可以了,对比圆,椭圆会不会有相似的画法呢?

把细绳两端拉开一段距离,固定,拉紧绳子,移动笔尖,同学们想想,在这个过程中什么是不变的?(绳子长) 椭圆定义:

平面内到两个定点的F1,F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆。 问:为什么这个常数要大于|F1F2|?如果没有这个限制会出现什么样的情况呢? 然后让学生来演示,我们可以看到当等于|F1F2|是轨迹是线段F1F2,当小于|F1F2|时,这样的M点不存在。

F1,F2两个点叫做椭圆的焦点,而这两点的距离叫做是椭圆的焦距。 为了书写方便我们规定|F1F2|=2c,MF1+MF2=2a,

椭圆也是一条曲线,他有没有方程呢?再回忆一下求曲线方程的一般步骤。 请学生回答求曲线方程的步骤

现在我们要求椭圆的方程,第一步就是要建系,我们应该怎样来建立坐标系呢? 让同学们讨论,最后得出

以F1,F2所在直线为x轴,线段F1F2的中点为原点建立直角坐标系,最后选定方案,如图2-27,推导出方程.

以F1,F2所在直线为y轴,线段F1F2的中点为原点建立直角坐标系,如图2-26;

我们选择方案一来推导椭圆的方程

解 1)建系:以F1,F2所在直线为x轴,线段F1F2的中点为原点建立直角坐标系,并设椭圆上任意一点的坐标为M(x,y),

设两定点坐标为: F1(-c,0),F2(c,0), 2)则M满足:|MF1|+|MF2|=2a,

4)化简.

我们要化简方程就是要化去方程中的根式,你学过什么办法? 化去方程中的根式应该用移项平方、再移项再平方的办法.

下面我们就一起来完成这部分计算.(师生共同完成)

a4-2a2cx+c2x2=a2x2-2a2cx+a2c2+a2y2,整理得: (a2-c2)x2+a2y2=a2(a2-c2).

师:到此我们已经推导出了椭圆的方程,但此形式还不够简洁,且x,y的系数形式不一致,为了使方程形式和谐且便于记忆和使用,我们应该如何将方程进行变形呢?

学生此时可能还不理解,教师可启发学生观察图形如图2-28,看看a与c的关系如何?

请结合图形找出方程中a、c的关系.

根据椭圆定义知道a2>c2,且如图所示,a与c可以看成Rt△MOF2的斜边和直角边.

那我们不妨令b2=a2-c2,则方程就变形为b2x2+a2y2=a2b2,如果再化简,你会得到什么形式的方程呢?

其中a与b的关系如何?为什么?

a>b>0,因为a与b分别是Rt△MOF2的斜边、直角边. 教师指出(*)式就是焦点在x轴上的椭圆的标准方程,最后说明: 1)方程中条件a>b>0不可缺少(结合图形),当a=b>0时,就化成圆心在原点的圆的方程

2)b的选取虽然是为了方程形式简洁与和谐,但也有实际的几何意义,即:b2=a2-c2;

3)请学生猜想:若用方案二(即焦点在y轴上),得到的方程形式又如何呢?

如果此处学生不能给出,教师将自行给出

师:请同学们课后进行推导验证.

师:此时方程中a与b的关系又如何?(结合图形请学生将条件a>b>0补上.)

师:像这种焦点在坐标轴上建立起来的椭圆的方程,我们称之为椭圆的标准方程。 师:下面我们来对比一下,椭圆两个标准方程的异同 定 义 图 形 |MF1|+|MF2|=2a (2a>2c>0) 方 程 焦 点 a,b,c之间的关系 结论:

教师引导学生得出:(1)在两种标准方程中,∵a2>b2,∴可以根据分母的大小

来判定焦点在哪一个坐标轴上.

(2)在两种标准方程中,都有a>b>0