摘要:
"该高中数学课件聚焦抛物线的定义、标准方程及应用,通过生活情境(喷泉、篮球轨迹)和类比椭圆、双曲线的研究思路(定义→方程→性质→应用)导入,搭建新旧知识联系的学习支架。\n其亮点在于以数学抽象(定义与方程概念)、逻辑推理(方程推导及形式分析)为核心,通过信息技术作图探究定义,分情况归纳四种标准方程,结合卫星接收天线等实例强化应用。采用问题驱动和表格小结,帮助学生培养直观想象与数学建模能力,教师可借助清晰结构提升教学效率。"
内容正文:
2.4.1抛物线的
标准方程
第二章 圆锥曲线
学习目标
教学重点:理解抛物线定义,掌握抛物线标准方程,能根据条件求抛物线标准方程。
教学难点:抛物线定义中条件理解,标准方程形式与焦点、准线位置的对应。
理解抛物线定义及核心特征,明确标准方程形式;
掌握抛物线标准方程推导,能运用方程求焦点、准线及参数;
体会数形结合思想,提升几何与代数转化能力。
课程目标
学科素养
数学抽象:抛物线定义与标准方程概念;
逻辑推理:标准方程推导及形式对应分析;
数学运算:抛物线标准方程求解;
直观想象:抛物线几何特征与方程、焦点准线的关联;
数学建模:实际情境中抛物线模型构建与方程应用。
新知引入
情境1:抛物线是一种常见的曲线,例如喷泉中喷出的水珠、投出的篮球所经过的轨迹都是抛物线.抛物线的用途很广泛,在太阳灶、探照灯、雷达天线、卫星天线、射电望远镜、工程建筑等工程技术中都有它的身影,体现了抛物线在光学、力学等方面的独有特性.
新知引入
思考1:如何研究抛物线性质?在之前研究椭圆和双曲线的过程中,我们的研究思路是什么?
定义
方程
性质
应用
新知引入
1、平面内到定点的距离与到定直线(直线不经过点)的距离的比是常数( )的点的轨迹是椭圆.
2、平面内到定点的距离与到定直线(直线不经过点)的距离的比是常数( )的点的轨迹是双曲线.
3、平面内到定点的距离与到定直线(直线不经过点)的距离的比是常数( )的点的轨迹是?
新知探究
问题1:利用信息技术作图.如图,是定点,是不经过点的定直线,是直线上任意一点,我们先连接,再作的垂直平分线,过作定直线的垂线,交直线于点.你能发现点满足的几何条件吗?拖动点,观察点的轨迹,它的轨迹是什么形状呢?你是否接触过类似的图形呢?
新知探究
新知探究
我们把平面内与一个定点和一条定直线(不经过点)的距离相等的点的轨迹叫抛物线.点叫做抛物线的焦点,直线叫做抛物线的准线.
M
·
F
l
·
e=1
准线
焦点
不可以,当经过点时,动点M的轨迹不是抛物线,而是过点F垂直于直线l的一条直线.
l
·
F
新知探究
问题2:比较椭圆、双曲线标准方程的建立过程,你认为如何建立坐标系,可能使所求抛物线的方程形式简单?
①建系 如图,以过点且垂直于直线 的直线为轴, 垂足为 以的中点为坐标原点建立直角坐标系.
②设点 设是抛物线上任意一点,点到的距离为.
则焦点的坐标为,准线的方程为
③限制条件
新知探究
④列式 由抛物线的定义,抛物线就是点的集合
所以=
两边平方,整理得 ,
其中为正常数,它的几何意义是: 焦点到准线的距离.
方程 表示焦点在轴正半轴上的抛物线.
我们把方程叫做抛物线的标准方程.它表示焦点在轴正半轴上,焦点是,准线是的抛物线.
新知探究
问题3:在平面直角坐标系中,类比椭圆、双曲线,抛物线的焦点位置会有些什么情况?要怎样求不同开口方向的抛物线的标准方程呢?
新知探究
准线方程
焦点坐标
标准方程
焦点位置
图 形
轴的
正半轴上
轴的
负半轴上
轴的
正半轴上
轴的
负半轴上
(-
-
-
-
新知探究
问题5:二次函数的图象是抛物线吗?如果是,请写出它的焦点坐标、准线方程.
∵∴.
焦点在轴正半轴上,焦点,准线方程为.
1.一次项变量如为(或),则轴(或轴)为抛物线的对称轴,焦点
在对称轴上.
2.一次项的系数符号决定了开口方向.
问题4:如何判断抛物线的焦点位置,开口方向?
练习巩固
辨析1:已知动点到定点的距离和它到直线的距离相等,则点的轨迹方程为_________.
【答案】.
辨析2:抛物线的准线方程是( ).
A. B. C. D.
【答案】.
典例精讲
例1:求顶点在坐标原点,焦点在坐标轴上且经过点的抛物线的方程.
解:由于抛物线的顶点在坐标原点,焦点在坐标轴上,因此抛物线的方程是上述四种标准方程之一. 若抛物线的焦点在轴上,由于它过第三象限的点, 可知此抛物线开口向左(如图),因此可设其方程为
把点的坐标代入,得到
解得,从而抛物线的方程为。
若抛物线的焦点在轴上,由于它过第三象限的点,可知此抛物线开口向下,因此可设其方程为. 把点的坐标代入,得到
解得. 从而抛物线的方程为。
因此,所求抛物线的方程为或
练习巩固
练习1:(1)已知抛物线的标准方程是,求它的焦点坐标和准线方程;
(2)已知抛物线的焦点是,求它的标准方程.
解:(1)因为,抛物线的焦点在轴正半轴上,
所以它的焦点坐标是,准线方程是.
(2)因为抛物线的焦点在轴负半轴上,且,,
所以抛物线的标准方程是
练习巩固
变式1-1:根据下列条件分别求出抛物线的标准方程:
(1)准线方程为; (2)经过点.
解:(1)因为抛物线的准线交轴于正半轴,且,则,
所以所求抛物线的标准方程为.
(2)∵点在第三象限,
∴设所求抛物线的标准方程为或.
若抛物线的标准方程为,则由,解得;
若抛物线的标准方程为,则由,解得.
∴所求抛物线的标准方程为或.
练习巩固
变式1-2:根据下列条件分别求出抛物线的标准方程:
(1)焦点在轴上,焦点到准线的距离为5;
(2)焦点为直线与坐标轴的交点.
解:(1)已知抛物线的焦点在轴上,可设方程为,
由焦点到准线的距离为,知,,
所以满足条件的抛物线有两条,它们的标准方程分别为和.
练习巩固
变式1-2:根据下列条件分别求出抛物线的标准方程:
(2)焦点为直线与坐标轴的交点.
解:(2)对直线方程,令,得;令,得,
∴抛物线的焦点为或.
当焦点为时,,∴,此时抛物线的标准方程为;
当焦点为时,,∴,此时抛物线的标准方程为.
∴所求抛物线的标准方程为或;
典例精讲
例2:证明:以抛物线的任一过焦点的弦为直径的圆与抛物线的准线相切.
证明:如图,设是此抛物线过焦点的一条弦,取的中点,
设点在抛物线的准线上的射影依次是点、、,则
是直角梯形的中位线。
因为点在抛物线上,所以
,
于是
即点到准线的距离等于圆的半径。
由此可见,以为直径的圆与准线相切
练习巩固
练习2:一种卫星接收天线如左图所示,其曲面与轴截面的交线为抛物线.在轴截面内的卫星波束呈近似平行状态射入形为抛物线的接收天线,经反射聚集到焦点处,如图.已知接收天线的口径(直径)为,深度为.试建立适当的坐标系,求抛物线的标准方程和焦点坐标.
练习巩固
练习2:已知接收天线的口径(直径)为,深度为.试建立适当的坐标系,求抛物线的标准方程和焦点坐标.
解:如图,在接收天线的轴截面所在平面内建立直角坐标系,
使接收天线的顶点(即抛物线的顶点)与原点重合,焦点在轴上.
设抛物线的标准方程是.
由已知条件得,点的坐标是,
代入方程,得,即.
所以,所求抛物线的标准方程是,焦点坐标是
小结
准线方程
焦点坐标
标准方程
焦点位置
图 形
轴的
正半轴上
轴的
负半轴上
轴的
正半轴上
轴的
负半轴上
(-
-
-
-
感谢聆听
数与形,本是相倚依,焉能分作两边飞。数无形时少直觉,形少数时难入微。 数形结合百般好,隔离分家万事非。
——华罗庚
Lavf58.20.100
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