高中数学必修四2.3教案
一、教材分析
1．教学内容：《高中数学必修4》中第二章 “向量数乘运算及其几何意义”这一节，在新课标中主要内容有三方面：①向量数乘运算及其几何意义的含义；②数乘运算的运算律；③平面向量共线定理。
2．地位与作用：向量数乘运算是学习向量其他运算以及空间向量的基础，也是解决平面解几、立几、三角、复数的重要工具。因此，本节课的教学活动将对后续课程起着桥梁作用。教材通过复习引入新课，并通过三个探究活动，完成本节课的教学活动。
二、三维目标
根据新课标要求并结合学生具体实际，设计以下三维目标：
1．知识与技能
⑴掌握向量数乘运算及其几何意义，数乘运算的运算律，并能熟练运用定义、运算律进行简单的计算。
⑵理解向量共线定理及其推导过程，会应用向量共线定理判断或证明两个向量共线、三点共线及两直线平行等简单问题。
2．过程与方法
通过对两个向量共线充要条件的探究与推导，让学生对平面向量共线定理有更深刻的理解。为了帮助学生消化和巩固相应的知识，本节课设置了三个例题及其变式引申；指导学生探究发现，并得出结论，培养学生自主探究能力和创新思维能力 。
3．情感、态度与价值观
通过向量数乘运算的学习和探究，有助于激发学生学习兴趣和积极性，还有助于培养类比、分析、归纳、抽象思维能力以及逻辑推理能力。
三、重点、难点与疑点
1．重点：向量数乘运算的几何意义、运算律，向量共线定理；
〖解决办法〗为了突出重点，让学生在创设问题链的驱动下合作探究，得出结论，发展学生的认知结构。
2．难点与疑点：向量共线定理的探究过程及其应用。
〖解决办法〗为了突破难点与疑点，按照学生的认知规律、由浅入深地变式讨论，达到全面理解。
四、学情分析与对策
学生已明确向量是有大小和方向的量，且已学过向量的加、减法，对于这种有方向的量能否与实数进行乘法运算有些疑问，且“相乘后方向如何判断呢？”：这也就是本节课知识产生的背景。通过熟知的实数乘法作类比，探究向量数乘的含义，让学生在此过程中，体验数学知识的产生、发展、成熟和应用的过程。让学生懂得学习，热爱学习。
五、设计理念
高中新课程改革实验的核心是转变教师的教学方式与学生的学习方式。而课堂教学的有效性及自主探究学习则是教与学普遍关心的问题。
基于这一层面的考虑，本节课采用“探究----研讨”教学法。第一、“探究”。创设问题情境，将有关材料有层次地展示给学生，让学生自主探究它。学生通过对这些“结构化”的材料进行探究，获得对向量数乘的感性认识。 第二、“研讨”。在形成感性认识的基础上，组织学生进一步研讨，教师可以跟学生一起分析、交流、补充、完善，使学生对向量数乘的含义从感性的认识上升到理性认识，获得一定层次的科学概念。
除此之外，本节课从教材的实际出发，通过类比、探究、精讲、引申等系统地讲授知识，提高学生主动参与、自主学习的能力，培养学生的数学素养；从学生的认知规律出发，通过不断地创设问题情境，启发学生由浅入深地探究，从而得出规律性的结论；进一步提高课堂教学的有效性，让学生真正学会学习。
六、教学程序设计
1．创设问题，引入新课
（1）如何求作两个非零向量的和向量、差向量？
（2）相同的几个数相加可以转化为数乘运算，如3＋3＋3＋3＋3=5×3.那么相等的几个向量相加是否也能转化为数乘运算呢？这就是本节课要探究的问题。
[设计意图]创设问题，让学生在原有概念的基础上，通过设问、类比等方法提出向量数乘运算及其几何意义的概念，让学生理解向量数乘运算知识产生的背景。
2．探究一：向量的数乘运算及其几何意义
问题1：已知非零向量 ，如何求作向量 + + 和（- ）+（- ）？是向量吗？ 向量3a和－2a与向量a的大小和方向有什么关系？
[设计意图]利用和向量的求法，让学生先对两个特殊向量的分析、而后引导学生推导出一般性结论，为理解平面向量共线定理埋下伏笔。
结论：一般地，实数λ与向量a（a≠0）的积是一个向量，这种运算叫做向量的数乘.记作λa，该向量的长度、方向与向量a有什么关系？
（1）|λa|=|λ||a|；
（2）当λ>0时，λa与a方向相同；
当λ<0时，λa与a方向相反；
当λ=0时，λa =0（向量还是实数？）.
3．探究二：向量的数乘运算性质
问题2：你认为－2×（5a），2a＋2b，（3＋ ）a可分别转化为什么运算？
-2×（5a）= -10a；2a＋2b=2（a+b）；（3＋ ）a =3a＋ a。
问题3：一般地，设λ，μ为实数，则λ（μa），（λ＋μ） a，λ（a＋b）分别等于什么？
λ（μa）=（λμ） a ；（λ＋μ） a =λa ＋μa； λ（a＋ b）=λa＋λb.
结论：（1）向量的加、减、数乘运算统称为向量的线性运算。
（2）对于任意向量a、b，以及任意实数λ、x、y，λ（xa±yb）可转化为什么运算？λ（xa±yb）=λxa±λyb
[设计意图] 提出设问：以前一学到运算时，一般离不开运算律。既然向量数乘运算是一种运算，那么是否有运算律呢？接着引导学生类比实数的运算律，得出向量数乘运算律，培养学生的类比、迁移和归纳能力。
例1 计算：
（1）（－3）×4a；（2）3（a＋b）－2（a－b）－a； 4．探究三：平面向量共线定理
[学情预设] 若直接讨论共线的充要条件，会显得难度较大，为此创设问题4与问题5，以求降低学习难度。
问题4：对于向量a（a≠0）和b，若存在实数λ，使b=λa，则向量a与b的方向有什么关系？
共线向量（平行向量）
当λ>0时，λa与a方向相同；
当λ<0时，λa与a方向相反；
当λ=0时，λa =0.
问题5：若向量a（a≠0）与b共线，则一定存在实数λ，使b=λa成立吗？
[设计意图]讨论平面向量共线定理的“充分性”与“必要性”为接下来的“概括、整合”作准备；同时让学生感受到成功的喜悦与数学的“和谐之美”。
结论：[平面向量共线定理]向量a（a≠0）与b共线，当且仅当有唯一一个实数λ，使b=λa.（当a＝0时，上述定理成立吗？）
[学情预设]因为课本在讲解共线时，先讨论a≠0时的情形，而后规定零向量与任意向量共线，因此，这里的预设与生成应当是很自然的，但老师要预见到可能出现的情况如学生提问当a＝0时的情形。
[设计意图] 补充说明当a＝0时的情形，激发学生进一步探究所得结论的严密性。
变式引申1：若存在实数λ，使 则A、B、C三点共线。
例2 如图，已知任意两个非零向量a，b，试作 =a＋b， =a＋2b， =a＋3b。
你能判断A、B、C三点之间的位置关系吗？为什么？
A，B，C共线 o
[学情预设]学生看到这个题目也许思维发散，不知道如何判断A、B、C三点之间的位置关系，这样就无法达到老师的预设与生成的目的，这时教师要引导学生思考，让学生从广阔的想象空间中回到预设的方向上来。此外教师还可用多媒体动画显示三点位置关系，使学生的'思维汇集于三点共线问题上。
[设计意图] 设计这个题目的目的是，①让学生在猜想的基础上加以验证，减少证明难度；②强调用定理可以证明三点共线问题。
例3 如图，四边形ABCD满足 = ，试判断四边形ABCD的形状。
变式引申2： 若四边形ABCD满足 =2 ，试判断四边形ABCD的形状。
变式引申3：若平行四边形ABCD的两条对角线相交于点M， =a， =b，试用a，b表示向量 、 。
[设计意图]由浅入深、多层次地变式条件，使学生加深对平面向量共线定理在证明平几中两直线平行的运用。
5．课堂变式训练与讲解
（1） 课本 p90： 4.
（2） [高考链接]在⊿ABC中， = ， = ；若点D满足 =2 ，则 =（ ）
（3）如图，已知圆o内的两弦AB，CD垂直相于P点，求证：
[设计意图]按一定梯度，分层设置了3道课堂变式训练。第（1）题主要考查向量数乘运算、向量共线定理的简单运用，第（2）题主要考查向量共线定理在平面几何中的运用， 第（3）题主要考查学生对向量数乘运算及向量共线定理的合作探究能力，培养学生空间想象能力与创新思维能力。
6．总结回顾（课标要求）
（1）掌握：λ 的定义及其运算律；
（2）理解：向量共线定理 （ ≠0）
= 向量 与 共线；
（3）理解： 向量共线定理的应用
Ⅰ. 证明 向量共线；
Ⅱ. 证明 三点共线： =λ A，B，C三点共线；
Ⅲ. 证明 两直线平行
=λ ‖ AB‖CD。
AB与CD不在同一直线上
7．布置作业 课本 P91 ： 10； P92： 5
七、教学效果预测
本节课主要是教给学生“动手做，动脑想；多训练，勤钻研”的研讨式学习方法。这样做，能让学生增加主动参与的机会，增强了合作意识，教给学生获取知识的途径，思考问题的方法；这样做，还能让学生“学”有新“思”，“思”有所“得”，“练”有所“获”； 这样做，更能让我们的教与学适应新课程背景下培养“创新型”人才的需要。
此外，本节课的设计还注重了多媒体辅助教学的有效作用，在复习引入，定理的探究以及定理的运用等过程中，力求恰到好处地使用多媒体，达到传统教学与网络教学优势互补之境界。
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