1.通過大量實例的分析,經歷由平均變化率過渡到瞬時變化率的過程,了解導數概念的實際背景,體會導數的思想及其內涵。
2.通過函數圖像直觀地導數的幾何意義。
3.體會建立數學模型刻畫客觀世界的“數學化”過程,進一步感受變量數學的思想方法。
重難點:
導數概念的實際背景,導數的思想及其內涵。導數的幾何意義
教學過程:
一、問題情境
1、情境:
某市2008年4月20日最高氣溫為33.4℃,而4月19日和4月18日的最高氣溫分別為24.4℃和18.6℃,短短兩天時間,氣溫陡增14.8℃,悶熱中的人們無不感嘆:“天氣熱得太快了!”
時間4月18日4月19日4月20日
日最高氣溫18.6℃24.4℃33.4℃
該市2007年3月18日到4月18日的日最高氣溫變化曲線:
問題1:你能說出A、B、C三點的坐標所表示意義嗎?
問題2:分別計算AB、BC段溫差
結論:氣溫差不能反映氣溫變化的快慢程度
問題3:如何“量化”(數學化)曲線上升的陡峭程度?
曲線AB、BC段幾乎成了“直線”, 由此聯想如何量化直線的傾斜程度?
(1)連結BC兩點的直線斜率為kBC=
二、建構數學
一般地,函數f(x)在區間[x1,x2]上的平均變化率為:
說明:
(1)平均變化率是曲線陡峭程度的“數量化”,曲線的陡峭程度是平均變化率的“視覺化”
(2)用平均變化率量化一段曲線的陡峭程度是“粗糙不精確的”,但應注意當x2—x1很小時,這種量化便由“粗糙”逼近“精確”。
例1、某嬰兒從出生到第12個月的體重變化如圖所示,試分別計算從出生到第3個月與第6個月到第12個月該嬰兒體重的平均變化率;由此你能得到什么結論?
(1)1kg/月
(2)0.4kg/月
結論:該嬰兒從出生到第3個月體重增加的速度比第6個月到第12個月體重增加的速度要快。
變式:甲、乙兩人跑步,路程與時間關系如圖1及百米賽跑路程與時間關系分別如圖2所示,試問:
(1)在這一段時間內甲、乙兩人哪一個跑的較快?
(2)甲、乙兩人百米賽跑,問快到終點時,誰跑的較快?
圖1 圖2
例2、水經過虹吸管從容器甲中流向容器乙,t s后容器甲中水的體積 (單位: )計算第一個10s內V的平均變化率。
解:在區間[0,10]上,體積V的平均變化率為
注:負號表示容器甲中水在減少
變式1:
一底面半徑為r cm,高為h cm的倒立圓錐容器,若以n cm3/s的速率向容器里注水,求注水前t s容器里水的體積的平均變化率.
解:設注水ts時,容器里水的體積Vcm3
由題意知 V=nt ,在[0,t]內容器里水的體積的平均變化率為:
由此可見當t越來越大時,容器里水的體積的平均變化率保持不變。
例3、已知函數 ,分別計算 在下列區間上的平均變化率:
(1)[1,3];(3)[1,1.1];
(2)[1,2];(4)[1,1.001]。
(1)函數f(x)在[1,3]上的平均變化率為4
(2)函數f(x)在[1,2]上的平均變化率為3
(3)函數f(x)在[1,1.1]上的平均變化率為2.1
(4)函數f(x)在[1,1.001]上的平均變化率為2.001
例3引申: 已知函數
問題(1)求函數在[1,a] (a>1)上的平均變化率;
(1)函數在[1,a] (a>1)上的平均變化率為a+1
問題(2)當a趨近于1時,函數在[1,a] 上的平均變化率有何趨勢?
(2)當a趨近于1時,函數在[1,a] 上的平均變化率趨近于2
求函數y = f(x)在區間[x1,x2]上的平均變化率的步驟:
小結:
問題1:本節課你學到了什么?
①函數的平均變化率的概念;
②利用平均變化率來分析解決實際問題
問題2、解決平均變化率問題需要注意什么?
① 分清所求平均變化率類型
(即什么對象的平均變化率)
② 兩種處理手段 :
(1)看圖 (2)計算
問題3、本節課體現了哪些數學思想方法?
①數形結合的思想方法
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