内容发布更新时间 : 2024/12/25 13:44:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第一章 导数及其应用
§变化率问题
教学目标:
1.理解平均变化率的概念;2.了解平均变化率的几何意义;3.会求函数在某点处附近的平均变化率 教学重点:平均变化率的概念、函数在某点处附近的平均变化率; 教学难点:平均变化率的概念. 教学过程: 一.创设情景
为了描述现实世界中运动、过程等变化着的现象,在数学中引入了函数,随着对函数的研究,产生了微积分,微积分的创立以自然科学中四类问题的处理直接相关:
一、已知物体运动的路程作为时间的函数,求物体在任意时刻的速度与加速度等; 二、求曲线的切线;
三、求已知函数的最大值与最小值; 四、求长度、面积、体积和重心等。
导数是微积分的核心概念之一它是研究函数增减、变化快慢、最大(小)值等问题最一般、最有效的工具。
导数研究的问题即变化率问题:研究某个变量相对于另一个变量变化的快慢程度. 二.新课讲授 (一)问题提出 问题1 气球膨胀率
我们都吹过气球回忆一下吹气球的过程,可以发现,随着气球内空气容量的增加,气球的半径增加越来越慢.从数学角度,如何描述这种现象呢?
气球的体积V(单位:L)与半径r(单位:dm)之间的函数关系是V(r)?43?r 3h 如果将半径r表示为体积V的函数,那么r(V)?33V 4?分析: r(V)?33V, 4?ot ⑴ 当V从0增加到1时,气球半径增加了r(1)?r(0)?0.62(dm)气球的平均膨胀
率为
r(1)?r(0)?0.62(dm/L)
1?0⑵ 当V从1增加到2时,气球半径增加了r(2)?r(1)?0.16(dm) 气球的平均膨胀率为
r(2)?r(1)?0.16(dm/L)
2?1r(V2)?r(V1)
V2?V1可以看出,随着气球体积逐渐增大,它的平均膨胀率逐渐变小了.
思考:当空气容量从V1增加到V2时,气球的平均膨胀率是多少?
问题2 高台跳水
在高台跳水运动中,运动员相对于水面的高度h(单位:m)与起跳后的时间t(单位:s)存在函数关系h(t)= ++10.如何用运动员在某些时间段内的平均速v度粗略地描述其运动状态? 思考计算:0?t?0.5和1?t?2的平均速度v
h(0.5)?h(0)?4.05(m/s);
0.5?0h(2)?h(1)在1?t?2这段时间里,v???8.2(m/s)
2?165探究:计算运动员在0?t?这段时间里的平均速度,并思考以下问题:
49在0?t?0.5这段时间里,v?⑴运动员在这段时间内使静止的吗?
⑵你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗? 探究过程:如图是函数h(t)= ++10的图像,结合图形可知,h(65)?h(0), 4965)?h(0)?0(s/m), 所以v?4965?04965虽然运动员在0?t?这段时间里的平均速度为0(s/m),但实际情况是运动员仍然运动,并非
49h(静止,可以说明用平均速度不能精确描述运动员的运动状态. (二)平均变化率概念:
1.上述问题中的变化率可用式子
f(x2)?f(x1)表示,
x2?x1
称为函数f(x)从x1到x2的平均变化率
2.若设?x?x2?x1, ?f?f(x2)?f(x1) (这里?x看作是对于x1的一个“增量”可用x1+?x代替x2,同样?f??y?f(x2)?f(x1)) 3. 则平均变化率为
f(x2)?f(x1)f(x1??x)?f(x1)?y?f? ??x2?x1?x?x?x思考:观察函数f(x)的图象 平均变化率
直线AB的斜率
f(x2)?f(x1)?f表示什么? ?x?x?x21y y=f(x) f(x2) △y =f(x2)-f(x1) f(x1) O △x= x2-x1 x1 x2 x 三.典例分析
例1.已知函数f(x)=?x?x的图象上的一点A(?1,?2)及临近一点B(?1??x,?2??y),则
2?y? . ?x?y?(?1??x)2?(?1??x)?2??3??x 解:?2??y??(?1??x)?(?1??x), ∴?x?x22例2. 求y?x在x?x0附近的平均变化率。
解:?y?(x0??x)2?x0,所以
22?y(x0??x)2?x0x0?2x0?x??x2?x0???2x0??x ?x?x?x2 所以y?x在x?x0附近的平均变化率为2x0??x
22四.课堂练习
1.质点运动规律为s?t?3,则在时间(3,3??t)中相应的平均速度为 . 2.物体按照s(t)=3t+t+4的规律作直线运动,求在4s附近的平均变化率.
3
3.过曲线y=f(x)=x上两点P(1,1)和Q (1+Δx,1+Δy)作曲线的割线,求出当Δx=时割线的斜率. 五.回顾总结:1.平均变化率的概念;2.函数在某点处附近的平均变化率 六.布置作业
2
2导数与导函数的概念
教学目标:
1、知识与技能:理解导数的概念、掌握简单函数导数符号表示和求解方法; 理解导数的几何意义; 理解导函数的概念和意义;
2、过程与方法:先理解概念背景,培养解决问题的能力;再掌握定义和几何意义,培养转化
问题的能力;最后求切线方程,培养转化问题的能力
3、情感态度及价值观;让学生感受事物之间的联系,体会数学的美。 教学重点: 1、导数的求解方法和过程;2、导数符号的灵活运用 教学难点: 1、导数概念的理解;2、导函数的理解、认识和运用 教学过程: 一、情境引入
在前面我们解决的问题: 1、求函数f(x)?x在点(2,4)处的切线斜率。
2?yf(2??x)?f(x)??4??x,故斜率为4 ?x?x22、直线运动的汽车速度V与时间t的关系是V?t?1,求t?to时的瞬时速度。
?Vv(to??t)?v(to)??2to??t,故斜率为4 ?t?t二、知识点讲解
上述两个函数f(x)和V(t)中,当?x(?t)无限趋近于0时,数。
归纳:一般的,定义在区间(a,b)上的函数f(x),xo?(a,b),当?x无限趋近于0时,
?V?V()都无限趋近于一个常?t?x?yf(xo??x)?f(xo)无限趋近于一个固定的常数A,则称f(x)在x?xo处可导,并称A为??x?x(1)f'(2)?4,f(x)在x?xo处的导数,记作f'(xo)或f'(x)|x?xo,上述两个问题中:(2)V'(to)?2to
三、几何意义:我们上述过程可以看出f(x)在x?x0处的导数就是f(x)在x?x0处的切线斜率。 四、例题选讲
例1、求下列函数在相应位置的导数
(1)f(x)?x?1,x?2 (2)f(x)?2x?1,x?2 (3)f(x)?3,x?2 例2、函数f(x)满足f'(1)?2,则当x无限趋近于0时,
(1)
2f(1?x)?f(1)f(1?2x)?f(1)? (2)?
2xxf(x0?4?x)?f(x0)无限趋近于1,则f?(x0)=___________
?x变式:设f(x)在x=x0处可导,(3)
(4)
f(x0?4?x)?f(x0)无限趋近于1,则f?(x0)=________________
?xf(x0?2?x)?f(x0?2?x)所对应的常数与f?(x0)的关系。
?x(5)当△x无限趋近于0,
总结:导数等于纵坐标的增量与横坐标的增量之比的极限值。
2例3、若f(x)?(x?1),求f'(2)和(f(2))' 注意分析两者之间的区别。 例4:已知函数f(x)?x,求f(x)在x?2处的切线。
导函数的概念涉及:f(x)的对于区间(a,b)上任意点处都可导,则f(x)在各点的导数也随x的变化而变化,因而也是自变量x的函数,该函数被称为f(x)的导函数,记作f'(x)。 五、小结与作业
§导数的概念
教学目标:
1.了解瞬时速度、瞬时变化率的概念;
2.理解导数的概念,知道瞬时变化率就是导数,体会导数的思想及其内涵; 3.会求函数在某点的导数
教学重点:瞬时速度、瞬时变化率的概念、导数的概念; 教学难点:导数的概念. 教学过程: 一.创设情景 (一)平均变化率
65(二)探究:计算运动员在0?t?这段时间里的平均速度,并思考以下问题:
49⑴运动员在这段时间内使静止的吗?
⑵你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗? 探究过程:如图是函数h(t)= ++10的图像,结合图形可知,h(h 65)?h(0), 49t 65)?h(0)49o?0(s/m), 所以v?65?04965虽然运动员在0?t?这段时间里的平均速度为0(s/m),但实际情况是运动员仍然运动,并非
49h(静止,可以说明用平均速度不能精确描述运动员的运动状态.
二.新课讲授 1.瞬时速度
我们把物体在某一时刻的速度称为瞬时速度。运动员的平均速度不能反映他在某一时刻的瞬时速度,那么,如何求运动员的瞬时速度呢?比如,t?2时的瞬时速度是多少?考察t?2附近的情况:
思考:当?t趋近于0时,平均速度v有什么样的变化趋势?
结论:当?t趋近于0时,即无论t从小于2的一边,还是从大于2的一边趋近于2时,平均速度v都趋近于一个确定的值?13.1.
从物理的角度看,时间?t间隔无限变小时,平均速度v就无限趋近于史的瞬时速度,因此,
运动员在t?2时的瞬时速度是?13.1m/s
h(2??t)?h(2)??13.1
?t?0?t表示“当t?2,?t趋近于0时,平均速度v趋近于定值?13.1”
为了表述方便,我们用lim小结:局部以匀速代替变速,以平均速度代替瞬时速度,然后通过取极限,从瞬时速度的近似值过渡到瞬时速度的精确值。2 导数的概念
从函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率是: lim?x?0f(x0??x)?f(x0)?f?lim ?x?0?x?x''我们称它为函数y?f(x)在x?x0出的导数,记作f(x0)或y|x?x0,即
f?(x0)?lim?x?0f(x0??x)?f(x0)
?x说明:(1)导数即为函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率