内容正文:
第二章 平面向量及其应用
数学·必修 第二册 (配BSD版)
菜 单
§5 从力的做功到向量的数量积
5.1 向量的数量积
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学业标准 学科素养
1.了解向量数量积的物理意义.
2.掌握向量的数量积、投影的定义,理解数量积的几何意义.(难点)
3.会用数量积的运算律和性质,解决模长、夹角、投影数量等问题.(重点) 1.通过向量数量积、投影的学习,主要培养数学抽象核心素养.
2.通过数量积的运算律、性质的应用,主要提升数学运算核心素养.
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课前案·自主学习
教材梳理
◎导学1 向量的数量积的定义
[问题] 如图,在力F的作用下,木块在水平方向上移动了5 m,若F=3 N.
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(1)则力F做的功是多少?
(2)力做功的大小与哪些量有关?
[提示] (1)3×5×cos 30°=eq \f(15\r(3),2)(J).
(2)与力的大小、位移的大小及它们的夹角有关.
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◎结论形成
向量数量积的定义
|a||b|cos θ
a·b
a·b=|a||b|cos θ
0
条件 非零向量a与b,a与b的夹角为θ.
结论 数量___________叫向量a与b的数量积(或内积).
记法 向量a与b的数量积记作______,
即_________________.
规定 零向量与任一向量的数量积为____.
[提醒] 两向量的数量积记作a·b,千万不能写成a×b或ab的形式.
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◎导学2 投影及数量积的几何意义
[问题] 在平面直角坐标系中
(1)过点A(1,1),点B(3,2)向x轴引垂线,垂足分别为A1,B1.则向量eq \o(AB,\s\up6(→))在x轴方向上的投影向量及投影数量分别是什么?
[提示] eq \o(A1B1,\s\up6(→));|eq \o(A1B1,\s\up6(→))|=2.
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(2)过点C(-1,1)向x轴引垂线,垂足为C1则向量eq \o(OC,\s\up6(→))在x轴上的投影向量及投影数量分别是什么?二者有什么联系?
[提示] 向量eq \o(OC1,\s\up6(→)),|eq \o(OC1,\s\up6(→))|;投影向量是一个向量,而投影的数量与投影的长度和向量eq \o(OC,\s\up6(→))与eq \o(OC1,\s\up6(→))的夹角有关.当〈eq \o(OC,\s\up6(→)),eq \o(OB1,\s\up6(→))〉为钝角时,向量eq \o(OC,\s\up6(→))在x轴上的投影的数量为-|eq \o(OC1,\s\up6(→))|.
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|a|cos〈a,b〉
◎结论形成
1.投影向量、投影数量
已知两个非零向量a和b,作eq \o(OA,\s\up6(→))=a,eq \o(OB,\s\up6(→))=b,过点A向直线OB作垂线,垂足为A′,得到a在b上的投影γ=eq \o(OA′,\s\up6(→)),γ称为投影向量.______________称为投影向量γ的数量,也称为向量a在向量b方向上的投影数量,可以表示为________.
a·eq \f(b,|b|)
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2.向量数量积a·b的几何意义
b的长度|b|与a在b方向上的投影数量_______的乘积;或a的长度|a|与b在a方向上的投影数量_______的乘积.
|a|cos θ
|b|cos θ
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[提示] a·b=b·a=18;
(2a)·b=36,a·(2b)=36;
即(2a)·b=a·(2b).
◎导学3 数量积的运算性质
[问题1] 如图,|a|=|b|=6,θ=120°,比较a·b与b·a,(2a)·b与a·(2b)的大小.
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[问题2] 若a,b,c均为非零向量,且a·b=b·c,则a=c正确吗?
[提示] 不正确.因为a·b=c·b表示向量a,c在b上投影的数量相等,如图并不能说明a=