8.1.1 向量数量积的概念-【优学精讲】2025-2026学年高中数学必修第三册教用课件(人教B版)
2026-04-06
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学人教B版必修第三册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 8.1.1 向量数量积的概念 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 3.12 MB |
| 发布时间 | 2026-04-06 |
| 更新时间 | 2026-04-06 |
| 作者 | 拾光树文化 |
| 品牌系列 | 优学精讲·高中同步 |
| 审核时间 | 2026-03-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56960332.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中数学课件聚焦向量数量积的概念,通过物理“功”的实例导入,从力与位移的乘积抽象出数量积定义,衔接向量线性运算,借助情境问题、定义辨析及自我诊断搭建学习支架。
其亮点在于以物理情境发展数学抽象,通过数量积计算、投影向量、综合应用等题型强化数学运算与逻辑推理,采用“定义-辨析-典例-跟踪”闭环设计,助力学生深化理解,教师可通过分层作业落实差异化教学需求。
内容正文:
8.1.1 向量数量积的概念
1
1.通过物理中“功”等实例,理解平面向量数量积的含义及其物理意义
(数学抽象).
2.体会平面向量的数量积与向量投影的关系(数学运算).
3.会运用数量积表示两个向量的夹角,会运用数量积判断两个平面向量
的垂直关系(逻辑推理).
课标要求
基础落实
01
典例研析
02
课时作业
03
目录
3
01
PART
基础落实
基础落实
目 录
我们在物理课中学过,力与在力的方向上移动的距离的乘积称为力对
物体所做的功.如图所示,如果作用在小车上的力F的大小为|F| N,小
车在水平面上位移s的大小为|s| m,力的方向与小车位移的方向所成夹
角为θ,那么这个力所做的功为W=|F||s| cos θ.
数学·必修第三册(B 版)
目 录
(2)给定任意两个向量a,b,能确定出一个类似的标量吗?如果能,请
指出确定的方法;如果不能,说明理由.
【问题】 (1)显然,功W与力向量F及位移向量s有关,这三者之间有
什么关系?
数学·必修第三册(B 版)
目 录
知识点一 两个向量的夹角
定义 给定两个非零向量a,b,在平面内任选一点O,作 =
a, =b,则称[0,π]内的 为向量a与向量b
的夹角,记作
范围
特例 <a,b>=0 a与b
<a,b>=π a与b
<a,b>= a与b垂直,记作 ,规定
与任意向量垂直
∠AOB
<a,b>
0≤<a,b>≤π
同向
反向
a⊥b
零
向量
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目 录
【想一想】
如果a,b是两个非零向量,那么<a,b>=<b,a>成立吗?
提示:成立.
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目 录
如图,在△ABC中, , 的夹角与 , 的夹角的关系为
.
解析:根据向量夹角定义可知向量 , 夹角为A,而向量 , 夹
角为π-A,故二者互补.
互
补
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目 录
知识点二 向量的数量积
1. 定义:当a与b都是非零向量时,称 为
向量a与b的数量积(也称为内积),记作a·b,即a·b=
.
2. 两个非零向量a,b的数量积的性质
不等式 |a·b| |a||b|
恒等式 a·a= = ,即|a|
=
向量垂直的充要条件 a⊥b⇔
|a||b| cos <a,b>
|a||b|
cos <a,b>
≤
a2
|a|2
a·b=0
数学·必修第三册(B 版)
目 录
3. 投影向量及向量数量积的几何意义
(1)设非零向量 =a,过A,B分别作直线l的垂线,垂足分别为A',
B',则称向量 为向量a在直线l上的 或 ;
(2)如果a,b都是非零向量,则称 为向量a在
向量b上的投影的数量;
(3)两个非零向量a,b的数量积a·b,等于a在向量b上的
与b的模的乘积.这就是两个向量数量积的几何意义.
投影向量
投影
|a| cos <a,b>
投影的数
量
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目 录
【想一想】
1. 向量的数量积a·b与向量加法、减法和数乘的区别是什么?
提示:向量的数量积a·b是一个实数,不考虑方向;向量加法、减法和数
乘仍是向量,既有大小又有方向.
2. 根据向量数量积的定义,如何求两个非零向量a与b的夹角?
提示:先求 cos <a,b>= ,再根据余弦值求<a,b>.
数学·必修第三册(B 版)
目 录
3. 一个向量在一个非零向量上的投影,与这个非零向量共线吗?若共线,
它们的方向相同还是相反?
提示:一个向量在一个非零向量上的投影,一定与这个非零向量共线,但
它们既有可能方向相同,也有可能方向相反.
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目 录
1. 判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)两向量的数量积是一个实数. ( √ )
(2)向量a在b上的投影仍为向量. ( √ )
(3)向量a在b方向上的投影的数量与向量b在a方向上的投影的数量相
等. ( × )
√
√
×
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目 录
2. 已知平面向量|a|=2,|b|=3,<a,b>= ,则a·b=( )
A. 2 B. 3
解析: 因为|a|=2,|b|=3,<a,b>= ,则a·b=|a||
b| cos =2×3× =3.
√
C. 6 D. 0
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目 录
3. 已知|a|=3,向量a与b的夹角为 ,则a在b上的投影的数量为
( )
A. B. C. D.
解析: 向量a在b上的投影的数量为|a| cos θ=3× cos = .故
选D.
√
数学·必修第三册(B 版)
目 录
4. 已知|m|=2,m·n=8,m与n的夹角为60°,则|n|= .
解析:∵m·n=|m||n| cos <m,n>,∴|n|= =8.
8
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目 录
02
PART
典例研析
典例研析
目 录
题型一|向量的数量积
【例1】 已知|a|=3,|b|=6,当①a∥b;②a⊥b;③a与b的夹
角是60°时,分别求a·b.
解:①当a∥b时,若a与b同向,则它们的夹角为0°,
∴a·b=|a||b| cos 0°=3×6×1=18.
若a与b反向,则它们的夹角为180°,
∴a·b=|a||b| cos 180°=3×6×(-1)=-18.
②当a⊥b时,它们的夹角为90°,∴a·b=0.
③当a与b的夹角是60°时,
a·b=|a||b| cos 60°=3×6× =9.
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目 录
通性通法
求向量的数量积时,若已知向量的模及其夹角,则可直接利用公式
a·b=|a||b| cos θ.运用此法计算数量积的关键是确定两个向量的夹
角,两向量的夹角可以直接确定的条件是两向量的始点必须重合,否则,
要通过平移使两向量符合以上条件.
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目 录
【跟踪训练】
〔多选〕已知a,b,c是三个非零向量,下列选项正确的是( )
A. a·b=±|a|·|b|⇔a∥b
B. a,b反向⇔a·b=-|a||b|
C. a⊥b⇔|a+b|=|a-b|
D. |a|=|b|⇔|a·c|=|b·c|
√
√
√
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目 录
解析: 因为a,b,c为三个非零向量,若|a·b|=|a|·|
b|·| cos θ|=|a|·|b|⇔| cos θ|=1⇔ cos θ=±1⇔θ=0或
π⇔a∥b,故A正确.a,b反向⇔θ=π⇔ cos θ=-1⇔a·b=-|a||
b|,故B正确.a⊥b⇔a·b=0⇔|a+b|2=|a-b|2⇔|a+b|
=|a-b|,故C正确.若|a|=|b|,<a,c>与<b,c>不一定
相等,故|a·c|=|b·c|不成立,当|a·c|=|b·c|时,只能说明
a,b在c上的投影相等,但|a|=|b|不一定成立,故D错误.
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目 录
题型二|投影向量与投影的数量
【例2】 (1)已知向量a在向量b上的投影向量为 b,|b|=4,则
a·b=( C )
A. 6 B. 12 C. 24 D. 9
解析: 设 a,b的夹角为 θ,因为向量a在向量 b上的投影向量为|
a| cos θ· = b,所以|a| cos θ= |b|.又因为|b|=4,则
a·b=|a||b| cos θ= |b|2= ×42=24.
C
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目 录
(2)已知|a|=4,|b|=3,a·b=-12,则向量b在向量a上的投影
向量为( A )
A. - a B. - b C. - b D. - a
解析: 设a与b的夹角为θ,则向量b在向量a上的投影向量为|
b|· cos θ· =|b|· · = ·a= ×a=- a.
A
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目 录
通性通法
投影向量及其求法
(1)向量a在b所在直线上的投影是一个向量,向量a在b所在直线上的
投影的数量是一个实数;
(2)向量a在向量b上的投影向量为|a| cos θ .向量b在向量a上
的投影向量为|b| cos θ· ;
(3)向量a在向量b上的投影的数量是|a| cos <a,b>,向量b在向
量a上的投影的数量是|b| cos <a,b>,二者不能混为一谈.
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目 录
【跟踪训练】
已知|a|=3,|b|=1,向量a与向量b的夹角为120°,求:
(1)a在b上的投影向量;
解: ∵|b|=1,∴b为单位向量.
∴a在b上的投影向量为|a| cos 120°·b=3× b=- b.
(2)b在a上的投影向量.
解: ∵|a|=3,∴ = a,
∴b在a上的投影向量为|b| cos 120° =1· · a=- a.
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目 录
题型三|向量数量积的综合应用
【例3】 已知a,b是两个非零向量:
(1)若|a|=3,|b|=4,|a·b|=6,求a与b的夹角;
解: 因为a·b=|a||b| cos <a,b>,
所以|a·b|=||a||b| cos <a,b>|=|a||b|| cos <
a,b>|=6.
又|a|=3,|b|=4,
所以| cos <a,b>|= = = ,
所以 cos <a,b>=± .
因为<a,b>∈[0,π],所以a与b的夹角为 或 .
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目 录
(2)若|a|=|b|=|a-b|,求a与a+b的夹角.
解: 如图,在平面内任取一点O,作 =a, =
b,以 , 为邻边作▱OACB,
因为|a|=|b|,即| |=| |,
所以四边形OACB为菱形,OC平分∠AOB,
这时 =a+b, =a-b,
因为|a|=|b|=|a-b|,即| |=| |=| |,
所以∠AOB= ,所以∠AOC= ,即a与a+b的夹角为 .
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目 录
【母题探究】
(变条件、变设问)若将本例(2)条件“|a|=|b|=|a-
b|”改为“|a+b|=|a-b|=2|a|”,求向量a+b与a-b的
夹角.
解:如图在以a和b为邻边的平行四边形ABCD中,
因为|a+b|=|a-b|,所以四边形ABCD为矩形.
在Rt△ABD中,|a-b|=2|a|,
所以∠ABD= .
所以a+b和a-b的夹角为 .
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目 录
通性通法
求向量夹角的基本步骤及注意事项
(1)基本步骤:
(2)注意事项:在个别含有|a|,|b|与a·b的等量关系式中常利用
消元思想计算 cos <a,b>的值.
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目 录
【跟踪训练】
1. 已知向量|a|=10,|b|=12且a·b=-60 ,则向量a与b的夹角为
( )
A. 60° B. 120°
C. 135° D. 150°
解析: 因为|a|=10,|b|=12且a·b=-60,所以 cos <a,b>
= = =- ,又0°≤<a,b>≤180°,所以<a,b>=
120°,即向量a与b的夹角为120°.
√
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目 录
2. 已知a·b=-12 ,|a|=4,a,b的夹角为135°,则|b|=
( )
A. 12 B. 3
C. 6 D. 3
解析: a·b=|a||b| cos 135°=-12 ,又|a|=4,所以|
b|=6.
√
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目 录
1. 已知向量|a|=1,|b|=2,a,b的夹角为θ,若tan θ= ,则
a·b的值为( )
A. 1 B. 2
C. 3 D. -1
解析: 因为向量|a|=1,|b|=2,<a,b>=θ,tan θ= ,
θ∈[0,π],则θ= ,所以a·b=|a||b| cos <a,b>=1.
√
数学·必修第三册(B 版)
目 录
2. 已知平面向量|a|=1,|b|=2,则a2+b2=( )
A. 2 B. 3
C. 5 D. -5
解析: 因为|a|=1,|b|=2,所以a2+b2=|a|2+|b|2=5.
√
数学·必修第三册(B 版)
目 录
3. 已知|a|=2 |b|,且<a,b>= ,则b在a上的投影向量为
( )
A. - a B. -3a
C. a D. 3a
解析: 因为|a|=2 |b|,<a,b>= ,所以b在a上的投
影向量为|b| cos <a,b> = cos <a,b>a= cos ·a
=- a.
√
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目 录
4. 若四边形ABCD满足 + =0,且 · =0,试判断四边形
ABCD的形状.
解:因为 + =0,
所以 = ,即AB∥DC,且AB=DC,
所以四边形ABCD为平行四边形.
又因为 · =0,所以 ⊥ ,即AB⊥BC.
所以四边形ABCD为矩形.
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目 录
03
PART
课时作业
课时作业
目 录
1. 若e1,e2是两个互相平行的单位向量,则下列判断正确的是( )
A. e1·e2=1 B. e1·e2=-1
C. e1·e2=±1 D. |e1·e2|<1
解析: 因为e1,e2是两个互相平行的单位向量,则当e1,e2方向相同
时,e1·e2=|e1||e2| cos 0°=1;当e1,e2方向相反时,e1·e2=|
e1||e2| cos 180°=-1.综上所述,e1·e2=±1.
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目 录
2. 在△ABC中, · <0,则△ABC是( )
A. 锐角三角形 B. 直角三角形
C. 钝角三角形 D. 等边三角形
解析: 因为 · =| || | cos A<0,所以 cos A<0.所以
角A是钝角.所以△ABC是钝角三角形.
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目 录
3. 已知向量b的模为1,且b在a方向上的投影的数量为 ,则a与b的夹
角为( )
A. 30° B. 60° C. 120° D. 150°
解析: 由题意知|b| cos θ= cos θ= ,∵θ∈[0,π],∴θ=30°.
故选A.
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目 录
4. 中国象棋是一种古老的棋类游戏,大约有两千年的历史,是中华文明非
物质文化的经典产物.如图,棋盘由边长为1的正方形方格组成,已知
“兵”“马”“炮”“帅”分别位于A,B,C,D四点,则( +
)·( - )=( )
A. -2 B. - C. 2 D.
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目 录
解析: 如图:
可知| |= ,| |=2,< , >=
135°,故( + )·( - )= · =
2× × cos 135°=-2.
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数学·必修第三册(B 版)
目 录
5. 〔多选〕给出下列判断,其中正确的是( )
A. 若a2+b2=0,则a=b=0
B. 已知a,b,c是三个非零向量,若a+b=0,则|a·c|=|b·c|
C. a,b共线⇔a·b=|a||b|
D. |a||b|<a·b
解析: 由于a2≥0,b2≥0,所以若a2+b2=0,则a=b=0,故A正
确;若a+b=0,则a=-b,又a,b,c是三个非零向量,所以a·c=
-b·c,所以|a·c|=|b·c|,故B正确;a,b共线⇔a·b=±|
a||b|,所以C不正确;对于D应有|a||b|≥a·b,所以D不正确.
故选A、B.
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6. 在边长为4的菱形ABCD中∠BAD=120°,则 在 方向上的投影
的数量为( )
A. 2 B. -2
C. -2 D. 2
解析: 由题意知向量 和 的夹角为120°,所以 在 方向上
的投影的数量为| | cos 120°=4× =-2.故选C.
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7. 设向量a,b满足<a,b>= ,且|a|=2|b|,若c为b在向量a
上的投影向量,并满足c=λa,则λ= .
解析:因为c为b在向量a上的投影向量,c=λa,所以c= ·
=λa,又<a,b>= ,且|a|=2|b|,所以λ=
= = .
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8. 定义两个向量a,b的运算“ ”:a b=|a||b| sin θ;运算
“·”:a·b=|a||b| cos θ,其中θ是a,b的夹角.若|x|=2,|
y|=5,x·y=6,则x y= .
解析:设θ为x,y的夹角,由x·y=|x||y| cos θ=6得 cos θ= =
,所以 sin θ= = ,所以x y=|x||y| sin θ=2×5×
=8.
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9. 已知正方形ABCD的边长为1,E是边AB上的动点,则 · 的值
为 , · 的最大值为 .
解析:如图所示,根据平面向量的数量积的定义可得
· = · =| || |· cos θ.
由图可知,| | cos θ=| |,因此 · =
| |2=1.
· =| || | cos α=| | cos α,而| | cos α就是向量 在 上的投影的数量,当 在 上的投影的数量最大,即投影的数量为| |时, · 取得最大值,所以 · 的最大值为1.
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10. 已知a·b=-9,a在b方向上投影的数量为-3,b在a方向上投影的
数量为- ,求a与b的夹角θ.
解:∵ ∴
即 ∴ ∴ cos θ= = =- .
又∵0°≤θ≤180°,∴θ=120°.
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11. 黄金比又称黄金律,是指事物各部分间一定的数学比例关系,即将整
体一分为二,较大部分与较小部分之比等于整体与较大部分之比,其比值
约为1∶0.618,0.618被公认为最具有审美意义的比例数字.宽与长的比为
≈0.618的矩形叫做黄金矩形,它广泛地出现在艺术、建筑、人体和
自然界中,在黄金矩形ABCD中,BC= -1,AB>BC,那么 ·
的值为( )
A. -1 B. +1
C. 4 D. 2 +2
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数学·必修第三册(B 版)
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解析: 由黄金矩形的定义,可得AB=2.在矩形ABCD中, cos ∠CAB
= ,则 · =| || | cos ∠CAB=| |2=4.
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12. 已知向量a,b满足|a|=2,|b|=4,且a·b=4 ,则a与b的
夹角为 .若向量c,d满足c为单位向量,c·d=4,<c,d>=
,则|d|= .
解析:设向量a与b的夹角为θ,则 cos θ= = = ,又因为
θ∈[0,π],所以θ= .因为c为单位向量,所以|c|=1,由向量数量积
公式得c·d=|c|·|d|· cos <c,d>,得4=1×|d|× cos ,所
以|d|=8.
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13. 已知|a|=4,|b|=3,(2a-3b)·(2a+b)=61.
(1)求a·b的值;
解: ∵(2a-3b)·(2a+b)=61,
∴4|a|2-4a·b-3|b|2=61,又|a|=4,|b|=3,
∴64-4a·b-27=61,则a·b=-6.
(2)若a在b方向上的投影向量为c,求c·(a+b)的值.
解: ∵c= × =- .
∴c·(a+b)=- b·(a+b)=- (a·b+b2)=- ×(-6+9)
=-2.
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数学·必修第三册(B 版)
目 录
14. 〔多选〕对于非零向量a,b,c,下列命题正确的是( )
A. 若a·b=b·c,则a=b
B. 若a⊥b,则a·b=(a·b)2
C. 若a∥b,则a在b上的投影的数量为|a|
D. 若λ1a+λ2b=0(λ1,λ2∈R,且λ1·λ2≠0),则a∥b
√
√
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解析: 对于选项A,若a·b=b·c,则(a-c)·b=0,故A错误;对
于选项B,若a⊥b,所以a·b=0,则a·b=(a·b)2,故B正确;对于选
项C,若a∥b,则a在b上的投影的数量为±|a|,故C错误;对于选项
D,若λ1a+λ2b=0(λ1,λ2∈R,且λ1·λ2≠0),推出a=- b,由平行向
量基本定理可知a∥b,故D正确.故选B、D.
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15. 如图,四边形ABCD为直角梯形,AB∥CD,AB⊥AD,且AB=2DC
=4,E为腰BC上的动点.求 · 的取值范围.
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解:如图,过E作EE'⊥AB,垂足为E',过C作
CC'⊥AB,垂足为C'.
则 在 上的投影为 ,
∴ 在 上的投影的数量为| |,
由向量数量积的几何意义知 · =| |·| |=4| |.
∵点E在腰BC上运动,∴点E'在线段C'B上运动,
∴| |≤| |≤| |,
∴2≤| |≤4,∴8≤4| |≤16,
∴ · 的取值范围是[8,16].
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