内容正文:
第十六章 函数及其图象 华东师大版(2024)
16.1 变量与函数(课时1)
一、教学目标
1.经历从具体实例中探索数量关系与变化规律的过程,理解变量、常量的意义,能准确识别具体问题中的变量与常量.
2.了解函数的概念,能结合实例辨析自变量与因变量;掌握函数的三种表示法(解析法、列表法、图象法),会用合适的方法表示问题中变量之间的关系.
3.能结合实际意义,确定简单实际问题中自变量的取值范围,体会函数中“——对应”的思想.
二、教学重点及难点
重点:理解变量、常量、函数的概念;掌握函数的三种表示方法.
难点:理解函数概念中“对于自变量的每一个值,因变量都有唯一确定的值与之对应”的核心含义;在实际问题中准确确定自变量的取值范围.
三、教学过程
【探究新知】
探究:认识变量与常量.
教师提问:世界处在不停的运动变化中,数学上常用变量与函数来刻画各种运动变化规律.请大家一起来研究下面四个问题,思考这些问题中都有哪些数量,这些数量的数值是否发生变化?
问题1:下图是某地一天内的气温变化图.这张气温变化图告诉我们哪些信息?请看图回答:
(1)这天的 6 时、10 时和 14 时的气温分别是多少?任意给出这天中的某一时刻,说出这一时刻的气温.
(2)这一天中,最高气温是多少?最低气温是多少?
(3)这一天中,哪些时段的气温在逐渐升高?哪些时段的气温在逐渐降低?
【师生活动】学生观察图象,逐一回答问题:
(1)6 时气温约1℃,10 时气温约2℃,14 时气温约 5℃;这天中的 21 时,气温是 0℃.
(2)最高气温是 5℃,最低气温是 4℃.
(3)3 时至 14 时的气温在逐渐升高,0 时至 3 时、14 时至 24 时的气温在逐渐降低.
教师引导:时间 t 和气温 T 是两个不断变化的量,气温随时间的变化而变化.
问题2:小蕾在过 14 岁生日的时候,看到了爸爸为她记录的各周岁时的体重,如下表:
观察上表,说一说随着年龄的增长,小蕾的体重是如何变化的?在哪一段时间内体重增加较快?
【师生活动】
学生计算相邻周岁的体重差,发现:体重随年龄增长而增加;在 1 至 2 周岁这一段时间内体重增加较快(增加 4.3kg).
教师引导:周岁和体重是两个变化的量,体重随年龄的增长而变化.
问题3:收音机刻度盘上的波长和频率分别是用米( m )和千赫兹( kHz )为单位标刻的.下面是一些对应的数值:
(1)每一列波长 λ 与频率 f 的乘积是多少?你能写出 f 与 λ 的关系式吗?
(2)波长 λ 越大,频率 f 会怎样变化?
教师点拨:大家可能会发现:每一列 与 的对应值的乘积是一个定值,即
或者说 .
【学生活动】学生通过观察得到:波长越大,频率越小.
教师引导:波长 λ 和频率 f 是两个变化的量,频率随波长变化而变化;300000 是固定不变的量.
问题4:(1)圆的面积随着半径的增大而增大.如果用 r 表示圆的半径,用 S 表示圆的面积,圆的面积 S 与半径 r 的关系式是什么?
学生回答:S=πr2.
(2)利用这个关系式,试求出半径为 1 cm、1.5 cm、2 cm、2.6 cm、3.2 cm 时圆的面积,并将结果填入下表:
半径
1
1.5
2
2.6
3.2
圆面积
【师生活动】学生独立完成列式,得出计算结果:π、2.25π、4π、6.76π、10.24π.
教师引导:半径 r 和面积 S 是两个变化的量,面积随半径增大而增大;π 是固定不变的常量.
教师提问:在上面的问题中,我们研究了一些数量关系,它们都刻画了某些规律.这里出现了各种各样的量,特别值得注意的是出现了一些数值会发生变化的量.例如问题 1 中,刻画气温变化规律的量是时间 t 和气温 T,气温 T 随着时间 t 的变化而变化,它们可以取不同的数值.那么在其他三个问题中,有哪些这样的值?
学生回答:问题 2 中,有周岁和体重;问题 3 中,有周长和频率;问题 4 中,有圆的半径和圆的面积.
教师讲解变量的概念:像这样,在某一变化过程中,可以取不同数值的量,叫做变量.
教师引申出常量的概念:在问题的研究过程中,还有一种量,它的取值始终保持不变,我们称之为常量.
如问题 3 中的 300000,问题 4 中的 π 等都是常量.
设计意图:选取气温变化、体重增长、波长频率、圆面积这四类典型实例,从图象、表格、解析式三种不同呈现方式出发,引导学生在观察、计算、对比中充分感知“一个量随另一个量变化而变化”的依赖关系,逐步抽象出变量与常量的核心特征,为后续函数概念的建构积累丰富的感性经验.
教师拓展:
变量与常量是相对而言的,判断变量与常量的前提是"在某一变化过程中",因为同一个量在某一变化过程中是常量,而在另一变化过程中可能就是变量,如在 s=vt 中,当 s 一定时,v,t 是变量,s 是常量;当 t 一定时,s,v 是变量,t 是常量.
【探究新知】
探究:认识自变量、因变量与函数.
教师提问:在上述四个实例中,每个问题都有两个变量,它们之间存在怎样的依赖关系?以气温变化问题为例,给定一个时间t的值,能确定唯一的气温T的值吗?其他问题中两个变量也有这样的对应关系吗?
【学生活动】学生小组合作,结合四个实例分析:给定一个变量的值,都能找到另一个变量唯一的对应值;小组代表汇报发现,尝试用自己的语言描述“先变的量”和“随之变化的量”的依赖关系.
教师总结自变量与因变量的概念:
上面各个问题中,都出现了两个变量,它们互相依赖,密切相关.
一般地,如果在一个变化过程中,有两个变量,例如 x 和 y,对于 x 的每一个值,y 都有唯一的值与之对应,我们就说 x 是自变量,y 是因变量,此时也称 y 是 x 的函数.
教师追问:试说出上面四个问题中的自变量与因变量.
【师生活动】学生独立思考后,依次说出四个实例中的自变量与因变量;教师结合学生回答进行订正,并点拨:自变量取不同值时,因变量的值可以相同,核心是“唯一对应”.
答案预设:
问题1中,自变量是时间 t,因变量是气温 T;问题2中,自变量是周岁,因变量是体重;问题3中,自变量是波长,因变量是频率;问题4中,自变量是圆的半径,因变量是圆的面积.
【探究新知】
探究:函数的表示法与自变量的取值范围.
教师提问:我们已经认识了函数,观察四个实例,它们分别用什么方式表示两个变量之间的函数关系?这些表示方式各有什么特点?
【师生活动】学生观察实例,对比分析表示方式的不同,教师引导学生总结函数的三种表示法:
气温变化问题用图象法表示,能直观看出变量的变化趋势;
体重增长、波长频率问题用列表法表示,能清晰地看出变量的几组对应值;
圆面积问题用解析法(数学式子)表示,能准确表示变量之间的数量关系.
注:函数关系是用表达式表示的,它们又称函数关系式.
教师追问:在实际问题中,自变量的取值可以是任意数吗?比如圆的半径r能取负数吗?
【学生回答】实际问题中自变量的取值要符合实际意义,如圆的半径r表示线段长度,不能为负数和 0,取值范围是一切正实数.
教师总结:研究函数时,必须注意自变量的取值范围,实际问题中的自变量取值范围必须符合实际情境.
设计意图:通过对比四个实例的不同呈现方式,引导学生自主归纳函数的三种表示法(图象法、列表法、解析法),体会各自特点;结合实际情境探究自变量取值范围,强化“取值需符合实际意义或式子有意义”的认知,深化对函数本质的理解.
四、当堂检测
通过课件展示练习题,教师带着学生进行练习,进一步巩固新知.
五、课堂小结
今天我们学习了哪些知识?
1.变量:在某一变化过程中,可以取不同数值的量,叫做变量.
常量:取值始终保持不变的量,我们称之为常量.
2.自变量与因变量:一般地,如果在一个变化过程中,有两个变量,例如 x 和 y,对于 x 的每一个值,y 都有唯一的值与之对应,我们就说 x 是自变量,y 是因变量,此时也称 y 是 x 的函数.
3.表示函数关系的方法:解析法、列表法、图象法.
4.自变量的取值范围:实际问题中,自变量的取值必须符合实际意义.
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第十六章 函数及其图象 华东师大版(2024)
16.1 变量与函数(课时2)
一、教学目标
1.结合具体实例,理解函数值的意义,能根据函数关系式求函数值;能依据实际意义或数学式子的限制,确定简单函数中自变量的取值范围.
2.通过分析加法表、等腰三角形、图形重叠等问题中的函数关系,能对变量的变化趋势与取值规律进行初步讨论,提升用函数思想分析实际问题的能力.
3.体会函数在几何、代数等领域的应用,感受“数形结合”与“转化思想”.
二、教学重点及难点
重点:理解函数值的意义,能确定数学式子中自变量的取值范围,会根据函数关系式求函数值;能对变量的变化情况进行初步分析.
难点:在复杂问题中分析变量间的变化规律,建立函数模型.
三、教学过程
【复习导入】回顾变量与函数的核心概念
教师提问:上节课我们认识了变量、常量和函数的概念,谁能说说什么是自变量、因变量?
函数概念的核心特征是什么?实际问题中确定自变量取值范围的关键是什么?
【师生活动】学生自主回答,教师补充订正:在变化过程中,对于自变量的每一个值,因变量有唯一确定的值与之对应,这是函数的核心;实际问题中自变量的取值必须符合实际意义.
教师引出课题:今天我们继续学习函数,探究函数值的意义,进一步掌握自变量取值范围的确定方法.
设计意图:通过复习旧知,唤醒学生对变量、函数核心概念的认知,为本节课函数值、自变量取值范围的深入学习做好铺垫,实现知识的自然衔接.
【探究新知】
探究:确定常见函数的自变量取值范围.
教师提问:我们知道实际问题中自变量取值要符合实际意义,那纯数学式子表示的函数,自变量的取值范围该如何确定?
【师生活动】学生独立思考后小组交流,教师适时进行引导.
教师总结常见函数的自变量取值范围:
类型
特点
举例
取值范围
整式型
等号右边是整式.
全体实数.
分式型
等号右边的自变量在分母的位置上.
使分母不为0的实数.
幂型
等号右边是自变量的零次幂或负整数次幂.
使底数不为0的实数.
实际问题型
根据实际问题列出函数关系式.
使实际问题有意义的实数.
设计意图:从实际问题延伸到纯数学式子,分类梳理自变量的取值规律,让学生掌握不同形式下自变量取值范围的确定方法,突破本节课的重点知识.
【探究新知】
探究:认识函数值并学会求解.
教师提问:1.填写如图所示的 10 以内正整数的加法表,然后把所有填有 10 的格子涂黑,你能发现什么?
【学生活动】学生独立完成加法表填写,将和为 10 的格子(如1+9、2+8、3+7…9+1)涂黑,观察发现:涂黑的格子连成一条斜直线(如图).
提问:2.把这些涂黑的格子横向的加数用 x 表示,纵向的加数用 y 表示,试写出 y 与 x 之间的函数关系式.
3.当涂黑的格子横向的加数为 3 时,纵向的加数是多少?当纵向的加数为 6 时,横向的加数是多少?
【学生活动】学生观察涂黑格子,找出横向与纵向加数的等量关系,整理得到函数关系式;代入指定数值计算对应结果,在计算中初步感知函数值的意义,小组内核对答案、交流思路.
答案预设:
2.y 与 x 之间的函数关系式是 y=10−x(1x9,且 x 为整数).
3.当横向的加数为 3 时,纵向的加数是 7;
当纵向的加数为 6 时,横向的加数是 4.
教师讲解函数值的概念:对于一个函数,当自变量 x=a 时,可以求出它对应的 y 的值,我们就说这个值是 x=a 时的函数值.
设计意图:以加法表实际问题为切入点,让学生在具体计算中理解函数值的意义,掌握求函数值的基本方法,落实本节课核心知识点,培养学生的代数运算能力.
【典型例题】
例1. 等腰三角形顶角的度数 是底角度数 的函数,试写出这个函数关系式,并求出自变量 的取值范围.
解:根据等腰三角形的性质和三角形内角和定理.可知
得
由于等腰三角形的底角只能是锐角,所以自变量 的取值范围是 .
例2. 如图,已知等腰直角三角形 的直角边长与正方形 的边长均为 与 在同一条直线上,开始时点 与点 重合,让 向右移动,最后点 与点 重合.
(1)试写出两图形重叠部分的面积 与线段 的长度 之间的函数关系式.
(2)当点 从点 开始向右移动 1 cm 时,重叠部分的面积是多少?
解:(1)重叠部分的面积 与线段 的长度 之间的函数关系式为
教师提问:这里自变量 x 的取值范围是什么?
学生回答:0x10.
(2)点 从点 开始向右移动 1 cm,即 ,.当 时,.
所以当点 从点 开始向右移动 1 cm 时,重叠部分的面积是 .
教师点拨:可以这样说:当自变量 时,函数值 .
设计意图:以几何情境为载体,引导学生经历“从实际问题中抽象等量关系→建立函数关系式→结合几何意义确定自变量取值范围→代入求值得到函数值”的完整过程,让学生在具体操作中理解函数值的意义,掌握自变量取值范围的确定方法,体会函数在几何问题中的应用.
四、当堂检测
通过课件展示练习题,教师带着学生进行练习,进一步巩固新知.
五、课堂小结
今天我们学习了哪些知识?
1.常见函数的自变量取值范围:如(1)整式形式:自变量取全体实数;
(2)分式形式:自变量取值保证分母不为 0.
2.函数值:对于一个函数,当自变量 x=a 时,可以求出它对应的 y 的值,我们就说这个值是 x=a 时的函数值.
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