内容正文:
2.2.5 有理数的乘方
—— 导 学 案 ——
【 学生版 】
一、学习目标
目标 1 理解乘方的意义
理解 n 个相同因数相乘可以简写为 aⁿ,能准确读、写幂,识别底数、指数、幂三要素;牢记 a¹ = a(指数为 1 时省略)。
目标 2 掌握符号法则
能熟练判断幂的符号:正数的任何次幂都是正数;负数的偶次幂为正数、奇次幂为负数;0 的正整数次幂都是 0。
目标 3 区分(-a)ⁿ 与 -aⁿ,掌握混合运算顺序
能识别底数(括号内是底数,括号外是符号);掌握有理数混合运算顺序 —— 先乘方 → 再乘除 → 最后加减,有括号先算括号里的;同级运算从左到右依次进行。
二、重难点
重点
1 乘方的意义 —— 会把 n 个相同因数相乘写成 aⁿ、把 aⁿ 展开成连乘;
2 熟记符号法则(正数幂正、负偶正、负奇负、0 的正整数次幂为 0);
③ 掌握含乘方的混合运算顺序。
难点
① 严格区分 (-a)ⁿ 与 -aⁿ —— 括号内是底数,括号外是符号; ② 分数、负数为底数时括号书写规范如 ()² 不同于 -()² ; ③ 混合运算中乘方与负号的先后关系。
易错点
① -2⁴ 与 (-2)⁴ 混淆 —— 前者 = -(2×2×2×2) = -16;后者 = (-2)×(-2)×(-2)×(-2) = +16。
② 分数底数漏写括号 —— 写 ² 是错的,规范写法为 ()²。
③ 指数是 1 时不省略 —— 写 a¹ 而非 a;反之,看到 a 应理解为 a¹(指数隐含)。
④ 混合运算顺序错乱 —— 3² + 2 应先算 3²(= 9),得 11;错误做法:先算 3+2 = 5,再平方得 25。
三、复习回顾与情境导入
【回顾一】写累了的算式 —— 我们需要一个新记号!
先算下面 3 个算式(承接 2.2.4 作业🅲(3) 的手算):
1. 2 × 2 × 2 × 2 = ___ (4 个 2 相乘)
1. (-2) × (-2) × (-2) × (-2) × (-2) = ___ (5 个 -2 相乘,负号 5 个 → 负)
1. × × = ___ (3 个 相乘)
💭 观察:这些算式 因数相同、写起来又长又累。要是有 100 个 2 相乘,你愿意抄 100 遍吗?
💡 数学家的智慧:发明一个新记号 —— 把 4 个 2 相乘简写成 2⁴,把 100 个 2 相乘简写成 2¹⁰⁰。这就是本节课要学的 乘方!
【回顾二】几何里的老朋友 —— a² 与 a³
其实你在小学几何里早就见过乘方了:
图形
公式
乘方记号
读法
边长 a 的正方形
棱长 a 的正方体
💡 结论:平方来自面积、立方来自体积;这节课我们要把这个上标记号推广到 任意 n 次方。
【情境导入】细胞分裂 —— 乘方的暴涨速度
生物课上老师说:某种细胞每 20 分钟 分裂一次,1 个变 2 个、2 个变 4 个、4 个变 8 个……
👉 请你算:从 1 个细胞开始,2 小时后 一共有多少个细胞?
时刻
分裂次数
连乘式
细胞数(个)
0 分钟
0 次
1
_
20 分钟
1 次
2
_
40 分钟
2 次
2 × 2
_
60 分钟
3 次
2 × 2 × 2
_
80 分钟
4 次
2 × 2 × 2 × 2
_
100 分钟
5 次
2 × 2 × 2 × 2 × 2
_
120 分钟
6 次
2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2
____
💡 领悟:乘方不是花哨的记号 —— 它是面对指数级增长最简洁的表达方式(细胞分裂、复利、人口、病毒传播、连锁反应……全都要用它)。
四、探究:乘方的定义与符号法则
探究一 乘方的定义与三要素
🌟 定义:一般地,n 个相同的因数 a 相乘,即 a × a × a × ⋯ × a(共 n 个 a),记作 aⁿ;这种运算叫做 乘方,乘方的结果叫做 幂。
名称
位置(在 aⁿ 中)
含义
底数
下方的 a
相乘的那个相同因数(也就是 被乘方的数)
指数
右上角的 n
底数 a 相乘的 次数(几个 a 相乘)
幂
整个 aⁿ
乘方运算的 结果,读作 「a 的 n 次幂」 或 「a 的 n 次方」
⚠️ 特别约定:a¹ = a(1 个 a 相乘就是它本身,指数为 1 时通常省略不写);反过来看到 a,可以理解为 a¹。
📝 读写练习:请把下面 5 个式子读一遍并写出底数与指数:
式子
读作
底数
指数
2⁵
___
_
_
(-3)⁴
___
_
_
()³
___
_
_
-5² (陷阱!)
___
_
_
7¹ (= 7)
___
_
_
探究二 符号法则 —— 4 类情形观察表
请你逐个计算并观察结果的符号,然后自己归纳规律:
类型
n = 1
n = 2
n = 3
n = 4
2ⁿ
_
_
_
_
0ⁿ
_
_
_
_
(-2)ⁿ
_
_
_
_
符号规律(观察上一行)
_
_
_
_
💡 归纳(请你填空):
1. ① 正数的任何次幂都是 ___
1. ② 0 的任何 正整数 次幂都是 ___
1. ③ 负数的 偶数 次幂是 ___
1. ④ 负数的 奇数 次幂是 ___
🎯 口诀(背熟!):正正、零零、负偶正、负奇负
探究三 ★ 核心难点:(-a)ⁿ 与 -aⁿ 的区分
👀 请你观察下面两个式子的差别:
(-2)⁴
-2⁴
底数是 -2(整个括号)
指数 4 作用于 -2 整体
= (-2) × (-2) × (-2) × (-2)
= ___ (4 个负号相乘 → 正)
底数是 2(只有 2!)
指数 4 只作用于 2,负号在平方之后加上
= -(2 × 2 × 2 × 2) = -(2⁴)
= ___ (4 个正数相乘 → 正,再取相反数)
🎯 口诀(写进笔记本!):「括号内是底数,括号外是符号」
换句话说:只有把负号圈进括号,它才是底数的一部分;否则负号是运算符(相反数),要最后再作用。
📝 辨析练习:下面 5 个式子,请指出底数并计算:
式子
底数
展开
结果
(-3)²
_
___
_
-3²
_
___
_
()²
_
_
_
-()²
_
_
_
(-1)¹⁰⁰
_
___
_
五、例题精讲
例1 乘方直接计算(会算 → 手要快)
计算下列各式:
1. 4³
1. (-3)⁴
1. ()²
1. -2⁵
1. (-1)²⁰²⁶
例2 符号辨析(不算数、只判号)
下面 5 个式子,请你 不用具体计算,直接判断结果的符号(+/-/0):
1. (-7)²⁰²⁶
1. (-7)²⁰²⁵
1. -7²⁰²⁶
1. 0²⁰²⁶
1. (-)¹⁰¹
六、当堂检测(≈ 12 分钟)
(一) 基础填空(每空 3 分,共 12 分)
1. 在 (-5)⁷ 中,底数是 __,指数是 __,读作 _____;结果的符号是 __。
2. -3⁴ 中,底数是 __,指数是 __;结果 = ___。
3. 5 个 -3 相乘写成乘方形式为 ____;6 个 相乘写成乘方形式为 __。
4. (-1)²⁰²⁶ + (-1)²⁰²⁵ = __
(二) 辨析选择(每题 4 分,共 8 分)
1. 下列各组数中,相等的是( )
A. -3² 与 (-3)² B. -3² 与 -(3)² C. (-3)³ 与 -3³ D. 以上都相等
2. 若 a < 0,则下列一定为负数的是( )
A. a² B. -a² C. a³ D. (-a)³
(三) 计算(每题 5 分,共 20 分)
1. (-2)³ × (-) + 5
1. (-3)² - 2² × () - 5
1. (-)² × () + (-2)³
1. [(-2)² - (-3)²] ÷ (-1)²⁰²⁶
(四) 生活应用(10 分)
题目:拉面师傅表演拉面 —— 把一根面从中间对折拉长成 2 根,再对折拉长成 4 根,再对折拉长成 8 根……对折 10 次 后一共有多少根面?
解:________________________
________________________
答:对折 10 次后共 ____ 根面。
七、本节思维导图
有理数的乘方 aⁿ
│
┌─────────────────────┼─────────────────────┐
│ │ │
定义 符号法则 混合运算顺序
│ │ │
┌───┴───┐ ┌───┴───┐ ┌───┴───┐
底数 指数 正数幂 负数幂 乘方 → 乘除 → 加减
a n → 正 │ 有括号先算括号
│
┌───────┴───────┐
│ │
偶次幂 → 正 奇次幂 → 负
★ 核心口诀 ★
「括号内是底数,括号外是符号」
★ 符号口诀 ★
「正正、零零、负偶正、负奇负」
一句话总结
乘方 = 相同因数的连乘的简写;先圈底数、再看指数奇偶、最后按 乘方 → 乘除 → 加减 的顺序算。
八、分层作业(🅰 → 🅱 → 🅲)
🅰 基础(人人必做)
一、判断题(对的打 ✔,错的打 ✘)
1. (1) -2⁴ = 16 ( )
1. (2) (-2)⁴ = 16 ( )
1. (3) (-1)²⁰²⁶ = -1 ( )
1. (4) 0³ = 0 ( )
1. (5) 一个数的平方一定是正数 ( )
1. (6) 一个数的立方与这个数同号 ( )
二、填空题
1. 5 个 -2 相乘的乘方形式是 ____,结果 = __。
2. (-)³ = _;(-)² = _。
3. 若 aⁿ = 25 且 a < 0,则 a = __,n = __ (负偶正)。
4. 用乘方表示:地球到太阳的距离约 1.5 亿千米 = 1.5 × ___ 千米。(引入科学计数法思路)
三、计算题
(1) (-4)²
解:________________________
=__________=________
(2) -4²
解:________________________
=__________=________
(3) ()⁴
解:________________________
=__________=________
(4) (-1)⁹⁹ + (-1)¹⁰⁰
解:________________________
=__________=________
🅱 进阶(学有余力)
一、简算大比拼 ⚡
题目:计算 (-1) + (-1)² + (-1)³ + (-1)⁴ + ⋯ + (-1)²⁰²⁵ + (-1)²⁰²⁶
解:____________________________
____________________________
答:原式 = ____
二、定义新运算
规定新运算 a ▲ b = aᵇ + bᵃ。例如:2 ▲ 3 = 2³ + 3² = 8 + 9 = 17。
请计算:3 ▲ 2 =
🅲 拓展(挑战自己)
(1) 大小比较 · 别被表象骗!
比较大小:(-2)⁴、-2⁴、(-2)³、-2³、(-2)²、-2²,从小到大排序。
(2) 逆向思维 · 已知幂求底
已知 aⁿ = 64(其中 a、n 都是整数),请写出 所有可能的 (a, n) 组合(提示:至少 5 组)。
请写出所有组合:
______________________
______________________
______________________
(3) ★ 章节预告 · 挑战 2.3.1 混合运算综合题
预习任务:下一节我们将学习 有理数的加减乘除乘方混合运算。请你先尝试计算下面这道综合题,看看你能不能按正确顺序独立完成:
计算:-3² + (-2)³ × () - 12 ÷ (2² - 1)
解:____________________________
____________________________
____________________________
答:_____
九、学习反思
1. 我能准确说出乘方的定义(n 个相同因数相乘 = aⁿ)
☐ 是 ☐ 否
2. 我能熟练背诵符号口诀:正正、零零、负偶正、负奇负
☐ 是 ☐ 否
3. 我能分清 (-a)ⁿ 与 -aⁿ 的底数不同
☐ 是 ☐ 否
4. 我知道 -3² 的底数是 3(不是 -3)
☐ 是 ☐ 否
5. 我掌握了混合运算顺序:乘方 → 乘除 → 加减
☐ 是 ☐ 否
6. 我理解为什么要发明「乘方」这个记号(简写连乘)
☐ 是 ☐ 否
💭 本节课我最大的收获:__________________________________________________
💭 我还想搞明白的问题:__________________________________________________
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2.2.5 有理数的乘方
—— 导 学 案 ——
【 教师版 】
一、学习目标
目标 1 理解乘方的意义
理解 n 个相同因数相乘可以简写为 aⁿ,能准确读、写幂,识别底数、指数、幂三要素;牢记 a¹ = a(指数为 1 时省略)。
目标 2 掌握符号法则
能熟练判断幂的符号:正数的任何次幂都是正数;负数的偶次幂为正数、奇次幂为负数;0 的正整数次幂都是 0。
目标 3 区分(-a)ⁿ 与 -aⁿ,掌握混合运算顺序
能识别底数(括号内是底数,括号外是符号);掌握有理数混合运算顺序 —— 先乘方 → 再乘除 → 最后加减,有括号先算括号里的;同级运算从左到右依次进行。
二、重难点
重点
① 乘方的意义 —— 会把 n 个相同因数相乘写成 aⁿ、把 aⁿ 展开成连乘; ② 熟记符号法则(正数幂正、负偶正、负奇负、0 的正整数次幂为 0); ③ 掌握含乘方的混合运算顺序。
难点
① 严格区分 (-a)ⁿ 与 -aⁿ —— 括号内是底数,括号外是符号; ② 分数、负数为底数时括号书写规范(如 ()² 不同于 -()² ); ③ 混合运算中乘方与负号的先后关系。
易错点
① -2⁴ 与 (-2)⁴ 混淆 —— 前者 = -(2×2×2×2) = -16;后者 = (-2)×(-2)×(-2)×(-2) = +16。
② 分数底数漏写括号 —— 写 ² 是错的,规范写法为 ()²。
③ 指数是 1 时不省略 —— 写 a¹ 而非 a;反之,看到 a 应理解为 a¹(指数隐含)。
④ 混合运算顺序错乱 —— 3² + 2 应先算 3²(= 9),得 11;错误做法:先算 3+2 = 5,再平方得 25。
三、复习回顾与情境导入
【回顾一】写累了的算式 —— 我们需要一个新记号!
先算下面 3 个算式(承接 2.2.4 作业🅲(3) 的手算):
1. 2 × 2 × 2 × 2 = 16 (4 个 2 相乘)
1. (-2) × (-2) × (-2) × (-2) × (-2) = -32 (5 个 -2 相乘,负号 5 个 → 负)
1. × × = (3 个 相乘)
💭 观察:这些算式 因数相同、写起来又长又累。要是有 100 个 2 相乘,你愿意抄 100 遍吗?
💡 数学家的智慧:发明一个新记号 —— 把 4 个 2 相乘简写成 2⁴,把 100 个 2 相乘简写成 2¹⁰⁰。这就是本节课要学的 乘方!
【回顾二】几何里的老朋友 —— a² 与 a³
其实你在小学几何里早就见过乘方了:
图形
公式
乘方记号
读法
边长 a 的正方形
面积 = a × a
a²
a 的平方(或 a 的 2 次方)
棱长 a 的正方体
体积 = a × a × a
a³
a 的立方(或 a 的 3 次方)
💡 结论:平方来自面积、立方来自体积;这节课我们要把这个上标记号推广到 任意 n 次方。
【情境导入】细胞分裂 —— 乘方的暴涨速度
生物课上老师说:某种细胞每 20 分钟 分裂一次,1 个变 2 个、2 个变 4 个、4 个变 8 个……
👉 请你算:从 1 个细胞开始,2 小时后 一共有多少个细胞?
时刻
分裂次数
连乘式
细胞数(个)
0 分钟
0 次
1
1
20 分钟
1 次
2
2
40 分钟
2 次
2 × 2
4
60 分钟
3 次
2 × 2 × 2
8
80 分钟
4 次
2 × 2 × 2 × 2
16
100 分钟
5 次
2 × 2 × 2 × 2 × 2
32
120 分钟
6 次
2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2
2⁶ = 64
🎯 答:2 小时(= 6 个 20 分钟) → 分裂 6 次 → 一共 2⁶ = 64 个细胞。
💡 追问:如果不停分裂,10 小时(= 30 次)后有多少个?
答:2³⁰ = 1 073 741 824 ≈ 10.7 亿个 —— 远超地球总人口!这就是乘方 指数爆炸 的威力。
💡 领悟:乘方不是花哨的记号 —— 它是面对指数级增长最简洁的表达方式(细胞分裂、复利、人口、病毒传播、连锁反应……全都要用它)。
四、探究:乘方的定义与符号法则
探究一 乘方的定义与三要素
🌟 定义:一般地,n 个相同的因数 a 相乘,即 a × a × a × ⋯ × a(共 n 个 a),记作 aⁿ;这种运算叫做 乘方,乘方的结果叫做 幂。
名称
位置(在 aⁿ 中)
含义
底数
下方的 a
相乘的那个相同因数(也就是 被乘方的数)
指数
右上角的 n
底数 a 相乘的 次数(几个 a 相乘)
幂
整个 aⁿ
乘方运算的 结果,读作 「a 的 n 次幂」 或 「a 的 n 次方」
⚠️ 特别约定:a¹ = a(1 个 a 相乘就是它本身,指数为 1 时通常省略不写);反过来看到 a,可以理解为 a¹。
📝 读写练习:请把下面 5 个式子读一遍并写出底数与指数:
式子
读作
底数
指数
2⁵
2 的 5 次方(幂)
2
5
(-3)⁴
负 3 的 4 次方
-3
4
()³
负三分之二的 3 次方
-
3
-5² (陷阱!)
5 的 2 次方的相反数
5(不是 -5)
2
7¹ (= 7)
7 的 1 次方(就是 7 本身)
7
1
⚠️ 教学重点:第 4 行 -5² —— 学生 99% 会把底数说成 -5,这里必须在课堂上停下来讲透:只有 5 被平方,负号是在平方之后加上的,所以底数是 5。这也是探究三的核心!
探究二 符号法则 —— 4 类情形观察表
请你逐个计算并观察结果的符号,然后自己归纳规律:
类型
n = 1
n = 2
n = 3
n = 4
2ⁿ
2
4
8
16
0ⁿ
0
0
0
0
(-2)ⁿ
-2
+4
-8
+16
符号规律(观察上一行)
负
正
负
正
💡 归纳(请你填空):
1. ① 正数的任何次幂都是 正数
1. ② 0 的任何 正整数 次幂都是 0
1. ③ 负数的 偶数 次幂是 正数
1. ④ 负数的 奇数 次幂是 负数
🎯 口诀(背熟!):正正、零零、负偶正、负奇负
🔗 承前启后:2.2.4 探究二我们已经通过「负号个数 5 行观察表」得出 负号偶数个 → 正、奇数个 → 负;本节符号法则是它的 特殊情形(所有因数都相同的连乘)。学生若在这里卡壳,可回顾上节内容。
探究三 ★ 核心难点:(-a)ⁿ 与 -aⁿ 的区分
👀 请你观察下面两个式子的差别:
(-2)⁴
-2⁴
底数是 -2(整个括号)
指数 4 作用于 -2 整体
= (-2) × (-2) × (-2) × (-2)
= +16 (4 个负号相乘 → 正)
底数是 2(只有 2!)
指数 4 只作用于 2,负号在平方之后加上
= -(2 × 2 × 2 × 2) = -(2⁴)
= -16 (4 个正数相乘 → 正,再取相反数)
🎯 口诀(写进笔记本!):「括号内是底数,括号外是符号」
换句话说:只有把负号圈进括号,它才是底数的一部分;否则负号是运算符(相反数),要最后再作用。
📝 辨析练习:下面 5 个式子,请指出底数并计算:
式子
底数
展开
结果
(-3)²
-3
(-3)×(-3)
+9
-3²
3
-(3×3)
-9
()²
-
(-)×(-)
+
-()²
-(×)
-
(-1)¹⁰⁰
-1
100 个 (-1) 相乘
+1(偶次幂)
💡 学生画像:最高频错误 —— (-1)¹⁰⁰ 写成 -1(学生只看到负号就写负)。反问:底数是什么?是 -1;负数偶次幂 → 正;答 +1。
💡 板书建议:在黑板上红色粉笔圈出括号,让学生亲眼看见 「括号内」 与 「括号外」。
五、例题精讲
例1 乘方直接计算(会算 → 手要快)
计算下列各式:
1. 4³
1. (-3)⁴
1. ()²
1. -2⁵
1. (-1)²⁰²⁶ (注意指数是偶数)
(1) 4³ = 4 × 4 × 4 = 64
(2) (-3)⁴ 底数 = -3,负偶 → 正
= (-3) × (-3) × (-3) × (-3) = 9 × 9 = 81
(3) ()² 底数 = ,负偶 → 正
= × = + =
(4) -2⁵ ⚠️ 底数是 2(不是 -2),先算 2⁵ 再取相反数
= -(2 × 2 × 2 × 2 × 2) = -32 → 答:-32
(5) (-1)²⁰²⁶ 底数 -1,指数 2026 是偶数 → 正
= +1 (口诀:负偶正、负奇负;(-1)ⁿ 只看指数奇偶)
💡 一句话:(-1)ⁿ 是符号计算的万能工具 —— 指数偶 → +1,指数奇 → -1。它会在中考、奥赛中反复出现。
例2 符号辨析(不算数、只判号)
下面 5 个式子,请你 不用具体计算,直接判断结果的符号(+/-/0):
1. (-7)²⁰²⁶
1. (-7)²⁰²⁵
1. -7²⁰²⁶ ★(注意底数)
1. 0²⁰²⁶
1. (-)¹⁰¹
(1) (-7)²⁰²⁶ 底数 -7,指数 2026 偶 → 正
(2) (-7)²⁰²⁵ 底数 -7,指数 2025 奇 → 负
(3) -7²⁰²⁶ ★ 底数是 7(不是 -7)!7 的任何次幂 = 正,再加负号 → 负
(4) 0²⁰²⁶ 0 的任何正整数次幂 = 0
(5) ()¹⁰¹ 底数是 (分数底),指数 101 奇 → 负
💡 训练目标:符号判断 = 30 秒内完成,靠的不是心算而是 三步法:
① 圈底数(有括号看括号;无括号只看那个数)
② 看底数是正/负/零
③ 看指数奇/偶(负底才用此步)
六、当堂检测(≈ 12 分钟)
(一) 基础填空(每空 3 分,共 12 分)
1. 在 (-5)⁷ 中,底数是 -5,指数是 7,读作 「-5 的 7 次方(幂)」;结果的符号是 负。
2. -3⁴ 中,底数是 3,指数是 4;结果 = -81。
3. 5 个 -3 相乘写成乘方形式为 (-3)⁵;6 个 相乘写成乘方形式为 ()⁶。
4. (-1)²⁰²⁶ + (-1)²⁰²⁵ = 0 (一个正、一个负,相加抵消)
(二) 辨析选择(每题 4 分,共 8 分)
1. 下列各组数中,相等的是( )
A. -3² 与 (-3)² B. -3² 与 -(3)² C. (-3)³ 与 -3³ D. 以上都相等
答案:B、C(多选,或写 A 错、B 对、C 对、D 错)
解析:
A:-3² = -9,(-3)² = +9 → 不相等
B:-3² = -9,-(3)² = -9 → 相等 ✅
C:(-3)³ = -27,-3³ = -(3³) = -27 → 相等 ✅
D:既然 A 不成立,故错
💡 规律:(-a)ⁿ = -aⁿ 当且仅当指数 n 是奇数;n 为偶数时 (-a)ⁿ = +aⁿ ≠ -aⁿ。
2. 若 a < 0,则下列一定为负数的是( )
A. a² B. -a² C. a³ D. (-a)³
答案:B、C(多选题;单选优先答 C)
解析:设 a = -2(举反例最快):
A:a² = 4 → 正
B:-a² = -(a²) = -4 → 负 ✅
C:a³ = -8 → 负 ✅(负奇负)
D:(-a)³ = (-(-2))³ = 2³ = 8 → 正
💡 训练目标:学会用 代特值法 快速验证符号题(比如遇到抽象字母,用 a = -2 试一下)。
(三) 计算(每题 5 分,共 20 分)
1. (-2)³ × (-) + 5
1. (-3)² - 2² × () - 5
1. (-)² × () + (-2)³
1. [(-2)² - (-3)²] ÷ (-1)²⁰²⁶
(1) 解:(-2)³ = -8;原式 = -8 × (-) + 5 = 2 + 5 = 7
(2) 解:(-3)² = 9;2² = 4;原式 = 9 - 4 × (-) - 5 = 9 + 2 - 5 = 6
(3) 解:()² = +;(-2)³ = -8
原式 = × () + (-8) = -1 + (-8) = -9
(4) 解:(-2)² = 4;(-3)² = 9;(-1)²⁰²⁶ = 1;原式 = (4 - 9) ÷ 1 = -5 ÷ 1 = -5
(四) 生活应用(10 分)
题目:拉面师傅表演拉面 —— 把一根面从中间对折拉长成 2 根,再对折拉长成 4 根,再对折拉长成 8 根……对折 10 次 后一共有多少根面?
解:每对折 1 次,根数变为原来的 2 倍。对折 n 次后有 2ⁿ 根。
对折 10 次 → 2¹⁰ = 1024 根。
💡 拓展追问:如果拉面师傅有一根 1 米长 的面,拉 10 次后每根多细?
答:1 米 ÷ 1024 ≈ 0.98 毫米(差不多头发丝的 10 倍粗)—— 龙须面!
七、本节思维导图
有理数的乘方 aⁿ
│
┌─────────────────────┼─────────────────────┐
│ │ │
定义 符号法则 混合运算顺序
│ │ │
┌───┴───┐ ┌───┴───┐ ┌───┴───┐
底数 指数 正数幂 负数幂 乘方 → 乘除 → 加减
a n → 正 │ 有括号先算括号
│
┌───────┴───────┐
│ │
偶次幂 → 正 奇次幂 → 负
★ 核心口诀 ★
「括号内是底数,括号外是符号」
★ 符号口诀 ★
「正正、零零、负偶正、负奇负」
一句话总结
乘方 = 相同因数的连乘的简写;先圈底数、再看指数奇偶、最后按 乘方 → 乘除 → 加减 的顺序算。
八、分层作业(🅰 → 🅱 → 🅲)
🅰 基础(人人必做)
一、判断题(对的打 ✔,错的打 ✘)
1. (1) -2⁴ = 16 ✘(应为 -16,底数是 2 不是 -2)
1. (2) (-2)⁴ = 16 ✔
1. (3) (-1)²⁰²⁶ = -1 ✘(偶次幂 = +1)
1. (4) 0³ = 0 ✔(0 的正整数次幂 = 0)
1. (5) 一个数的平方一定是正数 ✘(0 的平方 = 0,反例)
1. (6) 一个数的立方与这个数同号 ✔(负³ 负、正³ 正、0³ = 0)
二、填空题
1. 5 个 -2 相乘的乘方形式是 (-2)⁵,结果 = -32。
2. (-)³ = -;(-)² = +。
3. 若 aⁿ = 25 且 a < 0,则 a = -5,n = 2 (负偶正)。
4. 用乘方表示:地球到太阳的距离约 1.5 亿千米 = 1.5 × 10⁸ 千米。(引入科学计数法思路)
三、计算题
(1) (-4)²
= (-4)×(-4) = 16
(2) -4²
底数是 4;= -(4×4) = -16
(3) ()⁴
负偶 → 正;= + = +
(4) (-1)⁹⁹ + (-1)¹⁰⁰
(-1)⁹⁹ = -1(奇);(-1)¹⁰⁰ = +1(偶);原式 = -1 + 1 = 0
🅱 进阶(学有余力)
一、简算大比拼 ⚡
题目:计算 (-1) + (-1)² + (-1)³ + (-1)⁴ + ⋯ + (-1)²⁰²⁵ + (-1)²⁰²⁶
思路:(-1) 的奇次幂 = -1、偶次幂 = +1;两两配对相加 = 0。
原式 = [(-1) + (+1)] + [(-1) + (+1)] + ⋯
从 1 到 2026 共 2026 项,恰好 1013 对,每对和为 0。
答案:原式 = 0
💡 变式:如果只算到 2025(奇数项),结果 = -1(多出末项 -1)。看清项数奇偶是关键!
二、定义新运算
规定新运算 a ▲ b = aᵇ + bᵃ。例如:2 ▲ 3 = 2³ + 3² = 8 + 9 = 17。
请计算:3 ▲ 2 =
(1) 3 ▲ 2 = 3² + 2³ = 9 + 8 = 17
🅲 拓展(挑战自己)
(1) 大小比较 · 别被表象骗!
比较大小:(-2)⁴、-2⁴、(-2)³、-2³、(-2)²、-2²,从小到大排序。
先算各值:
(-2)⁴ = +16; -2⁴ = -16
(-2)³ = -8; -2³ = -8 (相等!)
(-2)² = +4; -2² = -4
排序:-2⁴ < (-2)³ = -2³ < -2² < (-2)² < (-2)⁴ 即 -16 < -8 = -8 < -4 < +4 < +16
💡 规律:(-a)ⁿ 与 -aⁿ 在 n 为奇数 时相等(都是负);在 n 为偶数 时互为相反数(一正一负)。
(2) 逆向思维 · 已知幂求底
已知 aⁿ = 64(其中 a、n 都是整数),请写出 所有可能的 (a, n) 组合(提示:至少 5 组)。
解:64 = 2⁶ = 4³ = 8² = 64¹
正底组:(2, 6)、(4, 3)、(8, 2)、(64, 1)
考虑负底:偶次幂 → 正
负底组:(-2, 6)、(-8, 2) ((-4)³ = -64 ≠ 64,故不取)
共 6 组:(2, 6)、(4, 3)、(8, 2)、(64, 1)、(-2, 6)、(-8, 2)
💡 训练目标:从结果反推过程——这是初中代数最重要的思维方式之一,为方程与因式分解铺垫。
(3) ★ 章节预告 · 挑战 2.3.1 混合运算综合题
预习任务:下一节我们将学习 有理数的加减乘除乘方混合运算。请你先尝试计算下面这道综合题,看看你能不能按正确顺序独立完成:
计算:-3² + (-2)³ × () - 12 ÷ (2² - 1)
解(示范作答):
① 先算乘方:-3² = -9;(-2)³ = -8;2² = 4
② 再算括号内:2² - 1 = 4 - 1 = 3
③ 代回原式 = -9 + (-8) × () - 12 ÷ 3
④ 再算乘除:(-8) × () = +4; 12 ÷ 3 = 4
⑤ 最后加减:-9 + 4 - 4 = -9
💡 章节预告:2.3.1 会把加、减、乘、除、乘方 5 种运算 彻底串起来——本节课先乘方、后乘除、末加减、括号先 是永远的通用顺序,下一节就是它的实战演练。
🎯 承前启后:这道题实际上已经就是 2.3.1 的原型题!先做出来的同学在下一节会有很强的优越感。
九、学习反思
1. 我能准确说出乘方的定义(n 个相同因数相乘 = aⁿ)
☐ 是 ☐ 否
2. 我能熟练背诵符号口诀:正正、零零、负偶正、负奇负
☐ 是 ☐ 否
3. 我能分清 (-a)ⁿ 与 -aⁿ 的底数不同
☐ 是 ☐ 否
4. 我知道 -3² 的底数是 3(不是 -3)
☐ 是 ☐ 否
5. 我掌握了混合运算顺序:乘方 → 乘除 → 加减
☐ 是 ☐ 否
6. 我理解为什么要发明「乘方」这个记号(简写连乘)
☐ 是 ☐ 否
💭 本节课我最大的收获:__________________________________________________
💭 我还想搞明白的问题:__________________________________________________
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