内容正文:
第3课时 其他问题——实物抛物线等
第二十六章 26.4 实际问题与二次函数
2026-2027学年人教版数学九年级上册
学习目标
1.掌握二次函数模型的建立,会把实际问题转化为二次函数问题;(重点)
2.利用二次函数解决抛物线形实物及运动轨迹相关问题;(难点)
3.能运用二次函数的图象与性质进行决策.
情境引入
日常生活中经常见到实物抛物线问题,如拱形洞、桥梁、隧道等建筑的外形,那么怎样用二次函数的知识解决这些问题呢?本节课将学习这个内容.
推进新课
图中是抛物线形拱桥,当拱顶离水面2m时,水面宽4m. 水面下降1m时,水面宽度增加多少?
分析:
(1) 建立合适的直角坐标系;
(2) 将实际建筑数学化,数字化;
(3) 明确具体的数量关系,如函数解
析式;
(4) 分析所求问题,代入解析式求解。
探究
(2,-2)
(-2,-2)
x
y
O
4
解:
以拱顶为坐标原点建立如图所示的直角坐标系.
设抛物线解析式为y=ax2.
将点(-2,-2)代入解析式,
可得-2=a · (-2)2.
x
y
O
(2,-2)
(-2,-2)
水面
水面下降一米,即此时y=-3.
新知探究
探究2
在建立好坐标系之后,请同学们规范求解.
解:以拱顶为原点,对称轴为 轴,水平向右为 轴正方向,建立平面直角坐标系。
设抛物线解析式为 ()
将点 代入解析式,得 ,解得
得出解析式:
想一想
水面上升 后,水面的位置发生了什么变化?对应的纵坐标是多少?
6
新知探究
原来水面在 的位置,上升 后,水面的纵坐标为
令 ,代入解析式得:
解得 ,
水面宽度为
①水面在拱顶下方,纵坐标为负数
②水面宽度是左右两个交点横坐标的绝对值之和,不要忘记乘以
易错提醒:
7
反思感悟
本题的求解过程中有两个关键环节:一是由于题目中没有平面直角坐标系且(2)中所得的结果与平面直角坐标系的位置无关,所以建立的平面直角坐标系应方便于问题的求解,如本题,此时得到的二次函数解析式最简单,则有效地减小了后续解题的运算量;二是建立如图所示的平面直角坐标系后,某些点的坐标可能会出现负值.
应用1 池塘问题
1.某池塘的截面如图所示,池底呈
抛物线形,以水平地面为 轴,垂直
于水平地面且位于池塘中心的线为
轴建立平面直角坐标系,池塘的宽 ,池底最深处距
离水平地面,原来的水面宽 ,若池塘中水面的
宽度减少为原来的一半,则最深处到水面的距离变为______.
9
知识小结
思考
解决实物抛物线问题的一般步骤是什么? 建立平面直角坐标系的原则是什么?最简便的方法是什么?
①实物抽象为抛物线
②建立适当的平面直角坐标系(优先顶点为原点)
③设出对应的二次函数解析式
④用待定系数法求解析式
⑤代入求解,结合实际意义得出结论
10
跟踪训练 如图是某公园人工湖上的一座拱桥的示意图,其截面形状可以看作是抛物线的一部分.经测量拱桥的跨度AB为12米,拱桥顶面最高处到水面的距离CD为4米.
(1)在边长为1的正方形网格中建立适当的平面直角坐标系,根据已知数据描出点A,B,C,并用平滑曲线连接;
解 以点A为原点,AB所在的直线为x轴,过点A作垂直于AB的直线为y轴,建立平面直角坐标系,如图所示.
y
O
(2,1)
(-2,1)
水面
x
(0,3)
水面下降一米,即此时y=0.
虽然建立的直角坐标系不一样,但是两种方法的结果是相同的.
你还有其他的方法吗?
y
O
(2,0)
(-2,0)
x
(0,2)
还可以以水面未下降时的水面为x轴,以抛物线的对称轴为y轴建立直角坐标系来计算.
新知巩固 拱桥模型
如图所示,某建筑物有一抛物线形的大门,小滨想知道这道门的高度,他先测出门的宽度,然后用一根长为的小竹竿竖直的接触地面和门的内壁,并测得,则门高是多少?
【分析】本题考查了二次函数的应用的拱桥模型,熟练掌握二次函数的图象与性质是解题的关键.
解:∵,
∴,
∴点,,
∵,
∴,
设抛物线的解析式为:
,
15
新知巩固 拱桥模型
∵,
∴点,
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为:,
当时,,
∴门高为,
16
(2)结合(1)中所画图象,求出该抛物线表示的二次函数;
解 A(0,0),B(12,0),根据交点式,设抛物线表示的二次函数为y=a(x-0)(x-12)=ax2-12ax(a≠0),
代入点C(6,4),得36a-72a=4,解得a=-,
所以抛物线表示的二次函数为y=-x2+x.
(3)现有一游船(截面为矩形)宽度为4米,顶棚到水面的高度为2.8米.当游船从拱桥正下方通过时,为保证安全,要求顶棚到拱桥顶面的距离应大于0.5米,请判断该游船能否安全通过此拱桥.
解 能安全通过,理由如下:
当游船从拱桥正下方通过时,抛物线的对称轴为直线x=6,游船也关于直线x=6对称,
宽度为4米,对称轴左右两边各2米,
当x=6-2=4时,y=-×42+×4=,
因为-0.5=>2.8,
故该游船能安全通过.
随堂演练
基础巩固
1.某大学的校门是一抛物线形水泥建筑物(如图所示),大门的地面宽度为8米,两侧距地面4米高处各有一个挂校名横匾用的铁环,两铁环的水平距离为6米,则校门的高为(精确到0.1米,水泥建筑物厚度忽略不计)( )
A.9.2 m B.9.1 m
C.9 m D.5.1 m
B
2.某涵洞是抛物线形,它的截面如图所示,现测得水平宽度AB=1.6m,涵洞顶点O到水面的距离为2.4m,那么在如图所示的直角坐标系中,涵洞所在的抛物线的解析式是 .
y=-3.75x2
A B
综合应用
3.某幢建筑物,从10米高的窗户A用水管向外喷水,喷出的水流呈抛物线状(如图),若抛物线最高点M离墙1米,
离地面 米,求水流落地点B离墙的距离.
巩固训练1 投球问题
在一次炮弹发射演习中,记录到一门迫击炮发射的炮弹的飞行高度(米)与飞行时间(秒)之间的关系式为,则第5秒时炮弹的飞行高度为( )
A.25米 B.30米 C.40米 D.45米
【分析】本题考查了二次函数的运用,掌握函数值的计算是解题的关键.根据题意,把代入计算即可求解.
故选:D .
∴第5秒时炮弹的飞行高度为
(米),
解:炮弹的飞行高度(米)与飞行时间(秒)之间的关系式为
,
22
巩固训练1 投球问题
变式题
某同学在实心球训练时,某一次实心球飞行轨迹呈抛物线型,其实心球飞行高度与水平距离之间的函数表达式为,则此次该同学实心球训练的成绩为( )
A. B. C. D.
解:令,则,
解得:,(不符合题意,故舍去),
∴抛物线与x轴正半轴的交点为,即此次该同学实心球训练的成绩为,
故选:C.
23
课堂小结
课堂总结
本节课你学到了什么?
25
$