内容正文:
5.1.2 弧度制
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创设情境,引出问题
我们知道,度量长度可以用米、尺、码等不同的单位制;度量质量可以用千克、磅等不同的单位制,为什么度量同一种量需要用不同的单位制?
不同的单位制会给我们解决问题带来方便
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创设情境,引出问题
为了研究周而复始现象,需要把角的概念推广到任意角.我们还知道,函数是两个实数集之间的对应,实数采用的进位制是十进制,为了研究周期性变化现象,我们需要建立任意角的三角函数,但角度制是六十进制的,不符合函数定义的要求,因此需要找到角的一种度量制,其度量结果是用十进制的实数表示的.本课时我们将解决这个问题.
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创设情境,引出问题
问题1 如何定义1度的角?什么是角度制?
1度的角等于周角的
这种以“度” 作为单位来度量角的单位制叫做角度制.
追问 为什么是1度的角是周角的
补充数学文化知识
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抽象概念, 内涵辨析
问题2 能否像度量长度那样, 用十进制的实数来度量角的大小呢?
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抽象概念, 内涵辨析
如图,对于同一圆心角α=45°,
若半径r不同,则所对圆弧长l也不同.
半径r r=1 r=2 r=3 r=4
圆弧长l
α=45°
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抽象概念, 内涵辨析
如图,对于同一圆心角α=60°,
若半径r不同,则所对圆弧长l也不同.
半径r r=1 r=2 r=3 r=4
圆弧长l
猜想:当圆心角确定时,弧长与半径的比值也就随之确定了
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抽象概念, 内涵辨析
如图 5.1-9,射线OA绕端点O旋转到OB形成角,在旋转过程中,射线OA上的点P (不同于点O )的轨迹是一条圆弧,这条圆弧对应于圆心角.设,OP r,点P所形成的圆弧 的长为 .回忆初中所学知识,弧长如何用圆心角来表示?
弧长公式
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抽象概念, 内涵辨析
如图 5.1-10在射线上任取一点(不同于点和),,在旋转过程中,点所形成的圆弧 的长为,弧长如何用圆心角来表示? 结合刚刚的弧长公式,你能得出什么结论?
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抽象概念, 内涵辨析
如图 5.1-10在射线上任取一点(不同于点和),,在旋转过程中,点所形成的圆弧 的长为,弧长如何用圆心角来表示? 结合刚才的弧长公式,你能得出什么结论?
圆心角所对的弧长与半径的比值 随的确定而唯一确定.
启发:利用弧长与半径的比值度量圆心角
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抽象概念, 内涵辨析
定义:我们规定,长度等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做1弧度的角.
弧度制
单位 弧度单位用符号rad表示.
读法 读作弧度.
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抽象概念, 内涵辨析
问题3:把半径为1的圆叫做单位圆,特别地,在单位圆中如何确定1弧度的角呢?
如右图所示,单位圆中长度为1的弧所对的圆心角就是1弧度的角
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抽象概念, 内涵辨析
问题4:半径为r的圆中,弧长l的弧所对的圆心角为,他们之间的关系如何表示?
根据定义:在半径为r的圆中,弧长为l的弧所对的圆心角为,那么有:
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抽象概念, 内涵辨析
问题5:角有正、负、零之分,它的弧度数呢?
的正负
角终边的旋转方向决定
逆时针旋转为正
顺时针旋转为负
正角的弧度数是一个正实数,
负角的弧度数是一个负实数,
零角的弧度数是0
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抽象概念, 内涵辨析
探究:角度制、弧度制都是角的度量制,它们之间如何换算呢?
对于度量零角,除了单位不同,量数上相同都是0.
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抽象概念, 内涵辨析
问题6 除了零角以外,所得到的量数都是不同的,但它们既然是度量同一个角的结果,二者就可以相互换算。如何换算呢?
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抽象概念, 内涵辨析
(1)今后用弧度制表示角时,“弧度”或“rad”通常略去不写,只写该角所对应的弧度数即可;而以角度为单位表示角时,“度”或“”不可省略.
也就是说,两项所采用的单位制必须一致,正确写法为或.
(2)角度制与弧度制是两种不同的度量制度,在表示角时不能混用. 防止出现 一类的错误写法.
注意
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巩固知识,典例应用
当堂练习1 完成下表中度与弧度的转化
度
弧度
度
弧度
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巩固知识,典例应用
角的概念推广后,在弧度制下,角的集合与实数集之间建立起一一对应的关系:
每一个角都有唯一的一个实数与它对应;
反过来,每一个实数也都有唯一的一个角(即弧度数等于这个实数的角)与它对应.
问题7 通过练习1,你能够感受到什么?
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当堂练习2 利用弧度制证明下列关于扇形的公式:
(1);
(2);
(3).
其中是圆的半径,为圆心角,是扇形的弧长,是扇形的面积.
巩固知识,典例应用
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(2)半径为,圆心角为的扇形的面积公式为
当堂练习2 利用弧度制证明下列关于扇形的公式:
(1);
(2);
(3) .
(1)由公式 可得
证明:
将 转换为弧度,有
于是
巩固知识,典例应用
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当堂练习2 利用弧度制证明下列关于扇形的公式:
证明:
(3)由(2)我们可以得到
将代入上式,即得
巩固知识,典例应用
(1);
(2);
(3) .
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弧长与扇形面积公式
公式 角度制 弧度制
弧长公式
扇形面积公式
巩固知识,典例应用
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归纳总结,提升素养
同学们,这节课你有什么收获?
一、数学知识:
1.弧度制的定义与表示
2.弧度制与角度制的关系与换算
3.弧度制下扇形的弧长与面积公式
二、核心素养:
数学抽象、逻辑推理、数学运算
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布置作业,应用实践
1.基础性作业
教材P175 练习第1,2,3,4,6题
教材P176 习题5.1拓广探索第10题
2.研究性作业
阅读教材P173右上角数学文化补充栏,借助互联网、图书馆,研究弧度制的发展历史,并形成报告。
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人生如同探索数学的未知概念,每一步推导都是对自我认知的深化,教会我们在复杂中寻找简单,在混沌中领悟秩序的真谛。
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