内容正文:
3.2 代数式的值 第1课时 求代数式的值
课题3.2 代数式的值 第1课时 求代数式的值
课型新授课
备课人
授课班级
一、教学目标
1. 核心素养目标
(1)数学抽象:通过大礼堂座位问题、排球购置问题等实际情境,理解代数式的值的概念,能从具体问题中抽象出代数式的值的数学本质。
(2)逻辑推理:通过分析代数式中字母取不同值时代数式的值的变化规律,体会代数式的值与字母取值之间的对应关系。
(3)数学运算:掌握求代数式的值的一般步骤——代入和计算,能准确地将数值代替代数式中的字母并按运算关系求出结果。
(4)数学建模:能用代数式表示实际问题中的数量关系,并通过求代数式的值解决实际问题,感受数学建模的过程。
2. 教学重难点
重点:代数式的值的概念,求代数式的值的方法(代入法和计算法)。
突破策略:通过大礼堂座位问题和排球购置问题两个实例,让学生在具体情境中理解代数式的值的意义,通过例题讲解和练习巩固代入计算的方法。
难点:整体代入法的运用,以及含分式的代数式求值时字母取值需满足的条件。
突破策略:通过"已知2x的平方减3x加2等于5,求负5加2x的平方减3x的值"这一典型例题,引导学生发现整体代入的技巧;通过含分式的例题,强调字母取值必须使代数式有意义。
二、教学过程
(一)情境导入
【过渡语】在前面的学习中,我们学习了列代数式表示数量关系。今天我们来学习如何求代数式的值。
教师引导:同学们,我们在上一节学习了列代数式,知道可以用字母表示数,用代数式表示数量关系。那么,当字母取定具体的数值时,代数式的值是多少呢?让我们从一个大礼堂的座位问题开始今天的探究。
问题情境:某大礼堂第1排有a个座位,后面每排比前一排多2个座位。
教师提问:第2排有多少个座位?学生回答:第2排有a+2个座位。
教师追问:第3排呢?学生回答:第3排有a+2+2 = a+4个座位,也就是a+2乘以2个座位。
教师追问:第n排有多少个座位?
学生回答:第n排比第1排多了(n-1)个2,所以第n排有个座位。
教师追问:当a=20时,第20排有多少个座位?
学生活动:将a=20, n=20代入公式。
代入得:
当a=20时,
教师追问:如果a=30呢?第20排有多少个座位?学生回答:30+38 = 68个座位。
教师追问:如果a=20,但求第10排呢?学生回答:a+2乘以(10-1) = 20+2乘以9 = 20+18 = 38个座位。
教师引导:可以看到,当a取不同的值时,代数式a+2(n-1)的值也不同。这就是我们今天要学习的内容——求代数式的值。
设计意图:通过大礼堂座位问题引入,让学生在熟悉的情境中感受"字母取不同值时代数式的值也不同"这一核心思想,自然过渡到代数式的值的概念。问题设计从特殊到一般,再从一般到特殊,帮助学生理解代数式的值的含义。
(二)探究新知
1. 探究一:排球购置问题
【过渡语】让我们通过一个排球购置的问题来深入理解代数式的值的概念。
问题:某学校计划为排球兴趣小组购置排球,根据小组人数n,需要购置的排球数量为5n+20个。
教师提问:当n=15时,需要购置多少个排球?
学生活动:将n=15代入代数式5n+20中进行计算。
代入得:
教师追问:当n=20时,需要购置多少个排球?
学生活动:将n=20代入。
代入得:
教师追问:当n=15和n=20时,代数式5n+20的值分别是多少?学生回答:分别是95和120。
教师追问:n=15和n=20时,代数式的值相同吗?学生回答:不同。n=15时值为95,n=20时值为120。
教师引导:可以看到,当n取不同的值时,代数式5n+20的值一般也不同。这说明代数式的值与字母的取值有关。
教师追问:如果n=10呢?代数式5n+20的值是多少?学生回答:5乘以10+20 = 50+20 = 70。
教师追问:如果n=0呢?学生回答:5乘以0+20 = 0+20 = 20。即使没有兴趣小组成员,也需要购置20个排球(可能是基本配置)。
【知识点】用数值代替代数式里的字母,按照代数式中的运算关系计算得出的结果,叫作代数式的值。
教师强调:代数式的值是一个具体的数值,它随着代数式中字母取值的不同而变化。当字母取不同值时,代数式的值一般也不同。
设计意图:通过排球购置问题,让学生在具体计算中理解代数式的值的概念。通过n取不同值得到不同结果,帮助学生体会代数式的值与字母取值之间的对应关系。
2. 探究二:代数式的值的概念
【过渡语】通过上面的探究,我们已经对代数式的值有了初步认识。让我们进一步明确代数式的值的概念。
教师讲解:一般地,
教师强调概念中的关键要素:第一,"用数值代替字母"——这就是"代入";第二,"按照运算关系计算"——这就是"计算"。所以求代数式的值就是两步:代入和计算。
教师追问:在排球购置问题中,5n+20是一个代数式,当n=15时,95就是这个代数式的值。那么n=15叫什么?学生回答:n=15是字母n的取值。
教师追问:代数式的值是唯一的吗?学生回答:不是。代数式的值取决于字母的取值,字母取不同的值,代数式的值一般也不同。
教师追问:有没有代数式,无论字母取什么值,代数式的值都相同?学生思考后回答:有。比如代数式5,它不含字母,所以值恒为5。又如代数式2+3 = 5,值也恒定。
教师追问:在代数式a+2(n-1)中,如果a和n都确定了,代数式的值确定吗?学生回答:确定。因为字母的值确定了,按照运算关系计算就能得到唯一的结果。
【知识点】代数式的值是由代数式中字母的取值决定的。当字母取不同值时,代数式的值一般也不同。求代数式的值的过程就是"代入"和"计算"两个步骤。
教师引导:同学们要特别注意,代数式的值不仅与字母的取值有关,还与代数式本身的运算关系有关。同一个字母取值,在不同的代数式中,得到的值可能不同。
教师追问:比如当x=2时,代数式3x和x+5的值分别是多少?学生回答:3x的值是3乘以2 = 6,x+5的值是2+5 = 7。虽然x的取值相同,但代数式不同,值也不同。
设计意图:通过概念讲解和追问,帮助学生深入理解代数式的值的含义。强调"代入"和"计算"两个关键步骤,为后续例题教学做铺垫。通过对比不同代数式在相同字母取值下的不同结果,加深对概念的理解。
3. 探究三:求代数式的值的步骤
【过渡语】知道了什么是代数式的值,那么如何求代数式的值呢?让我们来总结具体的步骤。
教师引导:通过前面的探究,我们发现求代数式的值实际上就是两个步骤。
第一步:代入——用数值代替代数式中的字母。
第二步:计算——按照代数式中的运算关系进行计算,得出结果。
【知识点】求代数式的值的步骤:(1) 代入——用数值代替代数式中的字母;(2) 计算——按照代数式中的运算关系计算得出结果。
教师强调代入时的注意事项:第一,代入负数时要加括号,避免符号错误;第二,代入分数时要加括号,避免运算顺序混乱;第三,代入时要注意运算顺序不变。
教师追问:当代数式中的字母取负数时,代入时应该注意什么?学生回答:要把负数用括号括起来。比如x=-2代入x的平方时,应该写成(-2)的平方,而不是-2的平方。
教师追问:为什么?学生回答:因为负数的平方是正数,(-2)的平方 = 4,而-2的平方如果理解为-(2的平方) = -4,结果就错了。所以加括号很重要。
教师追问:当代数式中的字母取分数时呢?学生回答:也要加括号。比如y=代入3y时,应该写成3乘以(),而不是3乘以(可能会被误解为)。
方法总结
求代数式的值的步骤:
第一步:代入——用数值代替代数式中的字母,注意负数和分数要加括号;
第二步:计算——按照代数式中的运算关系进行计算,得出结果。
注意:代入时只替换字母,不改变运算关系;计算时按先乘除后加减、有括号先算括号的顺序进行。
设计意图:通过明确求代数式的值的两步骤——代入和计算,帮助学生形成清晰的方法体系。强调代入时加括号的注意事项,预防常见错误,为后续例题和练习做好方法准备。
(三)例题精讲
1. 例1:求代数式2x+3y的值
【过渡语】让我们通过例题来学习求代数式的值的具体方法。
例1:根据下列条件,求代数式2x+3y的值。
(1)
分析:要求代数式2x+3y的值,只需将x和y的值代入代数式中,然后按照运算关系进行计算。
解:当时,
教师讲解:将x=15代入2x中的x,得2乘以15;将y=12代入3y中的y,得3乘以12。然后按照先乘除后加减的顺序计算:2乘以15 = 30,3乘以12 = 36,30+36 = 66。
(2)
分析:这里y的值是一个分数,代入时要注意加括号。
解:当时,
教师讲解:将x=1代入,y=代入。注意3y = 3乘以(),括号不能省略。计算时,2乘以1 = 2,3乘以() = ,2 + = + = 。
教师追问:为什么3乘以() = ?学生回答:3乘以()就是3个相加,等于。也可以理解为乘以 = 。
教师追问:2 + 怎样计算?学生回答:2 = ,所以 + = 。通分后相加。
教师强调:当字母取分数时,代入后要注意分数的运算。通分是常用的方法。
【知识点】求代数式的值时,代入分数要加括号,计算分数加法时要通分。
教师追问:在第(1)题中,如果x=15, y=12改为x=12, y=15,结果会相同吗?学生回答:不同。2乘以12+3乘以15 = 24+45 = 69,与66不同。说明字母的值不同,代数式的值一般也不同。
教师追问:在第(2)题中,如果x=, y=1呢?学生回答:2乘以()+3乘以1 = 1+3 = 4。x和y的值互换,结果也不同。
方法总结:求代数式的值的关键是正确代入和准确计算。代入时注意负数和分数加括号,计算时注意运算顺序和分数的运算法则。
设计意图:例1选取了不含分式和含分数的两种情况,帮助学生掌握基本的代入计算方法。第(1)题是整数代入,第(2)题涉及分数运算,层次递进。通过追问加深对"字母取不同值时代数式的值一般也不同"的理解。
2. 例2:求含分式的代数式的值
【过渡语】接下来我们看一个含有分式的代数式求值的例子。
例2:根据下列条件,求代数式的值。
代数式:
(1)
分析:这个代数式含有分式,分子是a的平方,分母是b。代入时要把a和b的值分别代入,然后计算。
解:当时,
教师讲解:将a=4代入,b=12代入。先算分子的平方:4的平方 = 16。再算分式:。最后约分: = (分子分母同除以4)。
教师追问:4的平方等于多少?学生回答:4乘以4 = 16。
教师追问:怎样约分?学生回答:16和12的最大公约数是4,所以 = ()/() = 。
(2)
分析:这里a的值是负数,代入时要注意加括号。a的平方是正数。
解:当时,
教师讲解:将a=-3代入,b=2代入。注意(-3)的平方 = 9(负数的平方是正数)。所以结果为。
教师追问:(-3)的平方等于多少?学生回答:(-3)乘以(-3) = 9。负数乘负数得正数。
教师追问:为什么不等于-9?学生回答:因为(-3)的平方表示(-3)乘以(-3),两个负数相乘得正数,所以结果是9,不是-9。
教师追问:如果a=3(正数),b=2,结果是多少?学生回答:3的平方/2 = 。与a=-3时结果相同,因为3和-3的平方都是9。
【知识点】求含分式的代数式的值时,要注意:(1) 代入负数要加括号;(2) 负数的平方是正数;(3) 最后结果要约分。
教师追问:在这个代数式中,b可以取0吗?学生回答:不可以。因为b是分母,分母不能为0,否则代数式没有意义。
教师追问:那么a可以取0吗?学生回答:可以。a=0时,0的平方/b = 0/b = 0(b不等于0时),结果是0。
特别提醒
字母取值要满足条件:
在求代数式的值时,字母的取值必须使代数式有意义。例如:
(1) 分式的分母不能为0;
(2) 实际问题中字母的取值要符合实际意义(如人数不能为负数)。
如果字母取值使代数式无意义,则代数式在该取值下没有值。
设计意图:例2选取了含分式的代数式,既巩固了代入计算的方法,又引入了"字母取值要满足条件"这一重要思想。第(1)题是正数代入,第(2)题涉及负数平方,层次分明。特别提醒框帮助学生建立"代数式有意义"的意识。
(四)巩固练习
1. 针对训练:门票费问题
【过渡语】现在让我们通过一个实际问题来巩固所学知识。
针对训练:某公园门票价格为成人每人10元,学生每人5元。一批游客中有x个成人和y个学生,用代数式表示这批游客的门票总费用,并计算当x=37, y=15时的门票总费用。
分析:成人门票费为10x元,学生门票费为5y元,总费用为元。
当时,代入计算:
答:这批游客的门票总费用为445元。
教师追问:如果有50个成人,20个学生呢?学生回答:10乘以50+5乘以20 = 500+100 = 600元。
教师追问:如果游客全是成人呢?学生回答:此时y=0,总费用为10x元。比如x=37时,费用为10乘以37 = 370元。
设计意图:通过门票费这一实际问题,让学生体会求代数式的值在解决实际问题中的应用。先列代数式,再代入求值,完整展现数学建模的过程。
2. 练习1:求含平方项的代数式的值
练习1:根据下列条件,求代数式的值。
代数式:
当时,求代数式的值。
学生活动:独立完成,然后汇报。
解:当时,
教师讲解:将x=4, y=2代入。x的平方 = 4的平方 = 16,xy = 4乘以2 = 8,y的平方 = 2的平方 = 4。所以16+8-4 = 20。
教师追问:如果x=-4, y=2呢?学生回答:(-4)的平方+(-4)乘以2-2的平方 = 16-8-4 = 4。x取相反数时,结果不同。
教师追问:如果x=4, y=-2呢?学生回答:4的平方+4乘以(-2)-(-2)的平方 = 16-8-4 = 4。y取相反数时,结果也不同。
设计意图:练习1选取了含平方项和乘积项的代数式,巩固代入计算的方法。通过改变字母的符号,让学生体会字母取值对代数式值的影响,加深对代数式的值的概念的理解。
3. 练习2:整体代入法
【过渡语】接下来我们看一道需要用整体代入法来解决的题目。
练习2:已知,求的值。
分析:这道题没有直接给出x的值,所以不能直接代入。但是观察发现,所求代数式与已知等式有联系。
由,可得:
所以 =
教师讲解:观察已知等式2x的平方-3x+2 = 5,可以变形得到2x的平方-3x = 5-2 = 3。而所求代数式-5+2x的平方-3x可以变形为-5+(2x的平方-3x),即将2x的平方-3x看作一个整体,代入3,得-5+3 = -2。
【知识点】整体代入法:当不能或不易求出单个字母的值时,可以把代数式中的一部分看作一个整体,利用已知条件整体代入求值。
教师追问:为什么不能直接求出x的值?学生回答:因为2x的平方-3x = 3是一个一元二次方程,我们目前还没有学过解一元二次方程,所以不能直接求出x的值。
教师追问:整体代入法的关键是什么?学生回答:关键是在所求代数式中找到与已知等式相同的部分,然后整体代入。
教师追问:如果已知2x的平方-3x = 3,求4x的平方-6x+1的值呢?学生回答:4x的平方-6x = 2(2x的平方-3x) = 2乘以3 = 6,所以4x的平方-6x+1 = 6+1 = 7。
教师追问:如果已知2x的平方-3x = 3,求2x的平方-3x+10的值呢?学生回答:直接整体代入,3+10 = 13。
方法技巧
整体代入法:
当已知条件是一个等式,且不易求出单个字母的值时,可以将代数式中的某一部分看作一个整体,利用已知条件整体代入。
关键步骤:
(1) 观察已知等式和所求代数式之间的联系;
(2) 将已知等式变形,求出某个整体代数式的值;
(3) 将所求代数式变形,用已知整体表示,代入求值。
设计意图:整体代入法是本节课的难点。通过这道典型例题,引导学生发现"将代数式整体看作一个字母"的思路,培养灵活运用知识的能力。方法技巧框帮助学生系统掌握整体代入法的步骤。
4. 练习3:路程问题与填图
练习3:(1) 一辆汽车已行驶了3.5千米,之后以速度v千米/小时行驶了t小时。用代数式表示汽车行驶的总路程,并计算当v=56, t=0.5时的总路程。
分析:汽车行驶的总路程为千米。
当时,
答:汽车行驶的总路程为31.5千米。
教师追问:如果v=60, t=1.5呢?学生回答:3.5+60乘以1.5 = 3.5+90 = 93.5千米。
(2) 填图练习:根据条件求代数式的值并填入相应位置。
代数式:
当时,求代数式的值。
解:
教师讲解:将x=2, y=-3代入。x的平方 = 2的平方 = 4,2xy = 2乘以2乘以(-3) = -12,y的平方 = (-3)的平方 = 9。所以4+(-12)+9 = 4-12+9 = 1。
教师追问:x的平方+2xy+y的平方这个代数式有什么特点?学生回答:它看起来像完全平方式。
教师追问:如果x和y取相同的值,比如x=3, y=3,结果是多少?学生回答:3的平方+2乘以3乘以3+3的平方 = 9+18+9 = 36 = 6的平方。确实是完全平方式。
设计意图:练习3将实际问题(路程问题)和纯数学计算(填图练习)结合,既巩固了代入计算的方法,又拓展了完全平方式的识别。路程问题让学生感受代数式的值在解决实际问题中的应用。
三、课堂小结
1. 代数式的值的概念
用数值代替代数式里的字母,按照代数式中的运算关系计算得出的结果,叫作代数式的值。
代数式的值是由代数式中字母的取值决定的。当字母取不同值时,代数式的值一般也不同。
2. 求代数式的值的步骤
第一步:代入——用数值代替代数式中的字母。
第二步:计算——按照代数式中的运算关系进行计算,得出结果。
3. 代入时的注意事项
易错提示
代入时的注意事项:
(1) 代入负数时要加括号,如x=-2代入x的平方,应写成(-2)的平方;
(2) 代入分数时要加括号,如y=代入3y,应写成3乘以();
(3) 代入时只替换字母,不改变运算关系和运算顺序;
(4) 计算时按先乘除后加减、有括号先算括号的顺序进行。
4. 整体代入法
当不能或不易求出单个字母的值时,可以把代数式中的一部分看作一个整体,利用已知条件整体代入求值。
关键步骤:观察已知等式和所求代数式之间的联系,将已知等式变形求出某个整体代数式的值,再将所求代数式变形后代入。
5. 字母取值要满足条件
在求代数式的值时,字母的取值必须使代数式有意义。分式的分母不能为0,实际问题中字母的取值要符合实际意义。
归纳总结
本节课核心要点:
(1) 代数式的值 = 代入 + 计算;
(2) 负数、分数代入要加括号;
(3) 整体代入法——找联系、整体代;
(4) 字母取值要使代数式有意义。
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