内容正文:
第二章 有理数的运算
2.3.1 乘方
人教版 七年级上册
1
新知探究
边长为 2 cm 的正方形的面积是多少?
棱长为 2 cm 的正方体的体积是多少?
2 cm
面积 = 2 × 2 = 4 (cm²)
2 cm
体积 = 2 × 2 × 2 = 8 (cm³)
观察:2 × 2,2 × 2 × 2 都是相同乘数的乘法.
能否用更简便的方法来表示它们?
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用正方形面积和正方体体积引入相同乘数的乘法。提出问题:能否简便表示?
2
新知探究
相同乘数的乘法,可以用更简便的方法表示:
2 × 2
= 2²
读作"2 的平方"(或"2 的 2 次方")
记作 2²
2 × 2 × 2
= 2³
读作"2 的立方"(或"2 的 3 次方")
记作 2³
(−2)×(−2)×(−2)×(−2)
=
读作"−2 的 4 次方"
记作 (−2)²²
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从特殊到一般,引入乘方的简便记法。2的平方、2的立方、(-2)的4次方。
3
乘方的定义
将相同乘数用字母 a 表示:
a × a 记作 a²,"a 的平方"(或"a 的 2 次方")
a × a × a 记作 a³,"a 的立方"(或"a 的 3 次方")
a × a × ... × a (n 个 a 相乘) 记作 aⁿ,"a 的 n 次方"
定义:求 n 个相同乘数的积的运算,叫作乘方.
乘方的结果叫作幂.
aⁿ
底数
指数
aⁿ 看作 a 的 n 次方的结果时,也可读作"a 的 n 次幂".
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给出乘方定义。a是底数(相同乘数),n是指数(相同乘数的个数),结果是幂。
4
认识乘方
填表:
式子 底数 指数 含义 读法
9 4 4 个 9 相乘 "9 的 4 次方"
−3 5 5 个 −3 相乘 "−3 的 5 次方"
5 1 5 本身 "5 的 1 次方"
一个数可以看作这个数本身的 1 次方,指数 1 通常省略不写.
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填表练习认识底数、指数、含义和读法。注意指数1通常省略不写。
5
新知探究
(−2)²² 与 −2²² 表示的含义相同吗?
= (−2)×(−2)×(−2)×(−2)
= 16
底数:−2
指数:4
含义:4 个 −2 相乘
= −(2×2×2×2)
= −16
底数:2
指数:4
含义:4 个 2 相乘的相反数
书写注意:
◆ 负数的乘方,要把整个负数用小括号括起来,如 (−3)²
◆ 分数的乘方,要把整个分数用小括号括起来
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(−2)⁴与−2⁴的区别是重点和难点。通过对比底数、指数、含义和结果,帮助学生理解括号的作用。
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学以致用
例 1 计算:
(1)(−4)³
= (−4) × (−4) × (−4)
= −64
3 个 −4 相乘,负数奇次幂
(2)
= (−2) × (−2) × (−2) × (−2)
= 16
4 个 −2 相乘,负数偶次幂
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例1计算。(-4)³=-64(奇次幂得负),(-2)⁴=16(偶次幂得正)。为符号规律做铺垫。
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乘方的符号规律
观察例 1,负数的幂有正有负,与什么有关?
由有理数乘法的符号法则:负的乘数个数为偶数时积为正,奇数时为负.
底数 指数 幂的符号 举例
负数 奇数 负数 (−4)³ = −64
负数 偶数 正数 = 16
正数 任何 正数 = 16, = 81
0 正整数 0 0ⁿ = 0
负数的奇次幂是负数,负数的偶次幂是正数.
2.3.1 乘方
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乘方符号规律。从乘法符号法则推导出来。负数奇次幂负、偶次幂正。正数任何次幂正,0的正整数次幂为0。
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课堂练习
计算:
(1) (−1)² = 1
(2) = −1
(3) 8³ = 512
(4) (−5)³ = −125
(5) 0.1³ = 0.001
(6) = 10 000
(7) = −100 000
(8) = 1/16
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8道乘方计算练习题。覆盖正数、负数、0、分数、小数、10的幂等。
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拓展提升
用计算器计算乘方:
例 2 用计算器计算 和
= −32 768
= 729
观察规律:
≈ 37.78 (每天进步 1%,一年后 ≈ 37.78)
≈ 1377.41 (每天进步 2%,一年后 ≈ 1377)
≈ 0.0255 (每天退步 1%,一年后 ≈ 0.0255)
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计算器使用。拓展:1.01的365次方和0.99的365次方对比,体现积少成多的道理。
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有理数的混合运算
引入乘方后,有理数的运算分为三个级别:
第一级运算
加、减
第二级运算
乘、除
第三级运算
乘方
有理数混合运算的顺序:
1. 先乘方,再乘除,最后加减;
2. 同级运算,从左到右进行;
3. 如有括号,先做括号内的运算,
按小括号、中括号、大括号依次进行.
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引入乘方后运算分三级。混合运算顺序:先乘方,再乘除,最后加减;同级从左到右;有括号先算。
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学以致用
例 2 计算 2 × (−3)³ − 4 × (−3) + 15
确定运算顺序:先乘方,再乘除,最后加减
解:2 × (−3)³ − 4 × (−3) + 15
= 2 × (−27) − 4 × (−3) + 15 (先算乘方)
= −54 + 12 + 15 (再算乘法)
= −27 (最后算加减)
步骤:(1) 观察式子结构 (2) 确定运算顺序 (3) 按法则计算
注意:每一步先确定符号;注意乘方运算中括号的作用,明确底数.
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例2混合运算。步骤:观察结构→确定顺序→按法则计算。注意每步先定符号。
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学以致用
例 3 计算 (−2)³ + (−3) × (−4² + 2) − (−3)² ÷ (−2)
解:(−2)³ + (−3) × (−4² + 2) − (−3)² ÷ (−2)
= −8 + (−3) × (−16 + 2) − 9 ÷ (−2) (先算乘方和括号内乘方)
= −8 + (−3) × (−14) − (−4.5) (算括号内和除法)
= −8 + 42 + 4.5 (算乘法)
= 38.5 (最后算加减)
注意:含多层括号时,由内往外进行运算.
明确乘方的底数:(−4)² 的底数是 −4,不是 4.
每一步都要先确定符号.
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例3含多层括号和乘方的混合运算。重点:(1)由内往外算括号 (2)明确乘方底数 (3)每步先定符号。
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课堂练习
计算:
(1) (−1)² × 2 + (−2)³ ÷ 4
= 1×2 + (−8)÷4 = 2 + (−2) = 0
(2) (−5)³ − 3 × ()²
= −125 − 3 × = −125 −
(3) (−10)²² + [(−4)² − (3 + 3²) × 2]
= 10000 + [16 − 12×2] = 10000 + (−8) = 9992
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三道混合运算练习题。覆盖乘方+乘除+加减、含括号的多层运算。
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拓展提升
例 4 观察数列:
−2,4,−8,16,−32,64,...
(1)这行数按什么规律排列?
从符号和绝对值两方面分析:
符号:+ − + − + − ... 交替出现
绝对值:2, 4, 8, 16, 32, 64, ... = 2, 2², 2³, , , ...
第 n 个数 = (−2)ⁿ
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数列规律探究。从符号和绝对值两方面分析,联系乘方知识。第n个数为(-2)ⁿ。
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探究过程回顾
我们是怎样认识乘方的?
1
情境
正方形面积、正方体体积 → 相同乘数的乘法
↓
2
类比
2×2 记作 2² → a×a 记作 a² → a×a×...×a 记作 aⁿ
↓
3
定义
求 n 个相同乘数的积的运算叫乘方,结果叫幂
↓
4
运算
利用乘法进行乘方运算 → 从乘法符号法则得出乘方符号规律
数学思想:类比、转化、从特殊到一般、分类讨论
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回顾探究过程:情境→类比→定义→运算。渗透数学思想方法。
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课堂小结
1. 乘方定义
求 n 个相同乘数的积的运算叫乘方. a×a×...×a = aⁿ.
2. 概念关系
aⁿ 中,a 是底数(相同乘数),n 是指数(乘数个数),结果是幂.
3. 符号规律
正数任何次幂为正;负数奇次幂为负,偶次幂为正;0 的正整数次幂为 0.
4. 混合运算顺序
先乘方,再乘除,最后加减;同级从左到右;有括号先算.
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四要点总结:定义、概念关系、符号规律、混合运算顺序。
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课后任务
1. 教科书第 56 页,习题 2.3 第 1,2 题(乘方计算).
2. 教科书第 56 页,习题 2.3 第 3 题(混合运算).
预习思考
什么叫科学记数法?
(预习下一节:科学记数法)
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布置作业和预习思考。
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