内容正文:
第二十六章 二次函数 26.4 实际问题与二次函数(3)——抛物线形实际问题
【学习目标】
① 能根据抛物线形的实际问题(运动轨迹、拱桥、喷水池等)建立适当的坐标系;
② 会用待定系数法(顶点式或一般式)求出二次函数解析式;
③ 能结合解析式求最值或代入求解,回答实际问题。
【学习重难点】
重点:建立坐标系、设出解析式,用待定系数法求系数并代入求解。
难点:根据几何条件合理建系并选择函数形式,准确代入求最值或交点。
【知识链接】(旧知回顾)
已知抛物线的顶点(h,k)与抛物线上另一点,通常用____式 y=a(x-h+k 求解析式;抛物线与 x 轴交点即令____=0 解方程求 x;解决抛物线形实际问题时,建立坐标系的方法____(填“唯一”或“不唯一”)。
【自主探究】
探究1 运动中的抛物线
【例1】铅球出手后的运动轨迹是一条抛物线。测得最高点坐标为(4,5),出手点高度为 1.8 m。求铅球的成绩(水平距离)。
(1) 设抛物线解析式为 y=a(x-4)²+________;
(2) 出手点处 x=________,y=________,代入得 ________=16a+5,解得 a=________;
(3) 令 y=0,解得 x=________(舍去负值),成绩为 ________ m。
【变式1】足球被踢出后轨迹为抛物线,最高点(2,3),且过点 A(8,0)(球门高 2.4 m)。判断球能否射进门?
设 y=a(x-2)²+________,代入 A(8,0)得 0=36a+3,a=________;当 x=0 时 y=________ ≈ 2.67 m,因为 ________ 2.4 m,所以____(能/不能)进门。
探究2 拱桥与喷水池中的抛物线
【例2】某拱桥的示意图是抛物线。当拱顶离水面 2 m 时,水面宽 4 m。若水面下降 2 m,求此时水面的宽度。
(1) 以拱顶为原点、对称轴为 y 轴建立坐标系,设抛物线 y=a;
(2) 水面宽 4 m、距拱顶 2 m 时,点(2,________)在抛物线上,代入得 a=________,解析式 y=-0.5;
(3) 水面下降 2 m 即 y=________(即-4),解得 x=±2,故水面宽为 ________ m。
【变式2】桥拱呈抛物线 OBA,跨度 OA=8 m,拱顶 B 距水面 4 m(B(4,4))。一工人身高 1.68 m,在距 O 点 1 m 处通行,是否会碰头?
(1) 设 y=a(x-4+4,代入 O(0,0)得 0=16a+4,a=________,解析式 y=________+2x;
(2) 当 x=1 时 y=________=1.75 m,因为 1.75 ________ 1.68,所以____(会/不会)碰头。
【合作交流】(归纳解题步骤)
解决抛物线形实际问题的一般步骤:
① 建立适当的____坐标系;
② 设出函数解析式(顶点式 / 一般式),利用____法求出待定系数;
③ 利用解析式求顶点(最值),或代入 x 求 y、代入 y 求____。
【当堂检测】
1. 小球飞行高度 h(m)与时间 t(s)满足 h=-3t²+12t,配方得 h=________,最大高度为 ________ m。
2. 飞机着陆后滑行距离 y(m)与时间 t(s)满足 y=-1.5t²+60t,停下时 t=________ s,滑行距离为 ________ m。
3. 喷水池直径 26 m,距中心 5 m 处喷头最高 8 m。设 y=a(x-5+8,代入(13,0)得 a=________,装饰物在中心(x=0)处高 y=________ m。
【学习小结】
1. 抛物线形实际问题核心是:____ → 设解析式 → 求系数 → 代入求解;
2. 建立坐标系的方法____(唯一 / 不唯一),但得到的几何结论____(相同 / 不同)。
【拓展延伸】
同一拱形可以建立不同的平面直角坐标系,所得函数解析式____(相同 / 不同),但几何结论____(相同 / 不同)。请尝试对【例2】换一种建系方式,验证结论是否一致。
【参考答案与解析】
(以下为重点模块参考答案,供教师备课与学生自纠使用;前面各模块作答区不含答案)
一、知识链接
顶点;y;不唯一。
二、自主探究
探究1 例1:(1) 5;(2) x=0,y=1.8,1.8=16a+5,a=-1/5;(3) 令 y=0 得 x=9(舍去-1),成绩 9 m。解析式 y=-(x-4+5。
变式1:设 y=a(x-2)²+3,代入 A(8,0):0=36a+3,a=-1/12;x=0 时 y=8/3≈2.67 m,8/3>2.4,不能进门。
探究2 例2:(1) 设 y=a;(2) 点(2,-2)代入,a=-0.5,y=-0.5;(3) 水面下降 2 m 即 y=-4,x=±2,水面宽 4 m。
变式2:(1) 设 y=a(x-4+4,0=16a+4,a=-1/4,y=-+2x;(2) x=1 时 y=-1/4+2=1.75 m,1.75>1.68,不会碰头。
三、合作交流
① 平面直角;② 待定系数;③ x(或自变量)。
四、当堂检测
1. h=-3(t-2)²+12,最大高度 12 m。
2. t=-60÷[2×(-1.5)]=20 s,滑行距离 600 m。
3. 代入(13,0):0=64a+8,a=-1/8,y=-(x-5+8;中心 x=0 时 y=-1/8×25+8= m。
五、学习小结
1. 建系求解析式,再代入求解;2. 建系方法不唯一,但结果(几何结论)相同。
六、拓展延伸(开放题,鼓励自主探究,略)
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