第五章 二次函数 问题解决活动:怎样围面积最大(课件)2026-2027学年北师大九年级数学上册
2026-09-11
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普通
摘要:
该初中数学课件聚焦二次函数最值应用,以“张伯伯用60m篱笆靠墙围矩形鸭舍”问题导入,通过理解问题、拟订计划(分外墙足够长与有限长情况)、求解模型等环节,搭建从实际问题到函数建模的学习支架,衔接二次函数顶点式及单调性知识。
其亮点在于以真实问题驱动发展数学眼光(抽象实际问题为函数模型),通过分类讨论外墙长度影响(如a≥30时取理论最值,a<30时结合定义域分析)培养数学思维(推理能力),结合实物模型制作与生活作业强化数学语言(模型意识)。学生能提升实际问题解决能力,教师可依托结构化流程高效教学。
内容正文:
第五章 二次函数
问题解决活动:怎样围面积最大
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如果张伯伯想用60 m长的篱笆,靠着一面墙围成一个矩形鸭舍,那么怎样围才能使鸭舍的面积最大呢?
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环节一:理解问题
问题:张伯伯想在房屋一侧的空地上,用篱笆和房屋的一面外墙围成一个矩形鸭舍,篱笆长为60 m.请帮助张伯伯设计,使围成的鸭舍面积最大.
(1)在这个问题中,哪些是已知条件?条件足够吗?
已知条件:篱笆的长度,必须靠着一面墙;
条件不足够,不知道墙的长度的限制.
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(2)房屋的外墙在这个问题中起什么作用?
限制了矩形鸭舍靠墙一边的长度.
(3)能画出几种不同的围法示意图吗?
用篱笆和房屋的一面外墙围矩形鸭舍的情况如图所示.
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环节二:拟订计划
活动1:探究外墙足够长的情况
以前解决过类似的问题吗?关于最大值问题,有哪些经验?
求最大值问题可以将二次函数转化为顶点式,或画出函数图象找顶点坐标,也可以观察图象与x轴的交点来找对称轴.
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假设外墙足够长,怎样围才能使鸭舍的面积最大呢?能通过列表发现规律吗?
通过计算发现当x=15时,面积最大,为450 m2.
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活动2:探究外墙有限长的情况
如果外墙只有20 m长,那么情况会发生什么变化?
设垂直于外墙的篱笆长度为x m,则平行于外墙的篱笆长度为(60-2x)m.根据题意,得S=x(60-2x)=-2x2+60x.
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环节三:求解模型,验证猜想
活动:求解函数最值
如果外墙只有20 m长,那么怎样围才能使鸭舍的面积最大?
因为外墙只有20 m长,所以平行于外墙的篱笆长度60-2x≤20,且x>0,60-2x>0,解得20≤x<30.
又因为二次函数S=x(60-2x)=-2x2+60x=-2(x-15)2+450,当x>15时,单调递减,因此当x=20时,S取得最大值,最大值为20×(60-2×20)=400.
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由于最值点x=15不在取值范围内,因此最大值在x=20处取得,此时,鸭舍面积最大为400 m2.
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环节四:思维拓展,分类讨论
活动1:探究外墙很短的情况
假设外墙只有10 m长,最大面积如何变化?
因为外墙长只有10 m,所以平行于外墙的篱笆长度60-2x≤10,且x>0,60-2x>0,解得25≤x<30,最值点x=15不在取值范围内.
二次函数S=x(60-2x)=-2x2+60x=-2(x-15)2+450,在25
≤x<30内单调递减,最大值在x=25处取得,S最大=25×(60-2×25)=250( m2).
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活动2:探究外墙长度对最值的影响
当外墙长度a为多少时,最大面积开始受限制?
当a≥30时,可取到理论最大值450 m2;
当a<30时,最大面积开始受限制,此时平行于外墙的篱笆长度为a,垂直于外墙的篱笆长度为,最大面积为.
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环节五:制作实物模型——实施计划
请在厚纸板上,根据不同的外墙长度,设计并制作出相应的鸭舍模型.每组展示模型,并说明设计原理.
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环节六:回顾反思
思考:
(1)在探索这个问题的解决方案和实施方案的过程中,获得了哪些经验?与同伴进行交流.
(2)在这个问题中,鸭舍面积与哪些因素有关?如果改变部分因素,还能提出哪些新的研究问题?
(3)梳理研究过程,完成下表,小组代表进行汇报.
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课堂总结
通过本节课的学习,你有哪些收获?
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作业设计
基础性作业:王大爷想用篱笆靠墙围一个矩形鸡舍,墙长15 m,篱笆总长为32 m.鸡舍的宽(垂直于墙的边)不能少于6 m.请你帮助王大爷设计一个面积最大的方案,并说明理由.
提高性作业:请你和父母一起,测量一下自家房屋的一面墙的长度.然后,假设给你20 m长的篱笆,请你为这面墙设计一个围成矩形花园的最优方案.
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