3.1.3 导数的几何意义
【学情分析】:
上一节课已经学习了导数定义,以及运用导数的定义来求导数。
【教学目标】:
1.了解曲线的切线的概念
2.掌握用割线的极限位置上的直线来定义切线的方法.
3.并会求一曲线在具体一点处的切线的斜率与切线方程
【教学重点】:
理解曲线在一点处的切线的定义,以及曲线在一点处的切线的斜率的定义.光滑曲线的切线斜率是了解导数概念的实际背景.导数的几何意义及“数形结合,以直代曲”的思想方法.
【教学难点】:
发现、理解及应用导数的几何意义,会求一条具体的曲线在某一点处的切线斜率.
【教学过程设计】:
教学环节
教学活动
设计意图
(1)复习引入
圆与圆锥曲线的切线定义:与曲线只有一个公共点并且位于曲线一边的直线叫切线
曲线的切线
如图,设曲线c是函数的图象,点是曲线 c 上一点作割线PQ当点Q 沿着曲线c无限地趋近于点P,割线PQ无限地趋近于某一极限位置PT我们就把极限位置上的直线PT,叫做曲线c在点P 处的切线
为课题引入作铺垫.
如图,设曲线c是函数的图象,点是曲线 c 上一点作割线PQ当点Q 沿着曲线c无限地趋近于点P,割线PQ无限地趋近于某一极限位置PT我们就把极限位置上的直线PT,叫做曲线c在点P 处的切线
(2)讲解导数的几何意义
2.确定曲线c在点处的切线斜率的方法:
因为曲线c是给定的,根据解析几何中直线的点斜是方程的知识,只要求出切线的斜率就够了设割线PQ的倾斜角为,切线PT的倾斜角为,既然割线PQ 的极限位置上的直线PT 是切线,所以割线PQ 斜率的极限就是切线PQ的斜率tan,即
tan=
我们可以从运动的角度来得到切线,所以可以用极限来定义切线,以及切线的斜率.那么以后如果我们碰到一些复杂的曲线,也可以求出它在某一点处的切线了.
3.说明:(1)是函数对自变量在范围内的平均变化率,它的几何意义是过曲线上点()及点)的割线斜率.
(2)导数是函数在点的处瞬时变化率,它反映的函数在点处变化的快慢程度.它的几何意义是曲线上点()处的切线的斜率因此,如果在点可导,则曲线在点()处的切线方程为
指导学生理解导数的几何意义,可以讨论
(3) 讲解范例
例1、曲线的方程为y=x2+1,那么求此曲线在点P(1,2)处的切线的斜率,以及切线的方程.
解:k=
∴切线的斜率为2.
切线的方程为y-2=2(x-1),即y=2x.
例2、求曲线f(x)=x3+2x+1在点(1,4)处的切线方程.
解:k=
∴切线的方程为y-4=5(x-1),
即y=5x-1
例3、求曲线f(x)=x3-x2+5在x=1处的切线的倾斜角.
分析:要求切线的倾斜角,也要先求切线的斜率,再根据斜率k=tana,求出倾斜角a.
解:∵tana=
通过例子,更深入理解导数的概念
∵a∈[0,π,∴a=π.
∴切线的倾斜角为π.
(4)课堂小结
导数的几何意义,怎么求曲线的切线。
补充题目:
1.导数的本质是什么?请写数学表达式。导数的本质是函数在 处的 即:
2.函数平均变化率的几何意义是什么,请在函数图像中画出来。
3.导数的几何意义是什么?导数的几何意义是
4.在函数的图像上,(1)用图形来体现导数,
的几何意义,并用数学语言表述出来。(2)请描述、比较曲线在.
附近增(减)以及增(减)快慢的情况。在附近呢?
(说明:要求学生动脑(审题),动手(画切线),动口(讨论、描述运动员的运动状态),体会利用导数的几何意义解释实际问题,渗透“数形结合”、“以直代曲”的思想方法。)
5.如图表示人体血管中的药物浓度(单位:)随时间(单位:)变化的函数图像,根据图像,估计(min)时,血管中药物浓度的瞬时变化率,把数据用表格的形式列出。(精确到0.1)
0.2
0.4
0. 6
0.8
药物浓度的
瞬时变化率
(说明:要求学生动脑(审题),动手(画切线),动口(说出如何估计切线斜率),进一步体会利用导数的几何意义解释实际问题,渗透“数形结合”、“以直代曲”的思想方法。)
(以上几题可以让学生在课堂上完成)
6. 求下列曲线在指定点处的切线斜率.
(1)y=-+2, x=2处 (2)y=,x=0处.
答案:(1)k=-12,(2)k=-1
7.已知曲线y=2x2上一点A(1,2),求(1)点A处的切线的斜率.(2)点A处的切线方程.
解:(1)k=
∴点A处的切线的斜率为4.
(2)点A处的切线方程是y-2=4(x-1)即y=4x-2
8.求曲线y=x2+1在点P(-2,5)处的切线方程.
解:k=
∴切线方程是y-5=-4(x+2),即y=-4x-3.