4.1坐標(biāo)系

                   第一課時       平面極坐標(biāo)的意義

[教學(xué)目的]

一、問題情景與學(xué)生活動:1、X地在什么地方?(從我們這里向東北方向5km的地方)

  2、平面上一個點是否必須由橫縱坐標(biāo)來刻畫?由這個例子說明什么問題?(未必,可以由一個距離和一個方向來確定一個點的位置)

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  3、能否將之抽象出來,得到另一種確定點位置的方法呢?(引入標(biāo)題:平面極坐標(biāo)的意義)

二、相關(guān)定義

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  1、一般地:平面上任意取一點O,自點O引一條射線OX,同時確定一個長度單位和計算角的正方向(通常取逆時針方向為正方向),這樣就建立了一個極坐標(biāo)系。其中O稱極點,射線OX稱極軸。

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  2、點的位置,每個有序?qū)崝?shù)對(ρ,θ)決定一個點的位置,ρ稱點M的極徑,θ點M的極角。

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  3、極點O的極徑為0,極角任意

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   4、點M與極坐標(biāo)一一對應(yīng)嗎?具體是什么情況?什么情況下一一對應(yīng)?(不一一對應(yīng);由點的極坐標(biāo)唯一確定點的位置,但由點的位置不能唯一確定極坐標(biāo);在ρ>0,0≤θ<2π情況下與非極點的點一一對應(yīng))不作特殊說明,要求寫出這個范圍內(nèi)的一個點的極坐標(biāo)即可

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三、典型例題

   例1、教材P14----5寫點的極坐標(biāo)

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   思考:1、一般地,ρ可以為負(fù)的情況下,點(ρ,θ)還可以表示成什么形式?((ρ,2kπ+θ)或(-ρ,(2k+1)π+θ)k∈Z)

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  2、與點(ρ,θ)表示同一個點的坐標(biāo)形式是什么?((-1)nρ,θ+nπ)n∈Z)

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   例2、在極坐標(biāo)系中,已知點P(5,),Q(1,),求線段PQ的長度

   解:PQ共線,PQ=5+1=6

   練習(xí)1:一般地,P(ρ11)與Q(ρ22),則PQ=______

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練習(xí)2:點M(ρ,)在ρ>0及ρ為實數(shù)時分別代表什么圖形?

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例3、在平面極坐標(biāo)系下,已知點Q(ρ,θ)求下列條件下點P的極坐標(biāo)

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(1)P、Q關(guān)于極點O對稱;(2)P、Q關(guān)于θ=(ρ∈R)對稱;(3)P、Q關(guān)于θ=α(ρ∈R)對稱

[答案](1)(-ρ,θ)     (2) ((-1)nρ,-θ+(n+1)π) n∈Z  

 (3) ((-1)nρ,2α-θ+nπ) n∈Z

說明:不申明時,要寫出全部的坐標(biāo),方法是先寫出一個,再擴展為全部者

五、作業(yè):教材14―15頁習(xí)題1,3,4,8,9,10,11

[情況反饋]

 

 

 

 

 

 

 

 

第二課時   平面極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的互化

[教學(xué)目標(biāo)]

[教學(xué)難點、重點]極直互化

[教學(xué)過程]

一、學(xué)生活動與背景引入

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三、情感態(tài)度和價值觀:體會問題間的轉(zhuǎn)化功能

1、如圖,一個點在斜坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(x,y)是過這點分別作兩條坐標(biāo)軸的平行線,它們分別與兩坐標(biāo)軸交點所表示的數(shù)組成的有序?qū)崝?shù)對。

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試在x軸正向到y(tǒng)軸正向的角為600的斜坐標(biāo)系中,作出三點A(-,2),B(3,2),C(,2),并求出AB和AC的長度(教材P14----2)

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解:設(shè)方向上的單位向量分別為、,則=||||cos(,)=,=4,

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AB=4,=2+(2-2),AC==2

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說明:斜坐標(biāo)系求值

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2、思考:平面極坐標(biāo)系與平面直角坐標(biāo)如何轉(zhuǎn)化?(引入主題……)

二、新課內(nèi)容:

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1、對于一個極坐標(biāo)系,與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化必須有前提條件,想一想,有什么前提條件?(極點與原點重合,極軸與x軸的正方向與長度單位一致)

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2、在1的條件下,一個點的極坐標(biāo)為(ρ,θ),其直角坐標(biāo)為(x,y),它們之間有什么關(guān)系?

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    ,通常情況下,將點的直角坐標(biāo)化為極坐標(biāo)時,我們限定ρ≥0,0≤θ<2π

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   例1、(1)點M、P的極坐標(biāo)分別為(8,)、(2,)時,它們的直角坐標(biāo)為______、_______

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(2)點M、P、Q的直角坐標(biāo)為(,-)、(0,-2)、(-2,3),它們的極坐標(biāo)分別為_________、________、__________

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解答:(1)(-4,4),(0,2)     (2)(2,),(2,),(,π-arctan)

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例2、在直角坐標(biāo)系中,P(2,2),Q(4,-4),R(6,0)

(1)求P、Q、R三點的極坐標(biāo);(2)求三角形PQR的面積S

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解:(1)P(4,),Q(4,),R(6,0)

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(2)作出圖形,S=S△PQR+S△QOR+S△POQ=……=14-4

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四、作業(yè):教材P15----6,7

[補充習(xí)題]1、在直角坐標(biāo)喜中,已知兩點P(-1,),Q(-2,-2),O為原點

(1)將兩點的直角坐標(biāo)化為極坐標(biāo)   (2)求三角形POQ的面積

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2、在教成α的斜坐標(biāo)系中,兩點坐標(biāo)為P(x1,y1),Q(x2,y2)求PQ

   [補充習(xí)題答案]

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1、(1)P(2,),Q(2,)       (2)1+

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2、PQ=

[情況反饋]

 

 

 

 

第三課時   球坐標(biāo)系與柱坐標(biāo)系

[教學(xué)目標(biāo)]

[教學(xué)難點、重點]球柱坐標(biāo)系

[教學(xué)過程]

一、引入

自學(xué)指導(dǎo):看書10―13頁,說明以下兩個問題

(1)說出球坐標(biāo)系中點P(r,θ,φ)各字母的意義。它與空間直角坐標(biāo)有何關(guān)系?

(2)說出柱坐標(biāo)系中點P(r,θ,z)各字母的意義。它與空間直角坐標(biāo)有何關(guān)系?

課件播放:

(1)衛(wèi)星(地球上一點)的確定→球坐標(biāo)系及點的坐標(biāo)→與空間直角坐標(biāo)的關(guān)系

(2)飛車走壁→柱坐標(biāo)系→與空間直角坐標(biāo)的關(guān)系

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二、例題選講

例1、建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,表示棱長為1的正方體各頂點的坐標(biāo)

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(思路一:空間直角坐標(biāo)系;思路二,球坐標(biāo)系)

變形1:設(shè)DA=a,DC=b,DD1=c時,寫出各頂點的球坐標(biāo)

變形2:正三棱柱ABC-A1B1C1的各條棱長都為1,建立如圖所示的球坐標(biāo)系

(1)寫出各頂點的球面坐標(biāo)    (2)將各頂點的球面坐標(biāo)就原坐標(biāo)軸,寫出其右手直角坐標(biāo)

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例2、柱坐標(biāo)系中點(r,θ,z),滿足r=2的點的構(gòu)成的圖形是什么?(教材P13---例4)

練習(xí):一只螞蟻沿著半徑為1的圓柱面螺旋式上升,設(shè)直角坐標(biāo)系的z軸即此圓柱的軸,此螞蟻在z軸方向勻速上升的速度為v>0,勻速繞z軸轉(zhuǎn)動的角速度為ω>0,求t時刻螞蟻所在的點的直角坐標(biāo)和柱坐標(biāo)。

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解:如圖從A(1,0,0)開始,點M(x,y,z),則,M的直角坐標(biāo)為

M(cosωt,sinωt,vt),其柱坐標(biāo)為(1,ωt,vt)

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三、小結(jié):1、刻畫空間點的位置除了直角坐標(biāo)外,還有球坐標(biāo)和柱坐標(biāo)系;與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化時,不作特殊申明,指的是右手直角坐標(biāo)。

2、這樣坐標(biāo)含有了,用坐標(biāo)解決幾何問題的方法稱坐標(biāo)法

[補充習(xí)題]

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四、作業(yè):教材P15---12~16

1、在球坐標(biāo)系中,方程表示________________

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2、求球坐標(biāo)系中兩點P(3,,),Q(3,,)的距離

[答案]

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1、以O(shè)為頂點,3為母線長,底面直徑為3的圓錐

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2、

[情況反饋]

 

 

 

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同步練習(xí)冊答案