(共33张PPT)
第五章 一元函数的导数及其应用
5.1 导数的概念及其意义
5.1.1 变化率问题
学习目标
在必修第一册中,我们研究了函数的单调性,并利用函数单调性等知识,定性的研究了一次函数、指数函数、对数函数增长速度的差异,知道“对数增长” 是越来越慢的,“指数爆炸” 比“直线上升” 快得多,进一步的能否精确定量的刻画变化速度的快慢呢,下面我们就来研究这个问题。
新课导入
问题1 高台跳水运动员的速度
新课讲授
在一次高台跳水运动中,某运动员在运动过程中的重心相对于水面的高度h(单位:m)与起跳后的时间t(单位:s)存在函数关系
如何描述运动员从起跳到如水的过程中运动的快慢程度呢?
问题1 高台跳水运动员的速度
把整个运动时间段分成许多小段
用运动员在每段时间内的平均速度近似地描述他的运动状态
问题1 高台跳水运动员的速度
计算:
一般地,
(1)运动员在这段时间里是静止的吗
(2)平均速度能准确反映运动员的运动状态吗
显然,在这段时间内,运动员并不处于静止状态.
因此,用平均速度不能准确反映运动员在这段时间内里的运动状态.
问题1 高台跳水运动员的速度
计算:
思考:
0
(1)瞬时速度与平均速度有什么关系?
(2)你能利用这种关系求运动员在t=1s时的瞬时速度吗?
瞬时速度:物体在某一时刻的速度
为了精确刻画运动员的运动状态,需要引入瞬时速度的概念.
问题1 高台跳水运动员的速度
思考:
我们在t=1之后或之前,任意取一个时刻1+Δt,Δt是时间改变量,可以是正值,也可以是负值,但不为0
问题1 高台跳水运动员的速度
Δt<0 Δt>0
-0.01 -4.951 0.01 -5.049
-0.001 -4.9951 0.001 -5.0049
-0.0001 -4.99951 0.0001 -5.00049
-0.00001 -4.999951 0.00001 -5.000049
-0.000001 -4.9999951 0.000001 -5.0000049
书本P61
当Δt<0时,在时间段[1+Δt,1]内 当Δt>0时,在时间段[1,1+Δt]内 Δt Δt
-0.01 0.01
-0.001 0.001
-0.0001 0.0001
-0.00001 0.00001
-0.000001 0.000001
...... ...... -4.951
-4.9951
-4.99951
-4.999951
-4.9999951
-5.049
-5.0049
-5.00049
-5.000049
-5.0000049
问题1 高台跳水运动员的速度
书本P61
无限趋近于-5
当Δt无限趋近于0时,平均速度有什么变化趋势?
思考:
当Δt无限趋近于0时,平均速度有什么变化趋势?
无限趋近于-5
数学中,我们把-5叫做“当Δt无限趋近于0时,的极限”,记为
因此,运动员在t=1时的瞬时速度v(1)=-5m/s.
问题1 高台跳水运动员的速度
思考:
知识梳理
某一时刻
知识梳理
求运动物体瞬时速度的三个步骤
(1)求位移改变量Δs=s(t0+Δt)-s(t0).
知识梳理
练习1(书本P61练习2)火箭发射 t s 后,其高度(单位:m)为.求
(1)在1≤ t ≤2这段时间里,火箭爬高的平均速度;
(2)发射后第10s时,火箭爬高的瞬时速度.
例题巩固
解: (1)
解: (2)
小结
平均速度与瞬时速度
1.平均速度
时间段[t0,t0+△t]内的平均速度
2.瞬时速度
当t=t0时的瞬时速度
问题2 抛物线的切线的斜率
如果一条直线与一个圆只有一个公共点,那么这条直线与这个圆相切. 对于一般的曲线C,如何定义它的切线呢?
你认为应该如何定义抛物线f(x)=x2在点P0(1,1)处的切线?
我们发现,当点P__________________,割线P0P_______________________位置,这个确定位置的直线P0T称为抛物线f(x)=x2在点P0(1,1)处的切线.
问题2 抛物线的切线的斜率
与研究瞬时速度类似
在点P0(1,1)的附近任取一点P(x,x2)
抛物线f(x)=x2的割线P0P的变化情况
观察
T
k=____________=___________=________
割线P0P的斜率
记△x=x-1,则P点坐标为________________
我们发现,当Δx无限趋近于0时,即无论x从小于1的一边,还是从大于1的一边无限趋近于1时,割线P0P的斜率k都无限趋近于2.
我们把2叫做 “__________________________________________”
记为“________________________”
从几何图形上看
小结
抛物线的割线及切线的斜率
1.割线的斜率
2.切线的斜率
函数图象在点P0(x0, f(x0))处的斜率
解:
例题巩固
例题1(课本P64练习T1)(1)
例题1(2)
1.高台跳水运动员平均速度及瞬时速度
2.抛物线的割线及切线的斜率
课堂小结
课后作业
教材P64练习 1、2.