6.2.1向量的加法运算
【学习目标】
1.通过类比物理中的力的合成,归纳和总结向量的加法运算法则,提升数学抽象和逻辑推理的核心素养.
2.通过观察图象,直观理解向量加法的三角形和平行四边形法则,并能正确应用,提升直观想象的核心素养;
3.通过小组合作,师生探究,能解决简单的向量加法实际问题,提升数学运算和数学建模的核心素养.
【学习重难点】
1.通过类比物理中的力的合成,归纳和总结向量的加法运算法则,提升数学抽象和逻辑推理的核心素养.
2.通过观察图象,直观理解向量加法的三角形和平行四边形法则,并能正确应用,提升直观想象的核心素养;
【评价任务】
1.完成问题1,问题2,问题3:检测目标(1)是否达成;
2.完成问题4,问题5,问题6:检测目标(2)是否达成;
3.完成例1,变式训练:检测目标(3)是否达成.
【学习过程】
环节一 创设情境,提出问题
我们知道,数能进行运算,因为有了运算而使得数的威力无穷.那么,向量是否也能像数一样进行运算呢?结合物理背景和数的运算我们能得到什么启示呢?
【问题1】实数能进行加减乘除运算,位移、力可以合成,向量能进行运算吗?下面一起来探究.
环节二 小组合作,探索交流
【问题2】如图,某质点从点A经过点B到点C,这个质点的位移如何表示?
质点两次位移,的结果,与从点A直接到点C的位移结果相同.因此,位移可以看成是位移与合成的.从运算的角度看,可以看作是与的和,即位移的合成可以看作向量的加法.
如图,已知非零向量,,在平面内取任意一点A,作,,则向量叫做与的和,记作+,即+.
【问题3】如图,在光滑的平面上,一个物体同时受到两个外力与的作用,作出这个物体所受的合力F.此时如何表示和向量呢?
合力F在以OA,OB为邻边的平行四边形的对角线上,并且大小等于这条对角线的长.从运算的角度看,F可以看作是与的和,即力的合成可以看作向量的加法.
如图,以同一点O为起点的两个已知向量,,以OA,OB为邻边作,则以O为起点的向量(OC是的对角线)就是向量与的和. 我们把这种作两个向量和的方法叫做向量加法的平行四边形法则.
对于零向量与任意向量,我们规定.
【问题4】(1)如果向量,共线,它们的加法与数的加法有什么关系?作出向量+.
(2)结合图形,探究,,之间的关系.
(1)如果向量,共线,它们的加法与数的加法类似.令,.
当,共线且同向时,,如图.
当,共线且反向时,不妨设>,则,如图.
(2)如果向量,不共线,如图,三角形两边之和大于第三边,所以.
综上可知,,当且仅当,方向相同时等号成立.
【问题5】数的加法满足交换律、结合律,向量的加法是否也满足交换律和结合律呢?
如图,作,,以AB,AD为邻边作,容易发现,,故
.又,所以(交换律).
环节三 例题练习,巩固理解
例1:如图,已知向量a,b,求做向量a+b.
例2:长江两岸之间没有大桥的地方,常常通过轮渡进行运输,如图,一艘船从长江南岸A 地出发垂直于对岸航行,航行速度大小为15km/h,同时江水的速度为向东6km/h.
(1)用向量表示江水速度,船速以及船实际航行的速度;
(2)求船实际航行的速度的大小(结果保留小数点后一位)与方向(用与江水速度间的夹角表示,精确到)
环节四 小结提升,形成结构
1.本节课学习的向量的加法法则和运算律有哪些?
2.在学习向量加法法则的过程中我们学习了哪些数学思想方法呢?
3.通过本节课的学习,你发展了哪些数学素养呢?
【反馈练习】
A组
1.化简+++=( )
A.0 B.
C.0 D.
2.在矩形ABCD中,AB=3,AD=4,则=( )
A.5 B.6
C.8 D.10
3.在平行四边形ABCD中,++=________.
4.如图,请在图中直接标出:
(1)+;
(2)+++.
5.如图为正八边形ABCDEFGH,其中O为正八边形的中心,则++=( )
A. B.
C. D.
B组
1.在四边形ABCD中,若=+,则( )
A.四边形ABCD是矩形
B.四边形ABCD是菱形
C.四边形ABCD是正方形
D.四边形ABCD是平行四边形
2.如图所示,四边形ABCD是梯形,AD∥BC,则++=________.
3.化简:
(1)+++;
(2)(+)+(+)+.
4.已知菱形ABCD的边长为2,
(1)化简向量++;
(2)求向量++的模.
5.如图,已知电线AO与天花板的夹角为60°,电线AO所受拉力=24 N,绳BO与墙壁垂直,所受拉力=12 N.求F1和F2的合力.
【学后反思】
1.通过本节课的学习你学到了哪些知识?
2.你体会到了哪些数学思想、解题方法?
3.需要老师提供什么帮助?
4.你有什么好的经验可以和大家一起分享?你对本学历案有什么建议和意见,都可以写在最后的空白区域.
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A
B
C
A
O
B
C
B
A
O
O
A
B
b
a