高中数学 必修四 1.1 任意角和弧度制 上课课件(共52+41张PPT)

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名称 高中数学 必修四 1.1 任意角和弧度制 上课课件(共52+41张PPT)
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文件大小 1.2MB
资源类型 教案
版本资源 人教新课标A版
科目 数学
更新时间 2020-02-01 13:55:18

文档简介

(共52张PPT)
初中是如何定义角的?

从一个点出发引出的两条射线构成的几何图形。

知识回顾



O


初中角概念的优点是形象、直观、容易理解,但它是从图形形状来定义角,因此角的范围是[0?, 360?) 这种定义称为静态定义,其弊端在于“狭隘”.而且,生活中很多实例会不在该范围内。

新课导入
例如:
体操运动员转体720?,跳水运动员向内、向外转体1080?;
经过1小时,时针、分针、秒针各转了多少度?
……
这些例子不仅不在范围[0?, 360?) ,而且方向不同。
所以,就有必要将角的概念推广到任意角,同学们想想用什么办法才能推广到任意角?
关键是用运动的观点来看待角的变化。

1.1.1 任意角
掌握用“旋转”定义角的概念,理解任意角的概念,学会在平面内建立适当的坐标系来讨论角;并进而理解“正角”“负角”“象限角”“终边相同的角”的含义。

学习目标
知识与能力
1、充分结合角和单位圆来了解任意角及弧度的概念。
2、掌握用数形结合的思想方法来认识问题。
  能够在已有的经验(生活经验,数学学习经验)的基础上,更好的学习任意角、象限角、终边相同的角等概念。
过程与方法
情感态度与价值观
理解“正角”“负角”“象限角”“终边相同的角”的含义。
“旋转”定义角。

学习重难点
难点:
重点:
1、“旋转”形成角
一条射线由原来的位置OA,绕着它的端点O按逆时针方向旋转到另一位置OB,就形成角α。
旋转开始时的射线OA叫做角α的始边,旋转终止的射线OB叫做角α的终边,射线的端点O叫做角α的顶点。
角的概念的推广
2、“正角”与“负角”、“0?角”
我们把按逆时针方向旋转所形成的角叫做正角,把按顺时针方向旋转所形成的角叫做负角,如图,以OA为始边的角α=210°,β=-150°,γ=660°。
特别地,当一条射线没有作任何旋转时,我们也认为这时形成了一个角,并把这个角叫做零度角(0?).
角的记法:角α或可以简记成∠α。
3、角的概念扩展的意义:
用“旋转”定义角之后,角的范围大大地扩大了。
(1)角有正负之分;
如:?=210?, ?= ?150?, ?=660?.
(2)角可以任意大;
实例:体操动作:旋转2周(360?×2=720?) 3周(360?×3=1080?)
(3)还有零角,一条射线,没有旋转。
角的概念推广以后,它包括任意大小的正角、负角和零角。
要注意,正角和负角是表示具有相反意义的旋转量,它的正负规定纯属于习惯,就好象与正数、负数的规定一样,零角无正负,就好象数零无正负一样。
(2)旋转方向:旋转变换的方向分为逆时针和顺时针两种,这是一对意义相反的量,根据以往的经验,我们可以把一对意义相反的量用正负数来表示,那么许多问题就可以解决了;
(1)旋转中心:作为角的顶点;
用旋转来描述角,需要注意三个要素(旋转中心、旋转方向和旋转量).
(3)旋转量:当旋转超过一周时,旋转量即超过360?,角度的绝对值可大于360? .于是就会出现720? , - 540?等角度。
为了研究方便,我们往往在平面直角坐标系中来讨论角。
角的顶点重合于坐标原点,角的始边重合于x轴的正半轴,这样一来,角的终边落在第几象限,我们就说这个角是第几象限的角(角的终边落在坐标轴上,则此角不属于任何一个象限)。
象限角
例如:
30?、390?、?330?是第Ⅰ象限角,
300?、 ?60?是第Ⅳ象限角,
585?、1300?是第Ⅲ象限角,
135 ? 、?2000?是第Ⅱ象限角等。


X
Y
0




1、角的顶点与原点重合。
2、角的始边与x轴的非负半轴重合。
那么,角的终边(除端点外)在第几象限,我们就说这个角是第几象限角。
0


x
y



3、终边在坐标轴的角不属于任何象限。
知识要点
例1:在0?到360?范围内,找出与下列各角终边相同的角,并判断它是哪个象限的角。
(1) -120?;(2) 640?;(3) -950?12′.
⑶ ∵-950?12′=-3×360?+129?48′,
∴129?48′的角与-950?12′的角终边相同,它是第二象限角。
解:⑴∵-120?=-360?+240?,
∴240?的角与-120?的角终边相同,
它是第三象限角。
⑵ ∵640?=360?+280?,
∴280?的角与640?的角终边相同,
它是第四象限角。
例2:在0°~360°的范围内,找出与-950°12′角终边相同的角,并判断它是第几象限角。
解: ∵-950°12′ =129°48′-3×360°,
  ∴在0°~360°范围内,与-950°12′角终边相同的角是129°48′。
它是第二象限角。
1、观察:390?,?330?角,它们的终边都与30?角的终边相同.
2、探究:终边相同的角都可以表示成一个0?到360?的角与k(k∈Z)个周角的和:
390?=30?+360?(k=1), ?330?=30??360? (k=-1)
30?=30?+0×360? (k=0), 1470?=30?+4×360?(k=4)
?1770?=30??5×360? (k=-5)
终边相同的角
390°=30°+360°
-330°=30°-360°

30°=30°+0×360°
与α终边相同的角的一般形式为
α+k?360°,k ∈ Z


x
y
o

30°








……
3、结论:
所有与?终边相同的角连同?在内可以构成一个集合:{β| β=α+k·360?}(k∈Z)
即:任何一个与角?终边相同的角,都可以表示成角?与整数个周角的和。
4、注意以下四点:
① k∈Z;
② ?是任意角;
③ k·360?与?之间是“+”号,如k·360?-30?,应看成k·360?+(-30?);
④ 终边相同的角不一定相等,但相等的角,终边一定相同,终边相同的角有无数多个,它们相差360?的整数倍。
S={β|β=α+k?360°,k∈ Z}.
所有与角α终边相同的角,连同角α在内,可构成一个集合
即任一与角α终边相同的角,都可以表示成角α与整数个周角的和。

知识要点
例3: 写出与下列各角终边相同的角的集合S,并把S中在-360?~720?间的角写出来:
(1) 60?;(2) -21?;(3) 363?14′。
解:(1) S={β| β=k·360?+60? (k∈Z) },
S中在-360?~720?间的角是
-1×360?+60?=-280?;
0×360?+60?=60?;
1×360?+60?=420?。
(2) S={β| β=k·360?-21? (k∈Z) }
S中在-360?~720?间的角是
0×360?-21?=-21?;
1×360?-21?=339?;
2×360?-21?=699?。
(3) β| β=k·360?+ 363?14’ (k∈Z) }
S中在-360?~720?间的角是
-2×360?+363?14’=-356?46’;
-1×360?+363?14’=3?14’;
0×360?+363?14’=363?14’。
180°+ k?360°
分析:终边落在坐标轴上的情形


x
y
0
0°+k?360°
90°+ k?360°
270°+ k?360°
或360°+ k?360°
例4:写出终边落在y轴上的角的集合。
解:终边落在y轴正半轴上的角的集合为
S1={β|β=90°+k?360°,k∈Z}
={β| β=90°+2k·180° ,k∈Z}


x
y
0
90°+k?360°
270°+k?360°
终边落在y轴负半轴上的角的集合为
S2={β| β=270°+k?360°,k∈Z}
={β| β=90°+(2k+1) ·180° ,k∈Z}
∴终边落在y轴上的角的集合为
S=S1∪S2
={β| β=90°+n?180° ,n∈Z}



X
Y
O
k?360°
180°+k?360°


例5:写出终边落在x轴上的角的集合。
分析:终边落在坐标轴上的情形
S1={β| β= 90°+K?360°,K∈Z}
={β| β=90°+2K?180°,K∈Z}
={β| β=90°+180° 的偶数倍}
解:终边落在x轴正半轴上的角的集合为
终边落在x轴负半轴上的角的集合为
S2={β| β=270°+K?360°,K∈Z}
={β| β= 90°+ 180°+ 2K?180°,K∈Z}
={β| β= 90°+(2K+1)180° ,K∈Z}
={β| β=90° +180 ° 的奇数倍}
{偶数}∪{奇数} ={整数}
S=S1∪S2
∴ 终边落在X轴上的角的集合为
={β| β=180° 的偶数倍}
∪{β| β=180° 的奇数倍}
={β| β=180° 的整数倍}  
={β| β=K?180° ,K∈Z}
锐角是第几象限角,第一象限角一定是锐角吗?
锐角是第一象限角.
第一象限角不一定是锐角。
试想:都有哪些角的终边与30°角的终边相同?
探究



x
y


30°



390°
750°
1110°
30°+2×360°
30°+3×360 °
30°+(-2×360° )
30°+(-3×360° )
-330°
-690°
-1150°
30°+360°
30°+(-360° )









1、任意角的概念
正角:射线按逆时针方向旋转形成的角。
负角:射线按顺时针方向旋转形成的角。
零角:射线不作旋转形成的角。

课堂小结
⑴ 置角的顶点于原点;
⑵ 始边重合于X轴的正半轴。
2、象限角
终边落在第几象限就是第几象限角。
3、终边与角a相同的角
a+K×360°,K∈Z。
1、下列命题正确的是 ( )
A.终边相同的角一定相等
B.第一象限角都是锐角
C.锐角都是第一象限角
D.小于90°的角都是锐角
C

课堂练习
2、A={小于90°的角},B={第一象限角},则A∩B=( )
A.{锐角}
B.{小于90°的角}
C.{第一象限角}
D.以上都不对
A
3、已知角α是第三象限角,则角-α的终边在( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
C
4、将-885°化为α+k· 360°(0°≤α<360°,k∈Z)的形式是( )
A
A.-165°+(-2)×360°
B.195°+(-3) ×360°
C.195°+(-2) ×360°
D.165°+(-3) ×360°
5、与120°终边相同的角是( )
C
A.-600°+k· 360°(k∈Z)
B.-120°+k· 360°(k∈Z)
C.120°+(2k+1)· 180°(k∈Z)
D.660°+k· 360°(k∈Z)
6、写出与370°23 ′ 终边相同角的集合S,并把S中在-720°~360°间的角写出来。
解:
∵370°23′=10°23′+360°
∴与370°23′终边相同角的集合为
S={α|α= 10°23′+k·360°,k∈Z}
在-720°~360°之间的角分别是
10°23′,10°23′-360°,10°23′-720°
即:10°23′,-349°37′ ,-709°37′。
7、
判断角所在象限。
当 时,
在第一象限;
解:∵
∴可设
当 时,
在第二象限.
∴角在第一或第二象限。
(共41张PPT)
  生活中,存在着各种不同的度量单位制,比如度量长度用的千米、尺、码等,度量重量用的吨、斤、磅等,不同单位制能给解决问题带来便利,角的度量除了用度之外,是不是还有其他的单位制呢?

知识回顾
1.1.2 弧度制
理解弧度制的含义;
弧度数的绝对值公式;
会弧度与角度的换算。
  培养学生用数形结合的思想方法来认识问题。

学习目标
过程与方法
知识与能力
  学生在探究和解决问题的过程中,更好的形成弧度的概念,能够进行有条理的思考并进行简单的推理。
情感态度与价值观
了解弧度制,并能进行弧度与度的换算。
弧度的概念。

学习重难点
难点:
重点:
角的度量

角度制
弧度制
弧度制
  把长度等于半径长的弧所对的圆心角叫做1弧度的角。
定义:
符号:
rad
读作:弧度。
知识要点



O
B
A

1 rad
l
就是1弧度的角。
如图,圆O的半径是1,
的长等于1,
l
2弧度
r




O
A
B
l=2r





3
r


r


3
rad





若l= 3r,则∠AOB= = 3弧度。
若l=2r,则∠AOB= = 2弧度;
l=3r
O
A
B
r




-3弧度
若圆心角∠AOB表示一个负角,且它所对的弧的长为3r,则∠AOB的弧度数的绝对值是
=
3,
即∠AOB=-
=
-3弧度。
1、弧度制是以“弧度”为单位度量角的制度,角度制是以“度”为单位度量角的制度;
2、1弧度是等于半径长的圆弧所对的圆心角(或该弧)的大小,而1°是圆的  所对的圆心角(或该弧)的大小;
角度制与弧度制的比较



x
y
O


α
B
A
x
(1)
  当圆心角一定时,它所对弧长与半径的比值是一定的,与所取圆的半径大小无关。
3、不论是以“弧度”还是以“度”为单位的角的大小都是一个与圆的半径大小无关的定值.



x
y
O





x
(2)
α
一般地,我们规定:
正角的弧度数是正数。
负角的弧度数是负数。
零角的弧度数是0。
用角度制和弧度制来度量零角,单位不同,但数量相同(都是0)。
周角的弧度数是2π,而在角度制下的度数是360。
  用角度制和弧度制来度量任一非零角,单位不同,量数也不同。
(l为弧长,r为半径)
角?的弧度数的绝对值
弧度数的绝对值公式
  如图,半径为r的圆的圆心与原点重合,角α的始边与x轴的正半轴重合,交圆与点A,终边与圆交与点B.请在下列表格中填空。



x
y
O


α
B
A
x

探究
的长 OB旋转的方向 的弧度数 的度数
逆时针方向
逆时针方向
逆时针方向 1
顺时针 -2
顺时针
0 未旋转 0
逆时针方向
逆时针方向
  由上表可知,如果一个半径为r的圆的圆心角α所对的弧长是l,那么α的弧度制的绝对值是

















r
r
例1:已知扇形的周长是6cm,面积是2cm?,则扇形的圆心角的弧度数是(  )
A.1 B.1或4
C.4 D.2或4
B
A.“度”与“弧度”是度量的两种不同的度量单位
C.根据弧度的定义,180°一定等于π弧度
D.不论是用角度制还是弧度制度量角,它们与圆的半径长短有关
例2:下列选项中,错误的是(  )
D
B.一度的角是周角的  ,一弧度的角是周角的
  周角的弧度数是2π,而在角度制下的度数是360。

360°= 2πrad;
180°= πrad.
弧度与角度的换算







180°= πrad
锐角: {θ|0°<θ<90°},
直角: {θ|θ=90°}
钝角: {θ|90°<θ<180°}
平角: {θ|θ=180°}
周角: {θ|θ=360°}
例3:请用弧度制表示下列角度的范围.
0°到90°的角:{θ|0°≤θ<90°};
小于90°角:{θ|θ<90°}
0°到180°的角:{θ|0°≤θ<180°}
0°到360°的角:{θ|0°≤θ<360°}
例4:将下列弧度转化为角度:
= °;
(3)
= °.
(1)
= ° ′;
(2)
15
-157
30
390
(1)36°= (rad);
例5:将下列角度转化为弧度:
(3)37°30′= (rad).
(2)-105°= (rad);
角度






?




?






?


?




?


弧度


?


?




?




?


?






?





注:今后我们用弧度制表示角的时候,“弧度”二字或者“rad”通常省略不写,而只写这个角所对应的弧度数.但如果以度( 。)为 单位表示角时,度( 。)不能省略.
写出一些特殊角的弧度数
1、弧度制下角的集合与实数集的一一对应:
正角

零角

负角



正实数



负实数
2、求弧长:
弧度制的作用:
例6:利用弧度制证明扇形面积公式 其中是l扇形弧长,R是圆的半径。
比较这与扇形面积公式 要简单.
弧长为l的扇形圆心角为

证:
如图:圆心角为1rad的扇形面积为:



o
R
S
l

例7:直径为20cm的圆中,求下列各圆心所对的弧长⑴ ⑵
解:


  已知扇形的周长为30cm,当它的半径和圆心角各取什么值时,才能使扇形的面积最大?最大面积是多少?
扇形的圆心角为α,半径为r,弧长为l,面积为S,
解:
则有


例8:

此时
(弧度)。

时,扇形面积的最大值是


课堂小结
1、弧度制的概念
2、弧度制和角度制的比较与换算
具体总结如下表:
弧度制 角度制
度量单位 弧度 角度
单位规定 等于半径的长的圆弧所对应的圆心角叫1 的角 周角的 为1度的角

换算关系

π =180°
1rad=
57°18′,
1°=
rad=0.01745 rad
-300°化为弧度是(  )
1、

B.
D.
A.
C.

课堂练习
2、计算


解:
3、67°30′化成弧度。

解:
4、 把 化成度。
解:
5、如图,已知扇形AOB的周长是6cm,该扇形的中心角是1弧度,求该扇形的面积。





o
A
B
解:设扇形的半径为r,弧长为l ,则有
∴ 扇形的面积

6、已知一个扇形的周长是6cm,该扇形的中心角是1弧度,求该扇形的面积。
∵ 弧长

于是
7、已知扇形AOB的圆心角为120°,半径为6,求此扇形所含弓形面积。
解:由


又∵