教學設計課題學習最短路徑問題

2022-10-15 07:42:04 字數 3403 閱讀 9990

一、內容和內容解析

1.內容

利用軸對稱研究某些最短路徑問題.

2.內容解析

最短路徑問題在現實生活中經常遇到,初中階段主要以「兩點之間,線段最短」「連線直線外一點與直線上各點的所有線段中,垂線段最短」為基礎知識,有時還要借助軸對稱、平移、旋轉等變換進行研究.【**:21·世紀·教育·網】

本節課以數學史中的乙個經典問題——「將軍飲馬問題」為載體開展對「最短路徑問題」的課題研究,讓學生經歷將實際問題抽象為數學的線段和最小問題,再利用軸對稱將線段和最小問題轉化為「兩點之間,線段最短」問題.

基於以上分析,確定本節課的教學重點是:利用軸對稱將最短路徑問題轉化為「兩點之間,線段最短」問題,培養學生解決實際問題的能力.21·世紀*教育網

二、目標和目標解析

1.教學目標

能利用軸對稱解決簡單的最短路徑問題,體會圖形的變換在解決最值問題中的作用,感悟轉化思想,進一步獲得數學活動的經驗,增強應用意識.

2. 教學目標解析

學生能將實際問題中的「地點」「河」抽象為數學中的「點」「線」,把實際問題抽象為數學問題;能利用軸對稱將線段和最小問題轉化為「兩點之間,線段最短」問題;能通過邏輯推理證明所求距離最短;在探索最短路徑的過程中,體會軸對稱的「橋梁」作用,感悟轉化思想.2-1-c-n-j-y

三、教學問題診斷分析

最短路徑問題從本質上說是極值問題,作為八年級的學生,在此之前很少接觸,解決這方面問題的經驗尚顯不足,特別是面對具有實際背景的極值問題,更會感到陌生,無從下手.21*cnjy*com

對於直線異側的兩點,怎樣在直線上找到一點,使這一點到這兩點的距離之和最小,學生很容易想到連線這兩點,所連線段與直線的交點就是所求的點.但對於直線同側的兩點,如何在直線上找到一點,使這一點到這兩點的距離之和最小,一些學生會感到茫然,找不到解決問題的思路.【出處:

21教育名師】

在證明「最短」時,需要在直線上任取一點(與所求作的點不重合),證明所連線段和大於所求作的線段和,學生想不到,不會用.【版權所有:21教育】

教學時,教師可從「直線異側的兩點」過渡到「直線同側的兩點」,為學生搭建「腳手架」.在證明「最短」時,教師可告訴學生,證明「最大」「最小」這類問題,常常要另選乙個量,通過與求證的那個「最大」「最小」的量進行比較來證明.由於另取的點具有任意性,所以結論對於直線上的每一點(c點除外)都成立21世紀教育網版權所有

本節課的教學難點是:如何利用軸對稱將最短路徑問題轉化為線段和最小問題.

四、教學過程設計

1.創設問題情境

問題1 如圖,從a地到b地有三條路可供選擇,你會選擇哪條路距離最短?說說你的理由.

師生活動:學生回答問題,說出理由:兩點之間,線段最短.

【設計意圖】讓學生回顧「兩點之間,線段最短」,為引入新課作準備.

問題2:如圖,要在燃氣管道l上修建乙個幫浦站,分別向a、b兩村供氣,幫浦站修在管道的什麼地方,可使所用的輸氣管線最短?www-2-1-cnjy-com

師生活動:學生回答,連線ab,線段ab與l的交點即為幫浦站修建的位置.

【設計意圖】讓學生進一步感受「兩點之間,線段最短」,為把「同側的兩點」轉化為「異側的兩點」做鋪墊.

2.將實際問題抽象為數學問題

問題3 相傳,古希臘亞歷山卓里亞城裡有一位久負盛名的學者,名叫海倫.有一天,一位將軍專程拜訪海倫,求教乙個百思不得其解的問題:

從圖中的a 地出發,到一條筆直的河邊l 飲馬,然後到b 地.到河邊什麼地方飲馬可使他所走的路線全程最短?【**:21cnj*

精通數學、物理學的海倫稍加思索,利用軸對稱的知識回答了這個問題.這個問題後來被稱為「將軍飲馬問題」.21教育名師原創作品

你能將這個問題抽象為數學問題嗎?

師生活動:學生嘗試回答,並相互補充,最後達成共識:(1)將a,b 兩地抽象為兩個點,將河l 抽象為一條直線;(2)在直線l上找到一點c,使ac與bc的和最小? 21*cnjy*com

【設計意圖】學生通過動手操作,在具體感知軸對稱圖形特徵的基礎上,抽象出軸對稱圖形的概念.

3.解決數學問題

問題4 如圖,點a,b 在直線l 的同側,在直線l上找到一點c,使ac 與bc的和最小?

師生活動:學生獨立思考,嘗試畫圖,相互交流.

如果學生有困難,教師可作如下提示:

(1)如果點b在點a的異側,如何在直線l上找到一點c,使ac 與bc的和最小

(2)現在點b與點a在同側,能否將點b移到l 的另一側點處,且滿足直線l上的任意一點c,都能保持?

(3)你能根據軸對稱的知識,找到(2)中符合條件的點嗎?

師生共同完成作圖,如下圖.

作法:(1)作點b 關於直線l 的對稱點b′;

(2)連線ab′,與直線l 相交於點c.則點c 即為所求.

【設計意圖】教師一步一步引導學生,如何將同側的兩點轉化為異側的兩點,為問題的解決提供思路,滲透轉化思想.

4.證明ac +bc 「最短」

問題4 你能用所學的知識證明ac +bc最短嗎?

師生活動:學生獨立思考,相互交流,師生共同完成證明過程.

證明:如圖,在直線l 上任取一點(與點c 不重合),連線ac′,bc′,.

由軸對稱的性質知,

,.∴,

.在△中,,

∴ .即ac +bc 最短.

追問1:證明ac +bc最短時,為什麼要在直線l上任取一點(與點c但不重合)?

師生活動:學生相互交流,教師適時點撥,最後達成共識:若直線l上任意一點(與點c不重合)與a,b兩點的距離和都大於ac +bc,就說明ac +bc最小.

【設計意圖】讓學生體會作法的正確性,提高邏輯思維能力.

追問2:回顧前面的**過程,我們是通過怎樣的過程、借助什麼解決問題的?

師生活動:學生回答,相互補充.

【設計意圖】學生在反思中,體會軸對稱的橋梁作用,感悟轉化思想,豐富數學活動經驗.

5.鞏固練習

如圖,乙個旅遊船從大橋ab 的p 處前往山腳下的q 處接遊客,然後將遊客送往河岸bc 上,再返回p 處,請畫出旅遊船的最短路徑.21教育網

師生活動:學生分析解題思路,獨立完成畫圖,教師適時點撥.

【設計意圖】讓學生進一步鞏固解決最短路徑問題的基本策略和基本方法.

6.歸納小結

教師和學生一起回顧本節課所學主要內容,並請學生回答以下問題.

(1)本節課研究問題的基本過程是什麼?

(2)軸對稱在所研究問題中起什麼作用?

師生活動:教師引導,學生小結.

【設計意圖】:引導學生把握研究問題的基本策略和方法,體會軸對稱在解決最短路徑問題中的作用,感悟轉化思想的重要價值.21·cn·jy·com

7.布置作業:

教科書複習題13第15題.

五、目標檢測設計

某實驗中學八(1)班舉行文藝晚會,桌子擺成如圖a所示兩直排(圖中的ao,bo),ao桌面上擺滿了橘子,ob桌面上擺滿了糖果,站在c處的學生小明先拿橘子再拿糖果,然後到d處座位上,請你幫助他設計一條行走路線,使其所走的總路程最短?2·1·c·n·j·y

【設計意圖】考查學生解決「最短路徑問題」的能力.

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