2017-2018年四1.9三角函数的简单应用(一)教案

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1、第一章三角函数一 1.9三角函数的简单应用1一、教学目标：知识与技能：能正确分析收集到的数据，选择恰当的三角函数模型刻画数据所蕴含的规律，将实际问题抽象为三角函数有关的简单函数模型.过程与方法：通过切身感受数学建模的全过程，体验数学在解决实际问题中的价值和作用 ，及数学与 日常生活和其他学科的联系.认识数学知识在生产、生活实际中所发挥的作用 .体会和感受 数学思想的内涵及数学本质，逐步提高创新意识和实践能力 .情感、态度与价值：通过实际问题的解决，提高数学建模能力.并在探究中激发学生的学习兴趣，培养锲而不舍的钻研精神，培养学生勇于探索、勤于思考的科学精神.二、教学重点、难点重点：分析、整理、利

2、用信息 ，从实际问题中抽取基本的数学关系来建立三角函数模型，难点：用三角函数模型将某些实际问题抽象为三角函数的模型，并调动相关学科的知识来解决问题.三、教学模式与教法、学法教学模式：本课采用 探究一一发现”教学模式.四、教学过程（一）温故知新思路1.（情境导入）既然大到宇宙天体的运动，小到质点的运动以及现实世界中具有周期性变化的现象无处不在，那么究竟怎样用三角函数解决这些具有周期性变化的问题？它到底能发挥哪些作用呢？由此展开新课.思路2.我们已经学习了三角函数的概念、图像与性质，特别研究了三角函数的周期性.在现实生活中，如果某种变化着的现象具有周期性，那么是否可以借助三角函数来描述呢？面临一个

3、实际问题 ，应当如何选择恰当的函数模型来刻画它呢？以下通过几 个具体例子;来探究这种三角函数模型的简单应用 .（二）新知探究提出问题回忆从前所学，指数函数、对数函数以及备函数的模型都是常用来描述现实世界中的哪些规律的？又是怎样解决实际问题的 ？数学模型是什么，建立数学模型的方法是什么 ？上述的数学模型是怎样建立的 ？解决实际问题的一般程序是什么 ？活动:师生互动，唤起回忆，充分复习前面学习过的建立数学模型的方法与过程，做好知识迁移的准备.对课前已经做好复习的学生给予表扬，并鼓励他们类比以前所学知识方法，继续探究新的数学模型.对还没有进入斗态的学生，教师要帮助回忆并快速激起相应的知识方法.在教师

4、的引导下，学生能够较好地回忆起解决实际问题的基本过程是：收集数据一画散点图一选择函数模 型一求 解函数模型一检验一用函数模型解释实际问题 .这点很重要，学生只要有了这个认知基础，本节的简单应用便可迎刃而解.新课标下 的教学要求，不是教师给学生解决问题或带领学生解决问题，而是教师引领学生逐步登高，在合作探究中自己解决问题，探求新知.讨论结果：描述现实世界中不同增长规律的函数模型.解决的方法是首先建立数学模型 .简单地说，数学模型就是把实际问题用数学语言抽象概括，再从数学角度来反映或近似地反映实际问题时，所得出的关于实际问题的数学描述.数学模型的方法，是把实际问题加以抽象概括，建立相应的数学模型，

5、利用这些模型来研究建立实际问题的一般数学方法解决实际问题的一般程序是 ：1。审题:逐字逐句的阅读题意，审清楚题目条件、要求，理解题目中的数量关系；2。建模：分析题目变化趋势，选择适当函数模型；3。求解:对所建立的数学模型进行分析研究得到数学结论；4。还原:把数学结论还原为实际问题的解答 .提出问题在自然界中，存在着大量的周期函数，两个周期函数合成后，是否还是周期函数呢 ？周期函 数的类型是否发生了改变 ？比如：两个正弦电流ii=3sin(100 Tt4+),i2=4sin(100 号)合成后是 否仍是正弦电流呢？类似地，两个声波和光波合成后又是怎样的 ？活动：函数y=Aisin(ix+0 ),

6、y=A2sin(2x+()叠加后，即函数y=Aisin(ix+0 )+Asin(2x+4 是否仍是正弦型函数呢*不是，需满足怎样的条件？讨论结果：一,利用图形计算器或其他绘图工具绘制一些函数，如:y=sinx+/3 cosx,y= 3 sin2x+cosx,y=sinx+cosx,y=3sinx+4cosx,y=3 sinx+cos3x,观察这些函数的图像，得出y=asin 5x+bcos(2X仍是正弦型函数的条件.二,下面用图形计算器或其他绘制函数工具研究函数y=asinx+bcosx与化简后的正弦型函数y=Asin( w x+的振幅，周期，初相与a,b的联系.三，通过实验验证你的猜想.可从

7、具体函数入手，例如：先依据你猜测白函数类型，借助图形计算器或软件中测量等工具猜测出函数y=sinx+ J3cosx解析式的化简形式.绘制它的图像，验证它是否与y=sinx+ J3cosx的图像完全吻合.四,请在上面实验或进一步猜测实验的基础上，尝试确定该类型函数中参量与y=asinx+bcosx中a,b的关系，得出三角式asinx+bcosx的化简公式，这个公式在正弦电流，声波和光波的合成中 经常用到.五,请尝试证明你得出的化简公式，指出与其相关联的三角变换公式并说明两者间的联系.六,试求前面提到的两正弦电流合成后的电流的振幅，周期，初相.(三)应用示例例1如图1,某地一天从614时的温度变化

8、曲线近似满足函数y=sin( cox+(j)+b.6 B 1() 12 14 X ifh 图1(1)求这一天的最大温差；(2)写出这段曲线的函数解析式.活动:这道例题是2002年全国卷的一道高考题，探究时教师与学生一起讨论.本例是研究温度 随时间呈周期性变化的问题.教师可引导学生思考，本例给出模型了吗？给出的模型函数是什么？要解决的问题是什么？怎样解决？然后完全放给学生自己讨论解决题目已经给出了某个时间段的温度变化曲线这个模型.其中第(1)小题实际上就是求函数图像的解析式，然后再求函数的最值差.教师应引导学生观察思考：求这一天的最大温差”实 际指的是 尿6时到14时这段时间的最大温差”可根据前

9、面所学的三角函数图像直接写出而 不必再求解析式.让学生体会不同的函数模型在解决具体问题时的不同作用.第(2)小题只要用待定系数法求出解析式中的未知参数，即可确定其解析式.其中求3是利用半周期(14-6)通过建立方程得解.解：(1)由图可知，这段时间的最大温差是20 c.(2)从图中可以看出，从614时的图像是函数 y=Asin(x+。)+b半个周期的图像,-A= -(30-10)=10,b= -(30+10)=20.221 2 =14-6,2 . co = 2I .将x=6,y=10代入上式，解得 综上，所求解析式为 y=10sin( x+ )+20,x C 6,14.，因此应当特别注意D.(

10、1，2 兀)点评：本例中所给出的一段图像实际上只取614即可，这恰好是半个周期，提醒学生注意抓关键.本例所求出的函数模型只能近似刻画这天某个时段的温度变化情况 自变量的变化范围，这点往往被学生忽略掉例2函数y=|sinx|的一个单调增区间是()二二二 3二、3二、A.( - , )B.( ,-)C.( Tt-r- )答案:C例3水车问题.水车是一种利用水流的动力进行灌溉的工具，图2是一个水车工作的示意图，它的直径为第7页共7页3 m,其中心(即圆心)0距水面1.2m,如果水车逆时针匀速旋转，旋转一圈的时间是 3 min.在水车轮边缘上取一点P点P距水面的高度为h(m).图2求h与时间t的函数解

11、析式，并作出这个函数的简图.(2)讨论如果雨季河水上涨或旱季河流水量减少时，所求得的函数解析式中的参数将会发生哪些变化.若水车转速加快或减慢，函数解析式中的参数又会受到怎样的影响？活动与解答：不妨设水面白高度为 0,当P点旋转到水面以下时，P点距水面的高度为负值.显 然,h与t的函数关系是周期函数的关系.如图2,设水车的半径为 R,R=1.5 m;水车中心到水面的距离为b,b=1.2 m; / QOP为“水车旋转一圈所需的时间为T;由已知T= 4 (min)=80(s),单位时间旋转的角度(rad)为3w , w2 = rad/s.T 40为了方便，不妨从P点位于水车轮与水面交点Q时开始计时(

12、t=0),在t时刻水车转动的角度为_-JTa如图 2 所示，/QOP=% = w t=t(rad).过P点向水面作垂线，交水面于M点,PM的长度为P点的高度h.过水车中心。作PM的垂线，交PM于N点，/QON为()从图中不难看出：h=PM=PN+NM=Rsin( -(f)+b1 2这是一个由二角函数确7E的数学模型.从图中可以看出：sin (j)上，所以453.1 = 0.295兀rad.1.5把前面已经确定了的参数 “，4,港口 b代入式，我们就可以得到h=1.5sin( 40 t-0.295 兀)+1.2(mJ)这就是P点距水面的高度h关于时间t的函数解析式.因为当P点旋转到53.14,P

13、点到水面的距离恰好是1.2(m),此时t=跄1*80 = 11.8(s股可列表，描点，画出函数在区间11.8,91.8上的简图(如图3):360t11.831.851.871.891.8兀h=1.5sin( t-0.295 兀)+1.21.22.71.2-0.31.2IvmHTl百3 LB 51 Ji见 3 S如果雨季河水上涨或旱季河流水量减少 ，将造成水车中心。与水面距离的改变，而使函数 解析式中所加参数 b发生变化.水面上涨时参数 b减小;水面回落时参数b增大.如果水车轮转 速加快，将使周期T减小，转速减慢则使周期 T增大.点评：面对实际问题建立数学模型，是一项重要的基本技能.这个过程并不

14、神秘，就像这个例题 把问题提供的 条件”逐条地 翻译”成 数学语言”，这个过程是很自然的.(四)跟踪训练1 .发电厂发出的电是三相交流电，它的三根导线上的电流强度分别是时间t的函数,Ia=Isin 3 扫Isin(cot+120c =双力( t+240W Q+Ib+Ic=.答案：02 .图4是一个单摆的振动图像，据图像回答下列问题图4(1)单摆振幅多大；(2)振动频率多高；(3)摆球速度首次具有最大负值的时刻和位置；(4)摆球运动的加速度首次具有最大负值的时刻和位置；(5)若当g=9.86 m/s2,求摆线长.解:结合函数模型和图像：(1)单摆振幅是1 cm;(2)单摆的振动频率为1.25 H

15、z;(3)单摆在0.6 s通过平衡位置时，首次具有速度的最大负值；(4)单摆在0.4 s时在正向最大位移处，首次具有加速度的最大负值；由单摆振动的周期公式T=2冗已，可得L= =0.16 m. g4 二 2点评：解决实际问题的关键是要归纳出数学函数模型，然后按数学模型处理.同时要注意检验使所求得的结论符合问题的实际意义.五、小结1 .本节课我们学习了三个层次的三角函数模型的应用，即根据图像建立解析式，根据解析式作出图像，将实际问题抽象为与三角函数有关的简单函数模型.你能概括出建立三角函数模型解决实际问题的基本步骤吗？2 .实际问题的背景往往比较复杂，而且需要综合应用多学科的知识才能解决它.因此

16、，在应用数学知识解决实际问题时，应当注意从复杂的背景中抽取基本的数学关系，还要调动相关学科知识来帮助理解问题.六、作业1.课时检测七、课后记我们已经知道周期现象是自然界中最常见的现象之一，三角函数是研究周期现象最重要的数学模型.在这一节，我们将通过实例，让同学们初步体会如何利用三角函数研究简单的实际问题.三角函数模型的简单应用的设置目的，在于加强用三角函数模型刻画周期变化现象的学，在素习.本节教材通过例题及变式训练，循序渐进地从四个层次来介绍三角函数模型的应用 材的选择上注意了广泛性、真实性和新颖性，同时又关注到三角函数性质（特别是周期性）的 应用.通过引导学生解决有一定综合性和思考水平的问题，培养他们综合应用数学和其他学科的知识解决问题的能力.培养学生的建模、分析问题、数形结合、抽象概括等能力.由于实际问题常常涉及一些复杂数据，因此要鼓励学生利用计算机或计算器处理数据 ，包括建立有关数 据的散点图，根据散点图进行函数拟合等.