多视角审视下的圆锥曲线教学

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  近几年广东高考的圆锥曲线的考查,考生得分率一直较低,要在这版块里有真正的改善,提升学生解决圆锥曲线问题的能力,需要在多视角下重新审视,下面结合具体的例子加以说明.
  圆、椭圆、双曲线和抛物线同属于圆锥曲线.早在两千多年前,古希腊数学家阿波罗尼(Apollonius)采用平面切割圆锥的方法来研究这几种曲线.他用垂直于锥轴的平面去截圆锥,得到的是圆;把平面渐渐倾斜,得到椭圆,当平面和圆锥的一条母线平行时,得到抛物线;当平面再倾斜些时就可以得到双曲线.
  在中学的教学中,圆锥曲线的这个奇妙的来源令学生很好奇,而用代数研究几何,采用是是容易明白、方便建系的定义,如果在导向上把握不好,很容易导致过多地模式化的代数技巧演练,学生对几何特质的视角逐步变窄,令本来充满鲜活性的圆锥曲线问题变得索然无味.所以要真实地回归几何定义,精心设计,引导学生进入圆锥曲线的奇妙之旅.
  学生学完椭圆后,在进入双曲线学习时,笔者尝试以课本的课后练习题(人教A版2-1P62-6)作为引入,收到很好的效果.
  例:如图,圆O的半径为定长r,A是圆内一个定点,P是圆是任意一点,线段AP的垂直平分线l和半径所在直线交于点Q,当点P在圆上运动时,点Q的轨迹是什么?为什么?
  视角1:因为刚刚学完椭圆,学生很快就发现到点Q的几何特征:
  |QA| |QO|=|PQ| |QO|=|PO|=r>OA.
  ∴点Q的轨迹是椭圆.
  视角放在在点A与圆的位置关系上,提出问题:如果定点A在圆上,会发生什么事?
  问题一出,学生的思维受到激发,很快发现这种情形下,Q点总是与圆心重合,从而轨迹为一点.
  在好奇心的驱使下,学生很自然地提出第二个问题:如果定点在圆外,点Q的轨迹又会是什么?
  类比下,学生不费多大工夫发现了点Q的几何特征:|QA|-|QO|= |PO|=r.当然,较多学生容易漏了另一种情形:|QO|-|QA|=|PO|=r.
  继续点拨下,双曲线的几何特征就出来了:||QA|-|QO||=|PO|=r< |OA|.
  整个过程在学生的积极想象和观察下,再借助《几何画板》的辅助演示,既达到巩固椭圆定义、和熟悉双曲线的作用,也为两种曲线搭上了很好的桥梁.
  视角2:不谋而合的是,苏教版教材2-1(P43-11)也有类似的一道题:在纸上画一个圆O,在圆外任取一点F,将纸片折起,使圆周通过F,然后展开纸片,得到一条折痕l(为了看清楚,可以把直线l画出来),这样继续下去,得到若干折痕,观察这些折痕围成的轮廓,它是什么曲线?
  很显然,苏教版教材着眼于让学生通过操作得到轨迹,非常直观实用,如果敢于实践,学生对轨迹特征的认识应该更深刻.
  圆锥曲线具有丰富的几何特性,就定义本身,就玄妙无比,教学中,就要启发学生去观察,通过问题的设置,激发求知欲,提升思考力.要学生克服对圆锥曲线的畏惧情绪,就要引领学生逐步形成自己独特的解题视角,学会欣赏问题,一定的积累,形成对圆锥曲线的审美能力,解题也就水到渠成.
  责任编辑罗峰
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