《極坐標系》教學(xué)設(shè)計

精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.2 極坐標系(谷楊華)一、教學(xué)目標（一）核心素養(yǎng)通過這節(jié)課學(xué)習(xí)，認識極坐標系、能在極坐標系下用極坐標表示點的位置，會進行極坐標和直角坐標的互化，在直觀想象、數(shù)學(xué)抽象中感受極坐標的特點（二）學(xué)習(xí)目標1通過實例，認識極坐標系，體會用極坐標表示點的特點 2了解用極坐標系表示點的不唯一性3能進行極坐標系與平面直角坐標系的互化，體會在極坐標系和平面直角坐標系中刻畫點的位置的區(qū)別（三）學(xué)習(xí)重點1認識極坐標系的重要性2用極坐標刻畫點的位置3會進行極坐標與直角坐標的互化（四）學(xué)習(xí)難點1理解用極坐標刻畫點的位置的基本思想2認識點與極坐標之間的對應(yīng)關(guān)系二、教學(xué)設(shè)計（一）課前設(shè)計1預(yù)習(xí)任務(wù)（1）讀一讀：閱讀教材第8頁至第11頁，填空：極坐標系的建立：在平面內(nèi)取一個定點，叫做極點；自極點引一條射線，叫做極軸；再選定一個長度單位、一個角度單位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆時針方向)，這樣就建立了一個極坐標系極坐標系內(nèi)一點的極坐標的規(guī)定：設(shè)是平面內(nèi)一點，極點與點的距離叫做點的極徑，記為；以極軸為始邊，射線為終邊的角叫做點的極角，記為.有序數(shù)對叫做點的極坐標，記為一般地，不作特殊說明時，我們認為，可取任意實數(shù)（2）想一想：點與極坐標有什么關(guān)系？一般地，極坐標與表示同一個點特別地，極點的坐標為如果規(guī)定，那么除極點外，平面內(nèi)的點可用惟一的極坐標表示；同時，極坐標表示的點也是惟一確定的（3）寫一寫：極坐標系與直角坐標系如何轉(zhuǎn)化？把直角坐標系的原點作為極點，軸的正半軸作為極軸，并在兩種坐標系中取相同的單位長度.設(shè)是平面內(nèi)任意一點,它的直角坐標是，極坐標是，則：， ， 2預(yù)習(xí)自測（1）在極坐標系中，下列各點中與表示的不是同一個點的是()A B C D【知識點】極坐標系【解題過程】由于極坐標與表示同一個點，檢驗得，選項C不是同一個點【思路點撥】根據(jù)點的極坐標定義代入驗證可得【答案】C（2）已知點的直角坐標為，則點的極坐標為（ ）A B C D【知識點】極坐標與直角坐標互化【解題思路】根據(jù)極坐標與直角坐標互化公式可得：，顯然【思路點撥】由極坐標與直角坐標互化可得【答案】A（3）已知點M的極坐標為，則點M的直角坐標為（ ）A B C D【知識點】極坐標與直角坐標互化【解題思路】根據(jù)極坐標與直角坐標互化公式可得：【思路點撥】由極坐標與直角坐標互化可得【答案】B（4） 已知A、B兩點極坐標為，則線段AB中點的極坐標為_【知識點】極坐標與直角坐標互化、中點坐標公式【解題過程】 將A,B兩點化為直角坐標得 ，所以中點的直角坐標為，化為極坐標得【思路點撥】先化為直角坐標，利用在直角坐標系下的中點坐標公式求出中點，再化為極坐標【答案】(二)課堂設(shè)計1知識回顧（1）平面直角坐標系中的點P與坐標(a ,b)是一一對應(yīng)的.2問題探究探究一 結(jié)合實例，認識極坐標系活動 提出問題，創(chuàng)設(shè)情境如右圖1是某校園教學(xué)平面示意圖，假設(shè)某同學(xué)在教學(xué)樓處，請回答下列問題：圖1(1)他向東偏北方向走后到達什么位置？該位置唯一確定嗎？(2)如果有人打聽體育館和辦公樓的位置，他應(yīng)如何描述？（學(xué)生回答）(1) 他向東偏北方向走后到達是點圖書館的位置，該位置唯一確定.(2) 如果去體育館向正東方向走，去辦公樓向北偏西走. 上面刻畫位置是以作為基點，并以射線為參照方向，然后利用與距離和與所成角度來描述位置，例如“東偏北，距離”，即利用“距離”和“角度”來刻畫平面上點的位置.在上一節(jié)中，我們用“在信息中心的西偏北方向，距離處”描述了巨響的位置.即以信息中心為基點，以正西方向為參照，用與信息中心的距離與正西方向所成的角來刻畫巨響的位置.有時候它比直角坐標更方便，在現(xiàn)實生活中，有很多的應(yīng)用，例如臺風(fēng)預(yù)報，地震預(yù)報，測量、航空、航海中主要采用這種方法.【設(shè)計意圖】從生活實例到數(shù)學(xué)問題，引入學(xué)習(xí)極坐標系概念的必要性，形成用角和距離刻畫點的位置的直覺.活動 互動交流，類比提煉概念我們類比建立平面直角坐標系的過程，怎樣建立用距離與角度確定平面上點的位置的坐標系？（學(xué)生討論交流）平面直角坐標系的建立是在同一個平面上互相垂直且有公共原點的兩條構(gòu)成平面直角坐標系，簡稱直角坐標系.通常，兩條數(shù)軸分別置于水平位置與垂直位置，取向右與向上的方向分別為兩條數(shù)軸的.水平的數(shù)軸叫做x軸或橫軸，垂直的數(shù)軸叫做y軸或縱軸，它們的公共原點O稱為直角坐標系的，以點為原點的平面直角坐標系記作平面直角坐標系.類比上述過程，我們在平面內(nèi)取一個定點，叫做極點；自極點引一條射線，叫做極軸；再選定一個長度單位、一個角度單位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆時針方向)，這樣就建立了一個極坐標系極坐標建立后，如何來定義平面中的點的極坐標呢？圖2如右圖2，設(shè)是平面內(nèi)一點，極點與點的距離叫做點的極徑，記為；以極軸為始邊，射線為終邊的角叫做點的極角，記為.有序數(shù)對叫做點的極坐標，記為一般地，不作特殊說明時，我們認為，可取任意實數(shù)【設(shè)計意圖】從特殊到特殊，類比得到極坐標系，讓學(xué)生不會覺得極坐標系來得太突然，順其自然得到點在極坐標系中的定義.Ox活動 鞏固基礎(chǔ)，檢查反饋例1 在極坐標系里描出下列各點.，,【知識點】極坐標系的定義、點在極坐標系中的表示【數(shù)學(xué)思想】數(shù)形結(jié)合【解題過程】根據(jù)點在極坐標的表示，表示的是點到極點的距離，表示射線與極軸所成GFDCEOx圖3的角，所以個點在極坐標的位置如圖【思路點撥】欲確定點的位置，需先確定和的值【答案】如右圖B同類訓(xùn)練 在右圖3的極坐標系中描出下列點的位置：，【知識點】極坐標系的定義、點在極坐標系中的表示【數(shù)學(xué)思想】數(shù)形結(jié)合【解題過程】根據(jù)點在極坐標的表示，表示的是點到極點的距離，表示射線與極軸所成的角，所以個點在極坐標的位置如圖3【思路點撥】欲確定點的位置，需先確定和的值【答案】如右圖3探究二 探究點與極坐標的對應(yīng)關(guān)系活動 認識差異、辨析極坐標系圖4在圖1中，用點分別表示教學(xué)樓，體育館，圖書館，實驗樓，辦公樓的位置.建立適當?shù)臉O坐標系，寫出各點的極坐標.我們以點為極點，所在的射線為極軸（單位長度為），建立極坐標系，則的極坐標分別為建立極坐標系后，給定和，就可以在平面內(nèi)惟一確定點，反過來，給點平面內(nèi)任意一點，也可以找到她的極坐標.但是否和平面直角坐標系中的點和直角坐標一樣，極坐標和點事一一對應(yīng)的關(guān)系呢？【設(shè)計意圖】通過對點的極坐標的認識，為后面點的極坐標不惟一做好鋪墊活動 合作探究，解決問題我們來觀察下列極坐標表示的點之間有何關(guān)系呢？由終邊相同的角的定義可知，上述極坐標表示的是同一個點，于是：一般地，極坐標和表示同一個點，所以，極坐標和直角坐標不同，平面內(nèi)一個點的極坐標有無數(shù)種表示.特別地，極點的極坐標為如果我們規(guī)定，那么除極點外，平面內(nèi)的點可用惟一的極坐標表示；同時，極坐標表示的點也是惟一確定的同類訓(xùn)練 在極坐標系中，寫出下圖中各點的極坐標()A（4，0） B（ ） C（ ）D（ ） F（ ） G（ ）【知識點】極坐標系的定義、點在極坐標系中的表示【數(shù)學(xué)思想】數(shù)形結(jié)合【解題過程】根據(jù)點的極坐標，可以得到其它點的極坐標，,【思路點撥】(1)寫點的極坐標要注意順序：極徑在前，極角在后，不能把順序顛倒了(2)點的極坐標是不惟一的，但若限制0，02，則除極點外，點的極坐標是惟一確定的【答案】，,【設(shè)計意圖】通過辨析認識點的極坐標是不唯一的，加深對極坐標系的認識探究三 實現(xiàn)極坐標與直角坐標的互化活動 歸納梳理、理解實質(zhì)平面內(nèi)的一個點既可以用直角坐標表示，也可以用極坐標來表示，那么這兩種坐標之間有何聯(lián)系呢？圖5把直角坐標系的原點作為極點，x軸的正半軸作為極軸，并在兩種坐標系中取相同的長度單位，如圖5所示設(shè)M是平面內(nèi)任意一點，它的直角坐標是，極坐標是，于是極坐標與直角坐標的互化公式如下： 這就是極坐標和直角坐標的互化公式.【設(shè)計意圖】得到直角坐標與極坐標之間的關(guān)系活動 鞏固基礎(chǔ)，檢查反饋例2 分別把下列點的極坐標化為直角坐標（1） （2）【知識點】極坐標與直角坐標互化【解題過程】（1）由所以點的極坐標化為直角坐標為（2）由所以點的極坐標化為直角坐標為【思路點撥】將點的極坐標化為點的直角坐標時，運用到求角的正弦值和余弦值，熟練掌握特殊角的三角函數(shù)值，靈活運用三角恒等變換公式是關(guān)鍵【答案】（1） （2） 同類訓(xùn)練 分別把下列點的極坐標化為直角坐標（1） （2）【知識點】極坐標與直角坐標互化【數(shù)學(xué)思想】【解題過程】（1）所以點的極坐標化為直角坐標為（2）由所以點的極坐標化為直角坐標為【思路點撥】將點的極坐標化為點的直角坐標時，運用到求角的正弦值和余弦值，熟練掌握特殊角的三角函數(shù)值，靈活運用三角恒等變換公式是關(guān)鍵【答案】（1） （2） 例3 已知點B、C的直角坐標為,求它的極坐標(>0,0<2).【知識點】極坐標與直角坐標互化【解題過程】=,且點位于第四象限=,點B的極坐標為(2,).又x=0,y<0,=15,點C的極坐標為(15,).【思路點撥】化點的直角坐標為極坐標時，一般取，即取最小正角,由tan=求時，還需結(jié)合在直角坐標系下點所在的象限來確定的值.【答案】B(2,) C(15,)同類訓(xùn)練 分別把下列點的直角坐標化為極坐標(限定0，0<2)（1） ； （2） ；（3） 【知識點】極坐標與直角坐標互化【數(shù)學(xué)思想】【解題過程】（1）又因為點在第一象限，所以.所以點的極坐標為（2）又因為點在第三象限，所以.所以點的極坐標為（3），極角為，所以點的極坐標為【思路點撥】化點的直角坐標為極坐標時，一般取，即取最小正角,由tan=求時，還需結(jié)合在直角坐標系下點所在的象限來確定的值.【答案】（1） （2） （3）【設(shè)計意圖】鞏固檢查極坐標與直角坐標互化公式3.課堂總結(jié)知識梳理（1）極坐標系的建立：在平面內(nèi)取一個定點，叫做極點；自極點引一條射線，叫做極軸；再選定一個長度單位、一個角度單位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆時針方向)，這樣就建立了一個極坐標系（2）極坐標系內(nèi)一點的極坐標的規(guī)定：設(shè)是平面內(nèi)一點，極點與點的距離叫做點的極徑，記為；以極軸為始邊，射線為終邊的角叫做點的極角，記為.有序數(shù)對叫做點的極坐標，記為一般地，不作特殊說明時，我們認為，可取任意實數(shù)（3） 如果規(guī)定，那么除極點外，平面內(nèi)的點可用惟一的極坐標表示；同時，極坐標表示的點也是惟一確定的（4） 把直角坐標系的原點作為極點，x軸的正半軸作為極軸，并在兩種坐標系中取相同的長度單位，如圖所示設(shè)M是平面內(nèi)任意一點，它的直角坐標是，極坐標是，于是極坐標與直角坐標的互化公式如下： 重難點歸納（1）極坐標系就是用長度和角度來確定平面內(nèi)點的位置.極坐標系的建立有四個要素：極點；極軸；長度單位；角度單位和它的正方向.四者缺一不可（2）寫點的極坐標要注意順序：極徑在前，極角在后，不能顛倒順序（3）若兩個坐標系符合三個前提條件：(1)極點與直角坐標系的原點重合; (2) 極軸與直角坐標系的x軸的正半軸重合; (3) 兩種坐標系的單位長度相同.則其相互轉(zhuǎn)化：直角坐標極坐標（三）課后作業(yè)基礎(chǔ)型 自主突破1極坐標系中，點到極點的距離是()A0 B1 C2 D【知識點】極坐標的定義【解題過程】由極坐標定義已知，故P到極點的距離為2【思路點撥】根據(jù)極坐標的定義進行判斷【答案】D2下列各點中與極坐標表示同一個點的是()A(5，) B(5，) C(5，) D(5，)【知識點】點在極坐標系中的表示【數(shù)學(xué)思想】【解題過程】根據(jù)極坐標和表示同一個點，取，得選項B【思路點撥】極坐標和表示同一個點【答案】B3在直角坐標系中點，則它的極坐標是A B C D【知識點】極坐標與直角坐標互化【解題過程】因為，且點在第四象限，所以選C【思路點撥】根據(jù)極坐標與直角坐標互化來求解【答案】C4已知為極點， ，則 ( )A.2 B.3 C.4 D.5【知識點】極坐標和直角坐標的互化，三角形面積【數(shù)學(xué)思想】數(shù)形結(jié)合思想【解題過程】因為 ， ，所以 ，則三角形為直角三角形，則面積為 ，所以選D.【思路點撥】根據(jù)極坐標的點對應(yīng)的直角坐標系中的點解析分析其幾何關(guān)系計算即可【答案】D5規(guī)定，則極軸上極點以外的點的極坐標為_【知識點】點與極坐標系的關(guān)系【數(shù)學(xué)思想】【解題過程】因為在極軸上且不是極點，所以極角極徑，所以極坐標為【思路點撥】根據(jù)極坐標的定義來處理【答案】6極坐標系中，與點關(guān)于極軸所在直線對稱的點的極坐標是_【知識點】點的極坐標【解題過程】因為關(guān)于極軸所在直線對稱的點為【思路點撥】將點描在極坐標系中來求解【答案】能力型 師生共研7在極坐標系中，到極點的距離等于到極軸的距離的點可以是（ ）A B C D【知識點】極坐標的定義、點的極坐標【數(shù)學(xué)思想】數(shù)學(xué)結(jié)合【解題過程】由題意知，又由，所以，所以選C【思路點撥】結(jié)合極坐標的定義和極坐標與直角坐標的轉(zhuǎn)化【答案】C8已知點的極坐標分別為A(3，)，B(2，)，C(，)，D(4，)，求它們的直角坐標【知識點】直角坐標與極坐標互化【解題過程】根據(jù)xcos ，ysin 得A，B (1，)，C(，0)，D(0，4)【思路點撥】利用極坐標與直角坐標互化公式求解【答案】A，B (1，)，C(，0)，D(0，4)探究型 多維突破9已知點的直角坐標分別為A(3，)，B(0，)，C(2，)，求它們的極坐標(0,02)【知識點】直角坐標與極坐標互化【解題過程】(2)根據(jù)2x2y2，tan 得A()，B，C(4，)【思路點撥】利用極坐標與直角坐標互化公式求解【答案】A()，B，C(4，)10某大學(xué)校園的部分平面示意圖如圖：用點 分別表示校門，器材室，操場，公寓，教學(xué)樓，圖書館，車庫，花園，其中 ， m.建立適當?shù)臉O坐標系，寫出除點B外各點的極坐標（限定 且極點為（0，0）.【知識點】極坐標系的建立、極坐標刻畫點的位置【解題過程】以O(shè)為極點，OA所在射線為極軸建立極坐標系，因為 ， ，故 .又 ， ， ， ， .故 ， ， ， ，【思路點撥】解決問題的關(guān)鍵是根據(jù)極坐標系計算即可【答案】 ， ， ， ，自助餐1在極坐標系中，已知，則的夾角為()A. B0 C. D.【知識點】極坐標的定義【數(shù)學(xué)思想】數(shù)形結(jié)合思想【解題過程】如圖所示，夾角為.【思路點撥】將兩點的極坐標標在極坐標系中可得【答案】C2設(shè)點P對應(yīng)的復(fù)數(shù)為33i，以原點為極點，實軸正半軸為極軸建立極坐標系，則點P的極坐標為()ABC D【知識點】復(fù)數(shù)、極坐標與直角坐標互化【解題過程】復(fù)數(shù)對應(yīng)的點的直角坐標為，由，且點在第二象限，所以選A【思路點撥】先把復(fù)數(shù)化為直角坐標，再化為極坐標【答案】A3在直角坐標系xOy中,以O(shè)為極點,x正半軸為極軸建立極坐標系,且在兩種坐標系中取相同的單位長度,將點P的極坐標 化成直角坐標 .【知識點】極坐標與直角坐標互化【解題過程】由點P的極坐標為 ,設(shè)點P的直角坐標為(x,y),所以【思路點撥】根據(jù)極坐標與直角坐標互化公式求解【答案】4以極點為原點，極軸的方向為x軸的正方向，建立直角坐標系，則極坐標M表示的點在第_象限【知識點】極坐標與直角坐標互化【解題過程】根據(jù)，所以點在第四象限【思路點撥】根據(jù)極坐標與直角坐標互化公式求解【答案】四5在極坐標系中,分別求下列條件下點關(guān)于極軸的對稱點的極坐標:(1).(2)【知識點】極坐標系中點的刻畫【解題過程】1)當時,點關(guān)于極軸的對稱點的極坐標為.(2)時,點關(guān)于極軸的對稱點的極坐標為【思路點撥】根據(jù)點在極坐標的刻畫來求解【答案】（1）；（2）6在極坐標系中，已知三點.(1)將M，N，P三點的極坐標化為直角坐標；(2)判斷M，N，P三點是否在一條直線上【知識點】極坐標與直角坐標互化【解題過程】(1)由公式得M的直角坐標為(1，)；N的直角坐標為(2,0)；P的直角坐標為(3，)(2)kMN，kNP，kMNkNP，M，N，P三點在一條直線上【思路點撥】根據(jù)極坐標與直角坐標互化公式求解【答案】（1）M(1，)， N(2,0)， P(3，)；（2）在同一條直線上專心-專注-專業(yè)