第一课时 平面向量数量积的物理背景及其含义
学习目标:
1、以物理中“功”等实例,认识平面向量数量积的含义及其物理意义,
2、通过对向量投影定义和平面向量的数量积几何意义的学习,体会平面向量的数量积与向量投影的关系;
3、通过对平面向量数量积的性质、运算律的探究,体会类比与归纳、对比与辨析、定义与证明等数学方法,正确熟练的应用平面向量数量积的定义、性质、运算律进行运算。
学习重点: 平面向量数量积的概念、性质的发现与论证;正确熟练的应用平面向量数量积的定义、性质、运算律进行相关运算。
学习难点:平面向量数量积、向量投影及运算律的理解
学习过程:
一、知识链接
在物理中,我们学习了功。我们知道,如果一个物体在
力的作用下产生位移,那么力所做得功为:
(其中是与的夹角)
二、新识探究
思考:从数学的角度思考上述问题:功是一个 ,它由力和位移两个 向量的 和 来确定。我们可以把“功”看成是两个向量和运算的结果。
1、向量的数量积(内积)的定义:已知两个 向量与,
我们把 叫做与的数量积(或内积),
记作 ,即: ,
其中是 。
2、 叫做向量在方向上(向量在方向上)的投影,
如图: .
说明:(1)规定:零向量与任一向量的数量积为;
(2)向量的数量积是一个 ,其大小与 有关,而向量线性运算的结果是一个 ;
(3)投影是一个数量,而不是向量.
向量在方向上的投影: ;
向量在方向上的投影: ;
(4)正确吗?为什么?
3、向量数量积的几何意义
.[来源:Z,xx,k.Com]
4、向量数量积的性质:设与是两个非零向量,向量是与向量同向的单位向量,是与的夹角,[来源:学&科&网Z&X&X&K]
(1) ;
(2) ;
(3)与同向时, ;与反向时, ;特别地 , ,即 ;
(4) ;
(5)
5、数量积的运算律:
(1)交换律
(2)数乘结合律
(3)分配律
常用性质: ;
;
.
;
推导:
三、知识应用
例1、已知,.
(1)与的夹角是时,求① ② ③.
(2)若
例2、已知,,与的夹角是,求.
例3、若,,与不共线,为何值时,+与-互相垂直?
四、课堂小结:
1、两个向量的数量积是 ,而不是数量,其符号仅由两个向量的 决定;
2、向量的数量积是论证垂直和求模长的重要工具,牢记夹角公式和模长公式;
如下对于两个非零向量与,其夹角为,则有:
向量数量积公式
向量在方向上的投影
向量垂直的判定
向量模长公式
向量夹角公式
3、牢记向量运算律:
交换率
数乘结合律
分配率
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