平均變化率

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
目標(biāo):
1.通過大量實(shí)例的分析,經(jīng)歷由平均變化率過渡到瞬時(shí)變化率的過程,了解導(dǎo)數(shù)概念的實(shí)際背景,體會(huì)導(dǎo)數(shù)的思想及其內(nèi)涵。
2.通過函數(shù)圖像直觀地導(dǎo)數(shù)的幾何意義。
3.體會(huì)建立數(shù)學(xué)模型刻畫客觀世界的“數(shù)學(xué)化”過程,進(jìn)一步感受變量數(shù)學(xué)的思想方法。
重難點(diǎn):
導(dǎo)數(shù)概念的實(shí)際背景,導(dǎo)數(shù)的思想及其內(nèi)涵。導(dǎo)數(shù)的幾何意義
教學(xué)過程:
一、問題情境
1、情境:
某市2008年4月20日最高氣溫為33.4℃,而4月19日和4月18日的最高氣溫分別為24.4℃和18.6℃,短短兩天時(shí)間,氣溫陡增14.8℃,悶熱中的人們無不感嘆:“天氣熱得太快了!”

時(shí)間4月18日4月19日4月20日
日最高氣溫18.6℃24.4℃33.4℃

該市2007年3月18日到4月18日的日最高氣溫變化曲線:


問題1:你能說出A、B、C三點(diǎn)的坐標(biāo)所表示意義嗎?
問題2:分別計(jì)算AB、BC段溫差
結(jié)論:氣溫差不能反映氣溫變化的快慢程度
問題3:如何“量化”(數(shù)學(xué)化)曲線上升的陡峭程度?
曲線AB、BC段幾乎成了“直線”, 由此聯(lián)想如何量化直線的傾斜程度?

(1)連結(jié)BC兩點(diǎn)的直線斜率為kBC=
二、建構(gòu)數(shù)學(xué)
一般地,函數(shù)f(x)在區(qū)間[x1,x2]上的平均變化率為:

說明:
(1)平均變化率是曲線陡峭程度的“數(shù)量化”,曲線的陡峭程度是平均變化率的“視覺化”
(2)用平均變化率量化一段曲線的陡峭程度是“粗糙不精確的”,但應(yīng)注意當(dāng)x2—x1很小時(shí),這種量化便由“粗糙”逼近“精確”。

例1、某嬰兒從出生到第12個(gè)月的體重變化如圖所示,試分別計(jì)算從出生到第3個(gè)月與第6個(gè)月到第12個(gè)月該嬰兒體重的平均變化率;由此你能得到什么結(jié)論?

(1)1kg/月
(2)0.4kg/月
結(jié)論:該嬰兒從出生到第3個(gè)月體重增加的速度比第6個(gè)月到第12個(gè)月體重增加的速度要快。
變式:甲、乙兩人跑步,路程與時(shí)間關(guān)系如圖1及百米賽跑路程與時(shí)間關(guān)系分別如圖2所示,試問:
(1)在這一段時(shí)間內(nèi)甲、乙兩人哪一個(gè)跑的較快?
(2)甲、乙兩人百米賽跑,問快到終點(diǎn)時(shí),誰跑的較快?

圖1 圖2

例2、水經(jīng)過虹吸管從容器甲中流向容器乙,t s后容器甲中水的體積 (單位: )計(jì)算第一個(gè)10s內(nèi)V的平均變化率。

解:在區(qū)間[0,10]上,體積V的平均變化率為
注:負(fù)號(hào)表示容器甲中水在減少

變式1:
 一底面半徑為r cm,高為h cm的倒立圓錐容器,若以n cm3/s的速率向容器里注水,求注水前t s容器里水的體積的平均變化率.
解:設(shè)注水ts時(shí),容器里水的體積Vcm3
由題意知 V=nt ,在[0,t]內(nèi)容器里水的體積的平均變化率為:

由此可見當(dāng)t越來越大時(shí),容器里水的體積的平均變化率保持不變。

例3、已知函數(shù) ,分別計(jì)算 在下列區(qū)間上的平均變化率:
(1)[1,3];(3)[1,1.1];
(2)[1,2];(4)[1,1.001]。
(1)函數(shù)f(x)在[1,3]上的平均變化率為4
(2)函數(shù)f(x)在[1,2]上的平均變化率為3
(3)函數(shù)f(x)在[1,1.1]上的平均變化率為2.1
(4)函數(shù)f(x)在[1,1.001]上的平均變化率為2.001

例3引申: 已知函數(shù)
問題(1)求函數(shù)在[1,a] (a>1)上的平均變化率;
(1)函數(shù)在[1,a] (a>1)上的平均變化率為a+1

問題(2)當(dāng)a趨近于1時(shí),函數(shù)在[1,a] 上的平均變化率有何趨勢(shì)?
(2)當(dāng)a趨近于1時(shí),函數(shù)在[1,a] 上的平均變化率趨近于2

求函數(shù)y = f(x)在區(qū)間[x1,x2]上的平均變化率的步驟:

小結(jié):
問題1:本節(jié)課你學(xué)到了什么?
①函數(shù)的平均變化率的概念;
②利用平均變化率來分析解決實(shí)際問題
問題2、解決平均變化率問題需要注意什么?
① 分清所求平均變化率類型
(即什么對(duì)象的平均變化率)
② 兩種處理手段 :
(1)看圖 (2)計(jì)算
問題3、本節(jié)課體現(xiàn)了哪些數(shù)學(xué)思想方法?
①數(shù)形結(jié)合的思想方法

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