2019-2020年高考数学4.1平面向量教案.doc

2019-2020年高考数学4.1平面向量教案【高考目标定位】一、平面向量的概念及其线性运算1、考纲点击（1）了解向量的实际背景；（2）理解平面向量的概念，理解两个向量相等的含义；（3）理解向量的几何表示；（4）掌握向量加法、减法的运算，并理解其几何意义；（5）掌握向量数乘的运算及其几何意义，理解两个向量共线的含义；（6）了解向量线性运算的性质及其几何意义。2、热点提示（1）重点考查平面向量的有关概念、线性运算及其几何表示；（2）多以选择、填空的形式呈现，有时和其他知识相结合，在知识的交汇点处命题。二、平面向量的基本定理及坐标表示1、考纲点击（1）了解平面向量的基本定理及其意义；（2）掌握平面向量的正交分解及其坐标表示；（3）会用坐标表示平面向量的加法、减法与数乘运算；（4）理解用坐标表示的平面向量共线的条件。2、热点提示（1）向量的坐标运算及用坐标表示平面向量共线的条件是高考考查的热点，常以选择、填空题的形式出现，为中、低档题；（2）向量的坐标运算常与三角，解析几何等知识结合，在知识交汇点处命题，以解答题的形式呈现，属中档题。三、平面向量的数量积及平面向量应用举例1、考纲点击（1）理解平面向量数量积的含义及其物理意义；（2）了解平面向量的数量积与向量投影的关系；（3）掌握数量积的坐标表达式，会进行平面向量数量积的运算；（4）能运用数量积表示两个向量的夹角，会用数量积判断两个平面向量的垂直关系；（5）会用向量方法解决某些简单的平面几何问题；（6）会用向量方法解决简单的力学问题与其他一些实际问题。2、热点提示（1）平面向量数量积的运算，模与夹角、平行与垂直问题的高考命题的热点，多以选择、填空题的形式出现，属中低档题，但灵活多变；（2）可与三角函数、解析几何等知识综合命题，是高考的另一个热点。【考纲知识梳理】一、平面向量的概念及其线性运算1、向量的有关概念及表示方法（1）向量的有关概念名称定义备注向量既有大小又有方向的量；向量的大小叫做向量的长度（或模）零向量长度为0的向量；其方向是任意的记作单位向量长度等于1个单位的向量平行向量方向相同或相反的非零向量与任一向量平行或共线共线向量平行向量双叫做共线向量相等向量长度相等且方向相同的向量相反向量长度相等且方向相反的向量的相反向量为（2）向量的表示方法字母表示法，如：等；几何表示法：用一条有向线段表示向量。2、向量的线性运算向量运算定义法则（或几何意义）运算律加法求两个向量和的运算（1）交换律：。（2）结合律：减法求与的相反向量的和的运算叫做与的差数乘求实数与向量的积的运算（1）（2）当0时，与的方向相同；当0时, 与的方向相反；当=0时, =注：式子的几何意义为：平行四边形两条对角线的平方和等于它们四条边的平方和。3、向量与向量共线的充要条件为存在唯一一个实数，使注：用向量法证明三点A、B、C共线时，首先求出，然后证明，即共线即可。二、平面向量的基本定理及坐标表示1、两个向量的夹角（1）定义已知两个非零向量和，作，则AOB=叫做向量与的夹角。（2）范围向量夹角的范围是001800，与同向时，夹角=00；与反向时，夹角=1800。（3）向量垂直如果向量与的夹角是900，则与垂直，记作。注：在ABC中，设，则向量与的夹角为ABC是否正确？（答：不正确。求两向量的夹角时，两向量起点应相同，向量与的夹角为-ABC）。2、平面向量基本定理及坐标表示（1）平面向量基本定理定理：如果是同一平面内的两个不共线向量，那么对于这一平面内的任意向量，有且只有一对实数，使。其中，不共线的向量叫做表示这一平面内所有向量的一组基底。（2）平面向量的正交分解把一个向量分解为两个互相垂直的向量，叫做把向量正交分解。（3）平面向量的坐标表示在平面直角坐标系中，分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量作为基底，对于平面内的一个向量，有且只有一实数x,y,使，把有序数对（x,y）叫做向量的坐标，记作=（x,y）,其中x叫做在x轴上的坐标，y叫做在y轴上的坐标。设，则向量的坐标（x,y）就是终点A的坐标，即若=（x,y），则A点坐标为（x,y），反之亦成立。（O为坐标原点）3、平面向量的坐标运算（1）加法、减法、数乘运算向量+-坐标（x1,y1）(x2,y2)(x1+x2, y1+ y2)(x1-x2, y1-y2)（x1,y1）（2）向量坐标的求法已知A（x1,y1），B(x2,y2)，则=（x2-x1，y2-y1），即一个向量的坐标等于该向量终点的坐标减去始点的坐标。（3）平面向量共线的坐标表示设=（x1,y1），=(x2,y2)，其中0，则与共线= x1y2- x2y1=0。注：=（x1,y1），=(x2,y2)，则/的充要条件不能写成，因为x2,y2有可能为0，故应表示成x1y2- x2y1=0。【热点难点精析】一、平面向量的概念及其线性运算（一）向量的有关概念相关链接1、着重理解向量以下几个方面：（1）向量的模；（2）向量的方向；（3）向量的几何表示；（4）向量的起点和终点。2、判定两个向量的关系时，特别注意以下两种特殊情况：（1）零向量的方向及与其他向量的关系；（2）单位向量的长度及方向。例题解析【例1】给出下列命题：有向线段就是向量，向量就是有向线段；若则ABCD为平行四边形；若若。其中正确命题的个数是 （ ）（A）0 （B）1 （C）2 （D）3思路解析：正确理解向量的有关概念是解决本题的关键。注意到特殊情况，否定某个命题只要举出一个反倒即可。解答：选B。错，向量可用有向线段表示，但并不是有向线段。错，因为则可能A、B、C、D四点在一条直线上。正确。错，若，则对不共线的向量与，也有/，/，但与不平行。【例2】下列结论中，不正确的是 （ ）向量，共线与向量/同义；若向量/，则向量与共线；若向量=，则向量=；只要向量，满足|=|，就有=。解答：选D。根据平行向量（或共线向量）定义知A，B均正确；根据向量相等的概念知C正确，D不正确。（二）向量的线性运算相关链接（1）用已知向量来表示别外一些向量是用向量解题的基本功，除利用向量的加、减法、数乘向量外，还应充分利用平面几何的一些定理；（2）在求向量时要尽可能转化到平行四边形或三角形中，运用平行四边形法则、三角形法则，利用三角形中位线，相似三角形对应边成比例等平面几何的性质，把未知向量转化为与已知向量有直接关系的向量求解。注：若A为BC的中点，则例题解析例1在ABC中，。思路解析：解本题要进行向量的加、减法外，还有数乘向量运算，如在进行计算时要充分利用ABC，ADNABM等条件。解答：由ADEABC，得，又AM是ABC的中线，DE/BC，且AM与DE交于点N，得2在OAB中，延长BA到C，使AC=BA，在OB上取点D，使。DC与OA交于E，设用表示向量及向量。解答：A是BC的中点，即（三）向量的共线问题例设两个非零向量与不共线，若求证：A、B、D三点共线；试确定实数k，使和共线思路解析：（1）由已知求判断和的关系判断A、B、D的关系；（2）应用共线向量的充要条件列方程组解方程组得k值。解答：（1）、共线，又它们有公共点B，A、B、D三点共线（2）和共线，存在实数，使=（），即=。、是不共线的两个非零向量，=，-1=0。=1。注：（1）向量共线的充要条件中要注意当两向量共线量时，通常只有非零向量才能表示与之共线的其他向量，要注意待定系数法的运用和方程思想。（2）证明三点共线问题，可用向量共线来解决，但应注意向量共线与三点共线的区别与联系，当两向量共线且有公共点时，才能得出三点共线。二、平面向量的基本定理及坐标表示（一）平面向量基本定理及其应用相关链接1、以平面内任意两个不共线的向量为一组基底，该平面内的任意一个向量都可表示成这组基底的线性组合，基底不同，表示也不同；2、对于两个向量，将它们用同一组基底表示，我们可通过分析这两个表示式的关系，来反映与的关系；3、利用已知向量表示未知向量，实质就是利用平行四边形法则或三角形法则进行向量的加减运算或进行数乘运算。注：由于基底向量不共线，所以不能作为一个基底向量。例题解析例如图：在平行四边形ABCD中，M，N分别为DC，BC的中点，已知试用表示。思路解析：直接用表示有难度，可换一个角度，由表示，进而解方程组可求。解答：方法一：设则将代入得 得方法二：设因M，N分别为CD，BC中点，所以因而即（二）平面向量的坐标运算相关链接1、向量的坐标运算主要是利用加、减、数乘运算法则进行，若已知有向线段两端点的坐标，则应先求出向量的坐标，解题过程中要注意方程思想的运用；2、利用向量的坐标运算解题。主要是根据相等的向量坐标相同这一原则，通过列方程（组）进行求解；3、利用坐标运算求向量的基底表示，一般先求出基底向量和被表示向量的坐标，再用待定系数法求出线性系数；4、向量的坐标运算，使得向量的线性运算都可用坐标来进行，实现了向量运算完全代数化，将数与形紧密结合起来，就可以使得很多几何问题的解答转化为我们熟知的数量运算。例题解析例已知A（-2，4），B（3，-1），C（-3，-4）。设且求：（1）（2）满足的实数m,n;（3）M、N的坐标及向量的坐标。思路解析：利用向量的坐标运算及向量的坐标与其起点、终点坐标的关系求解。解答：由已知得（1）=3（5，-5）+（-6，-3）-3（1，8）=（15-6-3，-15-3-24）=（6，-42）（2）（3），。M（0，20）又，N（9，2）。（三）平面向量共线的坐标表示相关链接1、凡遇到与平行有关的问题时，一般地要考虑运用向量平行的充要条件；2、向量共线的坐标表示提供了通过代数运算来解决向量共线的方法，也为点共线、线平行问题的处理提供了容易操作的方法。解题时要注意共线向量定理的坐标表示本身具有公式特征，应学会利用这一点来构造函数和方程，以便用函数与方程的思想解题。例题解析例已知当k为何值时，与平行；平行时它们是同向还是反向？思路解析：将用坐标表示将用坐标表示应用共线向量的充要条件求k把k代入向量判断结果。解答：=k（1，2）+（-3，2）=（k-3，2k+2），=（1，2）-3（-3，2）=（10，-4），与平行等价于（k-3）（-4）-10（2k+2）=0，解得k=。故当k=时，与平行。此时=，与反向。注：向量平行的坐标公式裨是把向量问题转化为实数的运算。通过坐标公式建立参数的方程，通过解方程或方程组求得参数，充分体现了方程思想在向量中的应用。（四）向量与其他知识的综合例已知向量现向量的对应关系用表示。（1）设，求向量与的坐标；（2）求使（3）证明：对任意的向量及常数m,n恒有成立。思路解析：本题关键是找出“函数” 的对应关系，此处的变量为向量的坐标，因此，可通过坐标运算来解决问题。解答：（1）又（2）（3）注：对于信息处理题应注意以下几点：认真领会题中所给信息（注意概念的内涵与外延）；将所得到的信息，应用于题目中去，即解决实际问题（当然注意条件与结论，往往是三段论推理）。三、平面向量的数量积及平面向量应用举例（一）平面向量的数量积的运算及向量的模问题相关链接1、向量的数量积有两种计算方法，一是利用公式来计算，二是利用来计算，具体应用时可根据已知条件的特征来选择，同时要注意数量积运算律的应用。2、利用数量积求长度问题是数量积的重要应用，要掌握此类问题的处理方法：例已知，与的夹角为，求：（1）；（2）。思路解析：利用平面向量数量积的定义及其运算律，可求出第（1）问；求可先求，再开方。解答：（1），=（2），（二）平面向量的垂直问题相关链接1、非零向量2、当向量是非坐标形式时，要把、用已知的不共线的向量表示。注：把向量都用坐标表示，并不一定都能够简化运算，要因题而异。例已知向量，（1）求证：（2）若存在不等于0的实数k和t，使满足试求此时的最小值。思路解析：（1）可通过求证明（2）由得，即求出关于k，t的一个方程，从而求出的代数表达式，消去一个量k，得出关于t的函数，从而求出最小值。解答：（1）（2）由得：，即（三）平面向量的夹角问题相关链接1、当是非坐标形式时，求的夹角。需求得及或得出它们的关系。2、若已知的坐标，则可直接利用公式注：平面向量的夹角例题解析例已知都是非零向量，且与垂直，与垂直，求与的夹角。思路解析：把向量垂直转化为数量积为0联立求与的关系应用夹角公式求结果。解答：（四）向量的综合应用例1设ABC的外心为O，则圆O为ABC的外接圆，垂心为H。求证：思路解析：本题的关键是探求的联系，利用向量的三角形法则可得下一步需确定的关系，由条件O为ABC的外心，可延长BO交圆于O于点D，连AD、DC，利用圆周角是直角的性质可证四边形ANCD为平行四边形，从而问题得以解决。解答：延长BO交圆O于D点，连AD、DC，则BD为圆O的直径，故BCD=BAD=900。又AEBC，DCBC。各AH/DC，同理DA/CH。四边形ANCD为平行四边形，。又又注：利用平面向量的知识解决平面几何问题，关键是充分挖掘题目中的条件，本题中O为外心，H为垂心，在本题中作用最大；另外，平面解析几何中的一些性质在解题中也有很大的用处。例2已知力与水平方向的夹角为（斜向上），的大小为50N，拉着一个重80N的木块在摩擦系数的水平平面上运动了20m，问和摩擦力所做的功分别是多少？思路解析：力在位移上所做的功，是向量乘积的物理含义，要先求出力，和位移的夹角，然后应用数量积公式求解。解答：设木块的位移为则，在铅垂方向上分力大小为摩擦力的大小为，所做的功分别是500J、22J。注：力在力的位移上所做的功，就是力与位移所对应两向量的数量积。故在解决此类问题时可转化为数量积的运算，据题意构造平面图形，把已知、所求各量用向量的对应量表示出来。然后结合向量的加减法及平面几何的知识求得向量的模及夹角，再利用数量积的运算公式求得力对物体所做的功。