余弦定理教学设计

1.1．2余弦定理教学设计作者：毛晓进一、教学目标认知目标：在创设的问题情境中，引导学生发现余弦定理的容，推证余弦定理，并简单运用余弦定理解三角形；能力目标：引导学生通过观察，推导，比较，由特殊到一般归纳出余弦定理，培养学生的创新意识和观察与逻辑思维能力，能体会用向量作为数形结合的工具，将几何问题转化为代数问题；情感目标：面向全体学生，创造平等的教学氛围，通过学生之间、师生之间的交流、合作和评价，调动学生的主动性和积极性，给学生成功的体验，培养学生学习数学兴趣和热爱科学、勇于创新的精神。

二、教学重难点重点：探究和证明余弦定理的过程；理解掌握余弦定理的容；初步对余弦定理进行应用。

难点：利用向量法证明余弦定理的思路；对余弦定理的熟练应用。

探究和证明余弦定理过程既是本节课的重点，也是本节课的难点。

学生已经具备了勾股定理的知识，即当∠C=900时，有c2=a2+b2。

作为一般的情况，当∠C≠900时，三角形的三边满足什么关系呢?学生一时很难找到思路。

最容易想到的思路就是构造直角三角形，尝试应用勾股定理去探究这个三角形的边角关系；用向量的数量积证明余弦定理更是学生想不到的，原因是学生很难将向量的知识与解三角形的知识相结合。

因而教师在授课时可以适当的点拨、启发，鼓励学生大胆的探索。

在教学中引导学生从不同的途径去探索余弦定理的证明，这样既能开拓学生的视野，加强学生对余弦定理的理解，又能培养学生形成良好的思维习惯，激发学生学习兴趣，这是本节课教学的重点，也是难点。

三、学情分析和教学容分析本节容是人教B版普通高中课程标准实验教科书必修5第一章第一节余弦定理的第一课时。

余弦定理是关于任意三角形边角之间的另一定理，是解决有关三角形问题与实际应用问题（如测量等）的重要定理，它将三角形的边和角有机的结合起来，实现了“边”和“角”的互化，从而使“三角”与“几何”有机的结合起来，为求与三角形有关的问题提供了理论依据，同时也为判断三角形的形状和证明三角形中的等式提供了重要的依据。

教科书首先通过设问的方式，指出了“已知三角形的两边和夹角，无法用正弦定理去解三角形”，进而通过直角三角形中的勾股定理引导学生去探究一般三角形中的边角关系，然后通过构造直角三角形去完成对余弦定理的推证过程，教科书上还进一步的启发学生用向量的方法去证明余弦定理，最后通过3个例题巩固学生对余弦定理的应用。

在学习本节课之前，学生已经学习了正弦定理的容，初步掌握了正弦定理的证明及应用，并明确了用正弦定理可以来解哪些类型的三角形。

在此基础上，教师可以创设一个“已知三角形两边及夹角”来解三角形的实际例子，学生发现不能用上一节所学的知识来解决这一问题，从而引发学生的学习兴趣，引出这一节的容。

在对余弦定理教学中时，考虑到它比正弦定理形式上更加复杂，教师可以有目的的提供一些供研究的素材，并作必要的启发和引导，让学生进行思考，通过类比、联想、质疑、探究等步骤，辅以小组合作学习，建立猜想，获得命题，再想方设法去证明。

在用两种不同的方法证明余弦定理时，学生可能会遇到证明思路上的困难，教师可以适当的点拨。

四、教学过程环节一 【创设情境】 1、复习引入让学生回答正弦定理的容和能用这个定理解决哪些类型的问题。

2、情景引入如图1，某隧道施工队为了开凿一条山地隧道，需要测算隧道通过这座山的长度。

工程技术人员先在地面上选一适当的位置A ，量出A 到山脚B 、C 的距离，再利用经纬仪测出A 对山脚BC （即线段BC ）的角，最后通过计算求出山脚的长度BC 。

学生不难将这个实际问题转化到数学问题： 已知三角形的两边和一个夹角，去求三角形的另外一边。

这个问题是不能使用正弦定理来求解的。

学生急切的希望应用新知识来解决这个问题。

环节二 【导入新课】问题：在△ABC 中，当∠C=90°时，有c 2=a 2+b 2．若a ，b 边的长短不变，变换∠C 的大小时，c 2与a 2+b 2有什么大小关系呢？请同学们思考。

教师鼓励学生积极思考，大胆发言，启发学生解决问题，学生回答，借助于多媒体动画演示结果。

如图2，若∠C ＜90°时，由于AC 与BC 的长度不变，所以AB 的长度变短，即c 2＜a 2+b 2．如图3，若∠C ＞90°时，由于AC 与BC 的长度不变，所以AB 的长度变长，即c 2＞a 2+b 2．经过议论学生已得到当∠C ≠90°时，c 2≠a 2+b 2。

环节三 【新课探究】探究1、在上一个问题中，我们已经知道，当∠C ≠90°时，c 2≠a 2+b 2。

那么c 2与a 2+b 2到底有什么等量关系呢？请同学们继续探究。

教师引导学生分组合作学习，可让几个小组的学生研究当∠C 为锐角时的结论，另外的小组研究当∠C 为钝角时的结论。

最后交流探索，展示成果。

如图4，当∠C 为锐角时，作BD ⊥AC 于D ，BD 把△ABC 分成两个直角三角形：A BC 图1 CB A B ’ 图2 AC B ’B 图3在Rt △ABD 中，AB 2=AD 2+BD 2；在Rt △BDC 中，BD=BC ·sinC=asinC ，DC=BC ·cosC=acosC ．所以，AB 2=AD 2+BD 2化为 c 2=(b －acosC)2+(asinC)2， c 2=b 2－2abcosC+a 2cos 2C+a 2sin 2C ， c 2=a 2+b 2－2abcosC ．可以看出∠C 为锐角时，△ABC 的三边a ，b ，c 具有c 2=a 2+b 2－2abcosC 的关系。

如图5，当∠C 为钝角时，作BD ⊥AC ，交AC 的延长线于D 。

△ACB 是两个直角三角形之差。

在Rt △ABD 中，AB 2=AD 2+BD 2． 在Rt △BCD 中，∠BCD=π－C ．BD=BC ·sin(π－C)，CD=BC · cos(π－C)．所以AB 2=AD 2+BD 2化为 c 2=(AC+CD)2+BD 2=[b+acos(π－C)]2+[asin(π－C)]2=b 2+2abcos(π－C)+a 2cos 2(π－C)+a 2sin 2(π－C) =b 2+2abcos(π－C)+a 2．因为cos(π－C)=－cosC ，所以也可以得到c 2=b 2+a 2－2abcosC 。

教师点拨：以上两种情况，我们可以考察向量AC 在向量BC 方向上的正射影的数量：当 ∠C 分别是锐角和钝角的时候，得到两个数量符号相反；当∠C 是直角的时候，其向量AC 在直角边上的正射影的数量为零。

因此，无论是∠C 是锐角、直角还是钝角，都有C b a BD C b DC C b AD cos ,cos ,sin -===,在Rt △ADB 中，运用勾股定理，得c 2=a 2+b 2－2abcosC ，我们轮换∠A ，∠B ，∠C 的位置可以得到a 2=b 2+c 2－2bccosA ． b 2=c 2+a 2－2accosB ．BADC图5ACBD 图4于是，我们得到三角形中边角关系的又一重要定理：（多媒体投影余弦定理的容）余弦定理 三角形任何一边的平方等于其他两边的平方和减去这两边与它们夹角的余弦的积的两倍，即从以上的公式中解出C B A cos ,cos ,cos ,则可以得到余弦定理的另外一种形式：从以上分析过程，我们对∠C 不是直角的情况有了清楚认识。

我们不仅要认识到，∠C 为锐角和钝角时都有c 2=a 2+b 2－2abcosC ，还要体会出怎样把一个斜三角形转化成两个直角三角形的。

这种由未知向已知转化的思想在数学中经常用到。

探究2、你还能用向量的方法证明余弦定理吗？参看教材例1左上方的思路提示。

教师点拨学生的思路，可以让学生分组讨论、探究，最后教师用多媒体展示证明的思路及过程。

如图6，在△ABC 中，设a BC b CA c AB===,,，()Abc c b a A AC AB AB AC BC AC AB AB AC BC ABAC BC AB AC BC cos 2cos 22,22222222222-+=•-+=•-+=∴-=∴-=即：教师点评：对于探究1，我们分∠C 是锐角和钝角的情况对余弦定理的形式给出了证明，过程比较复杂；对于探究2，我们应用向量的数量积可以很简单的证明余弦定理，这就可以看出向量作为一种工具在证明一些数学问题中的作用，在今后的学习中，我们应该加强对所学知识的应用。

探究3、余弦定理在解三角形中的应用c 2=a 2+b 2－2abcosCa 2=b 2+c 2－2bccosA b 2=c 2+a 2－2accosB abc b a C cab ac B bca cb A 2cos 2cos 2cos 222222222-+=-+=-+= 图6教师启发学生：根据余弦定理的两种形式，可以看出它能够解决解三角形的哪些类型？（学生并不难发现，余弦定理可以用来解决两种解三角形的类型：⑴已知三角形的两边及其夹角，求第三边；⑵已知三角形的三边，求三个角。

）下面，请同学们根据余弦定理的这两种应用，来解决以下三个例题。

（用多媒体展示例题）例1、在△ABC 中，已知a=5,b=4,∠C=120O,求c.例2、在△ABC 中，已知a=3,b=2,c=19,求此三角形三个角的大小及其面积（精确到0.1）. 例3、△ABC 的定点为A(6,5),B(-2,8),和C(4,1),求∠A(精确到0.1).双边活动：师生可以共同完成例题，进一步的加深学生对余弦定理的应用。

环节四 【练习与巩固】1、在△ABC 中，a=1,b=1,∠C=120O,则c= 。

2、在△ABC 中，若三边a,b,c 满足bc c b a ++=222，则A= 。

3、在△ABC 中，已知5:4:3sin :sin :sin =C B A ,这个三角形是 （填锐角、直角、钝角三角形）。

4、在△ABC 中，BC=3,AC=2,AB 上的中线长为2，求AB 。

双边活动：学生限时训练，让学生回答结果，对于出错题目加以讲解，可以用多媒体展示第4题的解题过程。

环节五 【课堂反思总结】通过以上的研究过程，同学们主要学到了那些知识和方法？你对此有何体会？（先由学生回答总结，教师适时的补充完善）1、余弦定理的发现从直角入手，分别讨论了锐角和钝角的情况，体现了由特殊到一般的认识过程，运用了分类讨论的数学思想；2、用向量证明了余弦定理，体现了数学知识的应用以及数形结合数学思想的应用；3、余弦定理表述了三角形的边与对角的关系，勾股定理是它的一种特例。

用这个定理可以解决已知三角形的两边及夹角求第三边和已知三角形的三边求角的两类问题。