Giáo án Toán 12 kết nối: Bài 8 Biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ

Giáo án Toán 12 kết nối tri thức: Bài 8 Biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ. Bài được biên soạn đầy đủ, chỉn chu, chất lượng. File tải về là file word, giáo viên dễ dàng sử dụng, chỉnh sửa. Kênh có trọn bộ giáo án Word cả năm.

Nội dung chi tiết

Ngày soạn: .../.../...

Ngày dạy: .../.../...

BÀI 8. BIỂU THỨC TỌA ĐỘ CỦA CÁC PHÉP TOÁN VECTƠ (3 TIẾT)

I. MỤC TIÊU:

1. Kiến thức, kĩ năng: Học xong bài này, HS đạt các yêu cầu sau:

  • Nhận biết được biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ trong không gian, thể hiện được các phép toán vectơ theo tọa độ, xác định được độ dài của một số vectơ khi biết tọa độ hai đầu mút.

  • Vận dụng được biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ để giải một số bài toán có liên quan đến thực tiễn.

2. Năng lực

Năng lực chung:

  • Năng lực tự chủ và tự học trong tìm tòi khám phá.
  • Năng lực giao tiếp và hợp tác trong trình bày, thảo luận và làm việc nhóm.
  • Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong thực hành, vận dụng.

Năng lực riêng:

  • Năng lực tư duy và lập luận toán học: So sánh, phân tích dữ liệu, phân tích, lập luận để giải thích được các biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ, tọa độ trung điểm của đoạn thẳng, tọa độ trọng tâm của tam giác, biểu thức tọa độ của tích vô hướng, tích có hướng.

  • Năng lực mô hình hóa toán học: Xác định được tọa độ của điểm, tọa độ của vectơ, độ dài của vectơ, góc giữa hai vectơ khi dựng hệ trục tọa độ để giải quyết các bài toán thực tiễn.

  • Năng lực giải quyết vấn đề toán học: Vận dụng được biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ để giải quyết một số bài toán có liên quan đến thực tiễn.

  • Năng lực giao tiếp toán học: Đọc, hiểu thông tin toán học.

  • Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán: Sử dụng được máy tính cầm tay.

3. Phẩm chất

  • Cóý thức học tập, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo, có ý thức làm việc nhóm, tôn trọng ý kiến các thành viên khi hợp tác.
  • Chăm chỉ tích cực xây dựng bài, có trách nhiệm, chủ động chiếm lĩnh kiến thức theo sự hướng dẫn của GV.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với GV: SGK, Tài liệu giảng dạy, giáo án, đồ dùng dạy học.

2. Đối với HS: SGK, SBT, vở ghi, giấy nháp, đồ dùng học tập (bút, thước...), bảng nhóm, bút viết bảng nhóm.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG (MỞ ĐẦU)

a) Mục tiêu:

- Tạo hứng thú, thu hút HS tìm hiểu nội dung bài học.

b) Nội dung: HS đọc tình huống mở đầu, suy nghĩ trả lời câu hỏi.

c) Sản phẩm: HS đưa ra được nhận định ban đầu về câu hỏi mở đầu.

d) Tổ chức thực hiện:

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS đọc tình huống mở đầu:

Những căn nhà gỗ trong Hình 2.47a được phác thảo dưới dạng một hình lăng trụ đứng tam giác như Hình 2.47b. Với hệ trục tọa độ thể hiện như Hình 2.47b (đơn vị đo lấy theo centimet), hai điểm có tọa độ lần lượt là . Từ những thông tin trên, có thể tính được kích thước mỗi chiều của những căn nhà gỗ hay không?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: HS quan sát và chú ý lắng nghe, thảo luận nhóm đôi hoàn thành yêu cầu.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận: GV gọi một số HS trả lời, HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định: GV đánh giá kết quả của HS, trên cơ sở đó dẫn dắt HS vào bài học mới: “ Khi đo khoảng cách của các vật gần nhau trên mặt phẳng thì người ta có thể dùng thước kẻ, thước dây. Vậy khoảng cách giữa các vật cách xa nhau trong không gian thì người ta tính bằng cách nào, liệu chúng ta có thể tính khoảng cách khi biết tọa độ của các vật hay không? Bài ngày hôm nay sẽ giải thích cho chúng ta câu hỏi đó”.

Bài mới: Biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ.

B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI

Hoạt động 1: Biểu thức tọa độ của phép cộng hai vectơ, phép trừ hai vectơ, phép nhân một số với một vectơ

a) Mục tiêu: Nhận biết được biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ trong không gian, thể hiện các phép toán vectơ theo tọa độ.

b) Nội dung: HS đọc SGK, nghe giảng, thực hiện các nhiệm vụ được giao, suy nghĩ trả lời câu hỏi, thực hiện các HĐ1, HĐ2; Luyện tập 1, Luyện tập 2 và giải thích các Ví dụ.

c) Sản phẩm: HS hình thành được kiến thức bài học, câu trả lời của HS cho các câu hỏi. HS trình bày được khái niệm biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ trong không gian.

d) Tổ chức thực hiện:

HĐ CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV cho HS quan sát và thảo luận với bạn cùng bàn để trả lời câu hỏi trong HĐ1.

Trong không gian , cho hai vectơ

+ GV hướng dẫn HS:

a) Sử dụng định nghĩa biểu diễn hai vectơ qua các vectơ đơn vị .

b) Từ đó biểu diễn hai vectơ qua các vectơ đơn vị

+ GV chọn 1 HS đứng tại chỗ trả lời ý a.

+ GV gọi 1 HS lên bảng trình bày ý b.

+ GV nhận xét, sửa bài, rút ra kết luận.

  • GV trình chiếu nội dung trong Khung kiến thức.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi phần Câu hỏi:

Nếu tọa độ của vectơ thì tọa độ của vectơ đối của là gì?

+ GV gợi ý viết thành và áp dụng biểu thức tọa độ của phép nhân một số với một vectơ.

+ GV gọi một HS bất kì đứng tại chỗ trả lời câu hỏi.

+ GV nhận xét.

- GV có thể hỏi HS: Khi nào vectơ cùng phương? Từ đó suy ra được điều gì về tọa độ.

+ HS thảo luận với bạn cùng bàn.

+ GV gọi đại diện nhóm để phát biểu.

+ GV nhận xét, trình chiếu phần Nhận xét trong SGK.

- GV cho HS nghiên cứu Ví dụ 1.

+ GV chỉ định một bạn đứng tại chỗ trình bày bài làm.

+ GV nhận xét.

- GV cho HS hoạt động cá nhân Luyện tập 1

+ GV gọi bất kì một HS lên bảng trình bày.

+ Các HS khác theo dõi, nhận xét.

+ GV nhận xét, sửa bài.

- GV trình chiếu và cho HS đọc HĐ2.

Trong không gian , cho tam giác , .

a) Gọi M là trung điểm của đoạn thẳng . Tìm tọa độ của M theo tọa độ của và B.

b) Gọi là trọng tâm của tam giác . Tìm tọa độ của .

+ GV yêu cầu HS nhắc lại công thức tọa độ trung điểm của đoạn thẳng và tọa độ trọng tâm của tam giác trong mặt phẳng.

; .

+ GV hướng dẫn HS: Sử dụng quy tắc: đối với M là trung điểm của AB. Khi ta có công thức của M, tìm G bằng cách sử dụng tỉ lệ .

+ GV cho HS thảo luận nhóm đôi cả 2 ý.

+ GV gọi đại diện 2 nhóm để lên bảng trình bày mỗi ý.

+ GV nhận xét, rút ra kết luận, trình chiếu nội dung trong Khung kiến thức cho HS.

- GV cho HS nghiên cứu Ví dụ 2

Trong không gian , cho ba điểm . Tìm tọa độ trung điểm của đoạn thẳng AB và tọa độ trọng tâm G của tam giác ABC.

+ GV gọi 2 H lên bảng trình bày bài.

+ GV nhận xét.

- GV cho HS hoạt động cá nhân Luyện tập 2

Trong không gian Oxyz, cho ba điểm . Tìm tọa độ điểm sao cho tam giác nhận G là trọng tâm.

+ GV gọi 1 HS lên bảng trình bày bài làm.

+ GV gọi HS khác nhận xét.

+ GV nhận xét, chốt đáp án.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ:

- HS theo dõi SGK, chú ý nghe, tiếp nhận kiến thức, hoàn thành các yêu cầu, thảo luận nhóm.

- GV quan sát hỗ trợ.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận:

- HS giơ tay phát biểu, lên bảng trình bày

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn.

Bước 4: Kết luận, nhận định: GV tổng quát lưu ý lại kiến thức trọng tâm và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

1. Biểu thức tọa độ của phép cộng hai vectơ, phép trừ hai vectơ, phép nhân một số với một vectơ.

HĐ1

a) .

b) Ta có:

Khi đó,

Ta có

Khi đó, .

Ghi nhớ

Trong không gian , cho hai vectơ . Ta có:

;

;

với là một số thực.

Câu hỏi

có tọa độ là .

Nhận xét

Vectơ cùng phương với vectơ khi và chỉ khi tồn tại số thực sao cho

Ví dụ 1: SGK – tr.68

Hướng dẫn giải: SGK – tr.68.

Luyện tập 1: SGK – tr.68

HĐ2:

a) Gọi

Ta có:

;

;

;

Ta có:

.

Vậy

b) Vì là trọng tâm tam giác nên

.

Do đó:

Ghi nhớ

Trong không gian , cho ba điểm không thẳng hàng
. Khi đó:

- Tọa độ trung điểm của đoạn thẳng

- Tọa độ trọng tâm của tam giác ..

Ví dụ 2: SGK – tr.68

Hướng dẫn giải: SGK – tr. 68

Luyện tập 2: SGK – tr.69

Gọi

Ta có:

.

Vậy .

Hoạt động 2: Biểu thức tọa độ của tích vô hướng.

a) Mục tiêu: Tính được tích vô hướng của hai vectơ khi biết tọa độ của vectơ trong không gian.

b) Nội dung: HS đọc SGK để tìm hiểu nội dung kiến thức theo yêu cầu của GV, chú ý nghe giảng, thực hiện các HĐ3; Luyện tập 3, Luyện tập 4; Vận dụng và đọc hiểu ví dụ.

c) Sản phẩm: HS hình thành được kiến thức bài học, câu trả lời của HS cho các câu hỏi. HS trình bày được cách tính tích vô hướng dựa vào biểu thức tọa độ.

d) Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV cho HS đọc yêu cầu của HĐ3:

Trong không gian Oxyz, cho hai vectơ .

+ GV hướng dẫn HS:

a) Có thể yêu cầu HS xem lại phần Chú ý ở mục Tích vô hướng của hai vectơ trong không gian (Bài 6)

  • Cho hai vectơ đều khác . Khi đó: .

  • Với mọi ta có

b) GV hướng dẫn , HS thực hiện tương tự đối với :

c) GV hướng dẫn . HS thực hiện tương tự đối với :

+ GV gọi 3 HS lên bảng trình bày.

+ HS khác theo dõi, nhận xét.

+ GV tổng kết, rút ra kết luận.

- GV trình chiếu nội dung trong Khung kiến thức.

- GV đặt câu hỏi cho HS:

  • Nếu hai vectơ vuông góc với nhau thì tích vô hướng của chúng bằng bao nhiêu?

  • HS viết biểu thức tọa độ tính độ dài vectơ.

  • HS nhắc lại công thức tính côsin giữa hai vectơ và viết biểu thức tọa độ.

+ HS trả lời, GV nhận xét và trình chiếu phần Nhận xét trong SGK.

- GV cho HS nghiên cứu Ví dụ 3.

Trong không gian cho hai vectơ .

a) Tính và cho biết hai vectơ có vuông góc với nhau hay không?

b) Tính độ dài vectơ .

+ GV chỉ định một HS đứng tại chỗ trình bày lại bài làm.

+ GV nhận xét.

- GV cho HS làm Luyện tập 3

Trong Ví dụ 3, tính .

+ GV hỏi HS: không?

+ GV gọi một HS lên bảng trình bày.

+ HS khác theo dõi, nhận xét.

+ GV chốt đáp án.

- GV cho HS quan sát, nghiên cứu Ví dụ 4

Cho hình chóp có đáy là hình chữ nhật và vuông góc với mặt phẳng . Giả sử . Xét hệ tọa độ với trùng A và các tia lần lượt trùng với các tia (H.2.48).

a) Xác định tọa độ của các điểm

b) BD và SC.

c) Tính .

………………….

2. Biểu thức tọa độ của tích vô hướng

HĐ3

a) Vì có độ dài là 1 nên .

+ Vì đôi một vuông góc nên .

b) Ta có:

Do đó

Mặt khác .

Suy ra

Tương tự, ta có: .

c) Ta có:

.

Tương tự, .

Mặt khác:

Nên

Ghi nhớ

Trong không gian , tích vô hướng của hai vectơ được xác định bởi công thức:

Nhận xét

- Hai vectơ vuông góc với nhau nếu và chỉ nếu .

- Nếu thì

- Nếu là hai vectơ khác thì

Ví dụ 3: SGK – tr.69

Hướng dẫn giải: SGK – tr.69

Luyện tập 3: SGK – tr69

Ta có: .

Ví dụ 4: SGK – tr.69 + 70

Hướng dẫn giải: SGK – tr.69 + 70

---------------------------------------

----------------------Còn tiếp---------------------