苏教版 (2019)必修 第二册9.2 向量运算第一课时学案设计
展开1、理解并掌握向量的概念.
2、理解并掌握零向量与单位向量.
3、理解并掌握相等向量与共线向量.
4、理解并掌握向量的应用.
学科素养目标
向量注重“形”,是几何学的基础,广泛应用于实际生活和生产中.通过数形结合,了解向量知识在高中阶段的作用.
重点难点
重点:相等向量与共线向量;
难点:向量的应用.
教学过程
基础知识点
1.向量加法的定义
求____________________的运算,叫作向量的加法.
2.求向量和的方法
(1)三角形法则与平行四边形法则
(2)本质:向量加法运算结果仍是向量,此向量的方向和大小可以用三角形法则和平行四边形法则作出.三角形法则的物理模型是位移的合成.平行四边形法则的物理模型是力的合成.
(3)应用:①两个非零向量的和;②为学习向量的其他运算奠定基础.
【思考】
向量加法的三角形法则和平行四边形法则的使用条件有什么不同?两者有何联
系?
3. |a+b|,|a|,|b|之间的关系
一般地,我们有,当且仅当________________时等号成立.
4.向量加法的运算律
5.向量的减法
(1)本质:向量的减法是向量加法的逆运算.
(2)定义:若,则向量叫作与的差,记为.求两个向量差的运算,叫作
向量的减法.
(3)应用:①求两个向量的差;②为向量的综合运算奠定基础.
6.向量减法的几何意义
(1)已知是不共线的向量,如何在同一个平行四边形中作出和?
(2)在代数运算中的移项法则,在向量中是否仍然成立?
【课前小题演练】
题1.化简 eq \(AE,\s\up6(→)) + eq \(EB,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) 等于( )
A. eq \(AB,\s\up6(→)) B. eq \(CE,\s\up6(→)) C. eq \(AC,\s\up6(→)) D. eq \(BE,\s\up6(→))
题2.如图,在正六边形ABCDEF中, eq \(BA,\s\up6(→)) + eq \(CD,\s\up6(→)) + eq \(EF,\s\up6(→)) =( )
A.0 B. eq \(BE,\s\up6(→)) C. eq \(AD,\s\up6(→)) D. eq \(CF,\s\up6(→))
题3.在菱形ABCD中∠DAB=60°,| eq \(AB,\s\up6(→)) |=1,则| eq \(BC,\s\up6(→)) + eq \(CD,\s\up6(→)) |=________.
题4.若a表示“向东走8 km”,b表示“向北走8 km”,则|a+b|=________,a+b的方向是________.
题5.如图所示,P,Q是△ABC的边BC上两点,且BP=QC.求证: eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(AC,\s\up6(→)) = eq \(AP,\s\up6(→)) + eq \(AQ,\s\up6(→)) .
【当堂巩固训练】
题6.在四边形ABCD中,若 eq \(AC,\s\up6(→)) = eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(AD,\s\up6(→)) ,则( )
A.四边形ABCD一定是平行四边形
B.四边形ABCD一定是菱形
C.四边形ABCD一定是正方形
D.四边形ABCD一定是矩形
题7.在△ABC中,D,E,F分别为AB,BC,CA的中点,则 eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) 等于( )
A. eq \(AB,\s\up6(→)) B. eq \(BC,\s\up6(→)) C. eq \(AC,\s\up6(→)) D. eq \(AE,\s\up6(→))
题8.若G为△ABC的重心,则 eq \(GA,\s\up6(→)) + eq \(GB,\s\up6(→)) + eq \(GC,\s\up6(→)) =________.
题9.如图所示,在平行四边形ABCD中, eq \(DA,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) =
________.
题10.在水流速度为10 km/h的河中,如果要使船以10 eq \r(3) km/h的速度与河岸成直角横渡,求船行驶速度的大小与方向.
【综合突破拔高】
题11.式子( eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(MB,\s\up6(→)) )+( eq \(BO,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) )+ eq \(OM,\s\up6(→)) 化简结果是( )
A. eq \(AB,\s\up6(→)) B. eq \(AC,\s\up6(→)) C. eq \(BC,\s\up6(→)) D. eq \(AM,\s\up6(→))
题12.已知点D,E,F分别是△ABC各边的中点,则下列等式中错误的( )
A. eq \(FD,\s\up6(→)) + eq \(DA,\s\up6(→)) = eq \(FA,\s\up6(→)) B. eq \(FD,\s\up6(→)) + eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(EF,\s\up6(→)) =0
C. eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(DA,\s\up6(→)) = eq \(EC,\s\up6(→)) D. eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(DA,\s\up6(→)) = eq \(FD,\s\up6(→))
题13.(多选)若向量a,b为非零向量,能使|a+b|=|a|+|b|成立的是( )
A.a∥b且a与b方向相同
B.a,b是共线向量,且方向相反
C.a,b中至少有一个零向量
D.无论什么关系都可以
题14.在平行四边形ABCD中,若 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(BC,\s\up6(→))+\(BA,\s\up6(→)))) = eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(BC,\s\up6(→))+\(AB,\s\up6(→)))) ,则四边形ABCD是________.
题15.如图所示,在△ABC中,D,E分别是AB,AC上的点,F为线段DE延长线上一点,DE∥BC,AB∥CF,连接CD,那么(在横线上只填上一个向量):
① eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(DF,\s\up6(→)) =________;
② eq \(AD,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) =________;
③ eq \(AD,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) =________.
题16.如图,在任意四边形ABCD中,E,F分别是AD,BC的中点.求证: eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) =2 eq \(EF,\s\up6(→)) .
编号:002 课题:§9.2.1 向量的加减法
目标要求
1、理解并掌握向量的概念.
2、理解并掌握零向量与单位向量.
3、理解并掌握相等向量与共线向量.
4、理解并掌握向量的应用.
学科素养目标
向量注重“形”,是几何学的基础,广泛应用于实际生活和生产中.通过数形结合,了解向量知识在高中阶段的作用.
重点难点
重点:相等向量与共线向量;
难点:向量的应用.
教学过程
基础知识点
1.向量加法的定义
定义:求两个向量和的运算,叫作向量的加法.
注意:任一向量与其相反向量的和是零向量,即a+(-a)=(-a)+a=0.
对于零向量和任一向量a,我们规定0+a=a+0=a.
2.向量求和的法则
3.向量加法的运算律
(1)交换律:a+b=b+a.
(2)结合律:(a+b)+c=a+(b+c).
【课前小题演练】
题1.化简 eq \(AE,\s\up6(→)) + eq \(EB,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) 等于( )
A. eq \(AB,\s\up6(→)) B. eq \(CE,\s\up6(→)) C. eq \(AC,\s\up6(→)) D. eq \(BE,\s\up6(→))
【解析】选C. eq \(AE,\s\up6(→)) + eq \(EB,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) = eq \(AC,\s\up6(→)) .
题2.如图,在正六边形ABCDEF中, eq \(BA,\s\up6(→)) + eq \(CD,\s\up6(→)) + eq \(EF,\s\up6(→)) =( )
A.0 B. eq \(BE,\s\up6(→)) C. eq \(AD,\s\up6(→)) D. eq \(CF,\s\up6(→))
【解析】选D.因为正六边形ABCDEF,
所以 eq \(EF,\s\up6(→)) = eq \(CB,\s\up6(→)) , eq \(CD,\s\up6(→)) = eq \(AF,\s\up6(→)) ,
所以 eq \(BA,\s\up6(→)) + eq \(CD,\s\up6(→)) + eq \(EF,\s\up6(→)) = eq \(CB,\s\up6(→)) + eq \(BA,\s\up6(→)) + eq \(AF,\s\up6(→)) = eq \(CF,\s\up6(→)) .
题3.在菱形ABCD中∠DAB=60°,| eq \(AB,\s\up6(→)) |=1,则| eq \(BC,\s\up6(→)) + eq \(CD,\s\up6(→)) |=________.
【解析】在菱形ABCD中,连接BD(图略),
因为∠DAB=60°,
所以△BAD为等边三角形,
又因为| eq \(AB,\s\up6(→)) |=1,
所以| eq \(BD,\s\up6(→)) |=1,| eq \(BC,\s\up6(→)) + eq \(CD,\s\up6(→)) |=| eq \(BD,\s\up6(→)) |=1.
答案:1
题4.若a表示“向东走8 km”,b表示“向北走8 km”,则|a+b|=________,a+b的方向是________.
【解析】如图所示,作 eq \(OA,\s\up6(→)) =a, eq \(AB,\s\up6(→)) =b,
则a+b= eq \(OA,\s\up6(→)) + eq \(AB,\s\up6(→)) = eq \(OB,\s\up6(→)) .
所以|a+b|=| eq \(OB,\s\up6(→)) |= eq \r(82+82) =8 eq \r(2) (km),
因为∠AOB=45°,
所以a+b的方向是东北方向.
答案:8 eq \r(2) km 东北方向
题5.如图所示,P,Q是△ABC的边BC上两点,且BP=QC.求证: eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(AC,\s\up6(→)) = eq \(AP,\s\up6(→)) + eq \(AQ,\s\up6(→)) .
【证明】 eq \(AB,\s\up6(→)) = eq \(AP,\s\up6(→)) + eq \(PB,\s\up6(→)) , eq \(AC,\s\up6(→)) = eq \(AQ,\s\up6(→)) + eq \(QC,\s\up6(→)) ,
所以 eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(AC,\s\up6(→)) = eq \(AP,\s\up6(→)) + eq \(PB,\s\up6(→)) + eq \(AQ,\s\up6(→)) + eq \(QC,\s\up6(→)) .
因为 eq \(PB,\s\up6(→)) 和 eq \(QC,\s\up6(→)) 大小相等、方向相反,
所以 eq \(PB,\s\up6(→)) + eq \(QC,\s\up6(→)) =0,故 eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(AC,\s\up6(→)) = eq \(AP,\s\up6(→)) + eq \(AQ,\s\up6(→)) +0= eq \(AP,\s\up6(→)) + eq \(AQ,\s\up6(→)) .
【当堂巩固训练】
题6.在四边形ABCD中,若 eq \(AC,\s\up6(→)) = eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(AD,\s\up6(→)) ,则( )
A.四边形ABCD一定是平行四边形
B.四边形ABCD一定是菱形
C.四边形ABCD一定是正方形
D.四边形ABCD一定是矩形
【解析】选A.由题意得 eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) = eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(AD,\s\up6(→)) ,
即 eq \(BC,\s\up6(→)) = eq \(AD,\s\up6(→)) ,所以BC∥AD,且BC=AD,
所以四边形ABCD一定是平行四边形.
题7.在△ABC中,D,E,F分别为AB,BC,CA的中点,则 eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) 等于( )
A. eq \(AB,\s\up6(→)) B. eq \(BC,\s\up6(→)) C. eq \(AC,\s\up6(→)) D. eq \(AE,\s\up6(→))
【解析】选C.因为D,E,F分别为AB,BC,CA的中点,
所以DE∥AC,且DE= eq \f(1,2) AC=AF,
因此 eq \(DE,\s\up6(→)) = eq \(AF,\s\up6(→)) ,所以 eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) = eq \(AF,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) = eq \(AC,\s\up6(→)) .
题8.若G为△ABC的重心,则 eq \(GA,\s\up6(→)) + eq \(GB,\s\up6(→)) + eq \(GC,\s\up6(→)) =________.
【解析】延长AG至E交BC于D使得AG=GE,
则由重心性质知D为GE中点,又为BC中点,故四边形BGCE为平行四边形.
所以 eq \(GE,\s\up6(→)) = eq \(GB,\s\up6(→)) + eq \(GC,\s\up6(→)) .
又 eq \(GA,\s\up6(→)) =- eq \(GE,\s\up6(→)) ,
所以 eq \(GA,\s\up6(→)) + eq \(GB,\s\up6(→)) + eq \(GC,\s\up6(→)) =0.
答案:0
题9.如图所示,在平行四边形ABCD中, eq \(DA,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) =
________.
【解析】由平行四边形法则可知 eq \(DA,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) = eq \(DB,\s\up6(→)) .
答案: eq \(DB,\s\up6(→))
题10.在水流速度为10 km/h的河中,如果要使船以10 eq \r(3) km/h的速度与河岸成直角横渡,求船行驶速度的大小与方向.
【解析】如图, eq \(OA,\s\up6(→)) 表示水流方向, eq \(OB,\s\up6(→)) 表示垂直于对岸横渡的方向, eq \(OC,\s\up6(→)) 表示船行驶的方向,
由 eq \(OB,\s\up6(→)) = eq \(OC,\s\up6(→)) + eq \(OA,\s\up6(→)) ,及 eq \(OA,\s\up6(→)) = eq \(CB,\s\up6(→)) 且∠OBC=90°,知 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(OC,\s\up6(→)))) =20,∠AOC=120°,即船行驶速度为20 km/h,方向与水流方向成120°角.
【综合突破拔高】
题11.式子( eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(MB,\s\up6(→)) )+( eq \(BO,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) )+ eq \(OM,\s\up6(→)) 化简结果是( )
A. eq \(AB,\s\up6(→)) B. eq \(AC,\s\up6(→)) C. eq \(BC,\s\up6(→)) D. eq \(AM,\s\up6(→))
【解析】选B. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\(AB,\s\up6(→))+\(MB,\s\up6(→)))) + eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\(BO,\s\up6(→))+\(BC,\s\up6(→)))) + eq \(OM,\s\up6(→))
=( eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(BO,\s\up6(→)) )+ eq \(OM,\s\up6(→)) + eq \(MB,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→))
=( eq \(AO,\s\up6(→)) + eq \(OM,\s\up6(→)) )+ eq \(MB,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→))
=( eq \(AM,\s\up6(→)) + eq \(MB,\s\up6(→)) )+ eq \(BC,\s\up6(→))
= eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) = eq \(AC,\s\up6(→)) .
题12.已知点D,E,F分别是△ABC各边的中点,则下列等式中错误的( )
A. eq \(FD,\s\up6(→)) + eq \(DA,\s\up6(→)) = eq \(FA,\s\up6(→)) B. eq \(FD,\s\up6(→)) + eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(EF,\s\up6(→)) =0
C. eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(DA,\s\up6(→)) = eq \(EC,\s\up6(→)) D. eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(DA,\s\up6(→)) = eq \(FD,\s\up6(→))
【解析】选D.由题意,根据向量的加法运算法则,可得 eq \(FD,\s\up6(→)) + eq \(DA,\s\up6(→)) = eq \(FA,\s\up6(→)) ,故A正确;
由 eq \(FD,\s\up6(→)) + eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(EF,\s\up6(→)) = eq \(FE,\s\up6(→)) + eq \(EF,\s\up6(→)) =0,故B正确;
根据平行四边形法则,可得 eq \(DE,\s\up6(→)) + eq \(DA,\s\up6(→)) = eq \(DF,\s\up6(→)) = eq \(EC,\s\up6(→)) ,故C正确,D不正确.
题13.(多选)若向量a,b为非零向量,能使|a+b|=|a|+|b|成立的是( )
A.a∥b且a与b方向相同
B.a,b是共线向量,且方向相反
C.a,b中至少有一个零向量
D.无论什么关系都可以
【解析】选AC.因为|a+b|=|a|+|b|,所以由向量加法的三角形法则知,a∥b且a与b方向相同,故A成立,C显然成立.
题14.在平行四边形ABCD中,若 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(BC,\s\up6(→))+\(BA,\s\up6(→)))) = eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(BC,\s\up6(→))+\(AB,\s\up6(→)))) ,则四边形ABCD是________.
【解析】由图知 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(BC,\s\up6(→))+\(BA,\s\up6(→)))) = eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(BD,\s\up6(→)))) .
又 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(BC,\s\up6(→))+\(AB,\s\up6(→)))) = eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(AD,\s\up6(→))+\(AB,\s\up6(→)))) = eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(AC,\s\up6(→)))) ,(或| eq \(BC,\s\up6(→)) + eq \(AB,\s\up6(→)) |=
| eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) |=| eq \(AC,\s\up6(→)) |)
所以 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(BD,\s\up6(→)))) = eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\(AC,\s\up6(→)))) .
所以四边形ABCD为矩形.
答案:矩形
题15.如图所示,在△ABC中,D,E分别是AB,AC上的点,F为线段DE延长线上一点,DE∥BC,AB∥CF,连接CD,那么(在横线上只填上一个向量):
① eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(DF,\s\up6(→)) =________;
② eq \(AD,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) =________;
③ eq \(AD,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) =________.
【解析】由已知得四边形DFCB为平行四边形,由向量加法的运算法则可知:
① eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(DF,\s\up6(→)) = eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) = eq \(AC,\s\up6(→)) .
② eq \(AD,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) = eq \(AD,\s\up6(→)) + eq \(DB,\s\up6(→)) = eq \(AB,\s\up6(→)) .
③ eq \(AD,\s\up6(→)) + eq \(BC,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) = eq \(AD,\s\up6(→)) + eq \(DF,\s\up6(→)) + eq \(FC,\s\up6(→)) = eq \(AC,\s\up6(→)) .
答案:① eq \(AC,\s\up6(→)) ② eq \(AB,\s\up6(→)) ③ eq \(AC,\s\up6(→))
题16.如图,在任意四边形ABCD中,E,F分别是AD,BC的中点.求证: eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) =2 eq \(EF,\s\up6(→)) .
【证明】根据平面向量的加法意义,得
eq \(EF,\s\up6(→)) = eq \(EA,\s\up6(→)) + eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(BF,\s\up6(→)) , eq \(EF,\s\up6(→)) = eq \(ED,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) + eq \(CF,\s\up6(→)) ,
又因为E,F分别为AD,BC中点,
所以 eq \(EA,\s\up6(→)) + eq \(ED,\s\up6(→)) =0, eq \(BF,\s\up6(→)) + eq \(CF,\s\up6(→)) =0;
所以2 eq \(EF,\s\up6(→)) =( eq \(EA,\s\up6(→)) + eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(BF,\s\up6(→)) )+( eq \(ED,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) + eq \(CF,\s\up6(→)) )
=( eq \(EA,\s\up6(→)) + eq \(ED,\s\up6(→)) )+( eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) )+( eq \(BF,\s\up6(→)) + eq \(CF,\s\up6(→)) )= eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) ,
即2 eq \(EF,\s\up6(→)) = eq \(AB,\s\up6(→)) + eq \(DC,\s\up6(→)) .
三角
形法
则
作法
已知向量和,在平面内任取一点O,
作,则向量叫作与
的和,记作,即.
图示
平行
四边
形法
则
作法
对于任意两个不共线的非零向量,分别
作,以OA,OC为邻边作▱OABC,则
以O为起点的对角线表示的向量就是向量与的和.
图示
规定
交换律
结合律
作法
已知向量,在平面内任取一点O,作,则
图示
三
角
形
法
则
已知向量a和b,在平面内任取一点O,作 eq \(OA,\s\up6(→)) =a, eq \(AB,\s\up6(→)) =b,则向量 eq \(OB,\s\up6(→)) 叫作a与b的和,记作a+b,即a+b= eq \(OA,\s\up6(→)) + eq \(AB,\s\up6(→)) = eq \(OB,\s\up6(→)) .
根据向量加法的定义得出的求向量和的方法,称为向量加法的三角形法则.
平
行
四
边
形
法
则
对于任意两个不共线的非零向量a,b,我们还可以通过作平行四边形来求这两个向量的和.分别作 eq \(OA,\s\up6(→)) =a, eq \(OC,\s\up6(→)) =b,以OA,OC为邻边作▱OABC,则以O为起点的对角线表示的向量 eq \(OB,\s\up6(→)) 就是向量a与b的和.我们把这种方法叫作向量加法的平行四边形法则.
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