全国优秀教学设计二次函数图像和性质文档格式.docx
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第4课时
26.1.3二次函数y=a（x-h）2+k的图象
（2）——形如y=a（x-h）2（a≠0）的二次函数
26.1.3二次函数的图象和性质
（2）——形如y=ax2+c（a≠0）的二次函数
第5课时
26.1.3二次函数y=a（x-h）2+k的图象（3）——形如y=a（x-h）2+k（a≠0）的二次函数
26.1.3二次函数的图象和性质（3）——形如y=ax2+bx（a≠0）和y=ax2+bx+c（a≠0）的二次函数（数字系数）
第6课时
26.1.4二次函数y=ax2+bx+c的图象
26.1.3二次函数的图象和性质（4）——二次函数y=ax2+bx+c（a≠0）的一般规律
第7课时
*26.1.5用待定系数法求二次函数的解析式
26.1.4用待定系数法求二次函数的解析式
（2）——利用顶点坐标或对称轴求解析式
原教学安排以抛物线的平移作为主线，知识间的逻辑关系清晰，先从特殊到一般地研究形如y=a（x-h）2+k（a≠0）的二次函数，最后提出形如y=ax2+bx+c（a≠0）的二次函数，学生自然就能想到将后者配方变形为已学过的形式，这样的设计便于突出重点、突破难点.
而我尝试对内容作调整则是立足于尊重学生的认知需求，保护学生学习的主动性.此外，我校学生程度较好，具备一定的研究问题的能力，也乐于探究问题.因此，我结合学生学情制定了本课的教学目标，并且对教学情境、问题设计、代数说理等方面的内容和难度进行了反复推敲，进行这节课的尝试.从学生的课后反馈来看，取得了较好的教学效果.
二、学生学情分析
授课班级的学生程度较好，基础扎实，思维灵活，具备一定的探索数学问题的能力，并乐于探究具有一定挑战性的问题.
在知识基础方面，学生八年级时学习了一次函数和反比例函数，会用描点法绘制函数图象，会用待定系数法求函数解析式，能够借助函数图象描述出函数的简单性质，能够理解函数的解析式、图象和性质之间的内在联系.
通过《二次函数》一章前几课时的学习，学生已经了解到二次函数的图象是抛物线，会用不共线的三点坐标求出二次函数的解析式，掌握了形如y=ax2+c（a≠0）的二次函数的图象和性质，并能从解析式上对函数的最值、对称性、增减性等特征进行说明.
在研究能力方面，学生在七年级时参加了我校开展的研究性学习课程，具备较强的解决问题的能力.而在学习一次函数时，学生经历过自己提出问题、设计方案、解决问题的过程.比如，在学了正比例函数y=kx后，研究一次函数y=kx+b时，学生就提出想要研究“b对函数图象的影响”这样的问题，为解决问题，部分学生针对性地设计出函数组（如y=2x+1，y=2x+2，y=2x-1；
或y=x+1，y=2x+1，y=-x+1等），还有一些学生从解析式中猜想出了直线的上下平移关系，最终从不同解法中总结出“b的几何意义”.
因此，学生们不仅能够适应本课教学内容的调整，还能够从中表现出更强的自主性，获得更高的能力提升空间.
三、教学目标设置
1.教学目标
（1）会将数字系数的二次函数的表达式化为y=a（x-h）2+k（a≠0）的形式，并确定其开口方向、对称轴和顶点坐标；
（2）经历从特殊到一般的研究过程，体会数与形的内在联系；
（3）能利用二次函数的图象特征推测函数的性质，并利用二次函数的解析式对其图象特征进行解释和判断；
（4）感受数学的直观性、抽象性、严谨性，在方法迁移的过程中获得成功的体验.
2.教学重点、教学难点
教学重点：
形如y=ax2+bx（a≠0）的数字系数的二次函数的图象与性质.
教学难点：
从解析式的角度对二次函数图象的对称性进行说理论证.
四、教学策略分析
1.教学面临的问题
对本课而言，学生要掌握用配方的方法将数字系数的二次函数化为y=a（x-h）2+k（a≠0）的形式，这需要考虑以下问题：
（1）在学生提出的研究思路中，y=ax2+bx（a≠0）和y=ax2+bx+c（a≠0）两种形式的二次函数所使用的方法本质上是一样的，应当通过教学让学生意识到这种关系，使知识融合为一体；
（2）在研究以上两种形式的二次函数时，如果直接面对解析式，学生可能在绘制图象时已经遇到障碍，根据描出的有限几个点确定不出顶点或对称轴的位置，让代数变形的探究缺乏支撑；
（3）由于本课所研究的问题有一定难度，容易让学生感觉枯燥，所以问题情境的设计要尽量新颖、浅显，保护学生的积极性。
2.教学方法的选择
本课主要采用了教师启发讲授和学生探究相结合的方法，包括教师的启发讲授、提问、演示，以及学生的练习、展示、讨论等过程.
3.教学情境的设计
为了让课堂更丰富，同时加强知识之间的联系，我将所研究的几个二次函数用一个桥拱的情境串联起来，从图形入手，由浅入深地实现问题的引入、探究、推广和提升.
如图是一座桥的抛物线形桥拱.当水面在BC时，拱顶离水面的距离AD=2m，水面宽BC=2m.
问题1：
请建立适当的平面直角坐标系，指出抛物线的顶点坐标和对称轴，并求出此时抛物线的解析式.（单位：
m）
问题2：
某同学算出桥拱的解析式是y4=-2x2+4x-2.你知道他是怎么建立坐标系的吗？
问题3：
在拱桥的问题中，
（1）你发现y1、y2、y3、y4的图象之间有什么联系？
（2）如果以C为原点，直线BC为x轴，你能直接写出桥拱所在抛物线的解析式吗？
（3）在
（2）的条件下，桥拱在水中的倒影y′也是抛物线，你能直接写出它的解析式吗？
想一想，你的依据是什么.
在问题1中，根据学生建系方式的不同，可以分别得到几类不同形式的二次函数，这样就把几节课的知识巧妙地串联起来了.同时能够很快得出新形式的二次函数的对称轴和顶点坐标，为后面的探究确定了目标.
问题2在背景上看似问题1的延续，实则在思维上与问题1互逆，在方法上又是问题1的推广，让研究的对象过渡为形如y=ax2+bx+c（a≠0）的二次函数，这两种二次函数在形式上有差异，但知识间是有联系的，因而解决问题的方法是一样的.
问题3留给学有余力的学生在课下探究，希望他们通过观察和思考，找到抛物线位置和开口方向的决定因素，理解同一条抛物线在不同坐标系下所对应的不同解析式之间的联系，其实这种联系是双向的：
通过y1的平移可以得出y2、y3、y4的图象；
从更高层面理解，y2、y3、y4的性质本质上就是由y1的性质得到的.随着理解的深入，学生对这些知识的理解经历着由感性到理性的过程.
如果去掉桥拱的问题背景，学生实际要研究的是以下三个二次函数：
→
这三个二次函数在形式和方法上由易到难.
函数y3是由图象得解析式，便于探究规律，形成方法.函数y4容易配方，也较容易绘制出图象，还可以由前一个函数y3图象的平移得到这个函数的性质，可以让学生在方法迁移的过程中体会知识之间的联系，并获得成功的体验.最后通过研究函数y=2x2-3x-1，巩固本课所学方法，并梳理研究二次函数的方法和过程.
4.教学中的问题设计
本课教学中涉及到新方法的引入，研究过程中也会面临一些思维难题，因此，针对教学中的某些环节，我通过设计启发性或阶梯性的问题来帮助学生突破难点.
（1）引入配方方法的三步引导
【环节2】探究求解
①对y3=-2x2+4x，求证：
当x=1时ymax=2.
在环节2中证明函数最值时，需要引导学生对解析式进行配方变形.由于本章前几课时的研究中均没有出现配方，学生不容想到，所以需要给学生适当的引导.在这里，我设计了三步引导来完成证明过程：
第1步：
联想y=ax2+c（a≠0）的情形
当a<
0时顶点（0,c）是最高点，这是因为ax2≤0，从而y=ax2+c≤c，且当x=0时函数有最大值c，所以（0,c）是图象的最高点.这是利用了x2的非负性，来确定函数的最值和取得最值的条件，同时确定图象的最高或最低点.
第2步：
确定解析式的变形目标
若能够将解析式y3=-2x2+4x也变形成y=aM2+N的形式，其中M是含x的式子、N是常数，那么就可以通过M2的非负性求出函数取得最大或最小值的条件.
第3步：
想到用配方的方法将解析式变形成需要的形式.
其实，如果不做前两步分析，仍然会有部分学生想到使用配方的方法.但二次函数存在最值，其本质是因为实数的平方具有非负性，所以我认为应该通过教师的引导和分析使学生看到这层本质，而不是机械地使用配方的方法解题.
（2）为研究函数对称性而设计的阶梯性问题
③二次函数y3=-2x2+4x的对称性.
对二次函数对称性的描述是本课的教学难点.除了前两课时教学中的适当铺垫外，教学中我还设计了三个阶梯性问题，来帮助学生找到思路.
第1问：
你能从图象上找出一组对称点吗？
第2问：
为什么说它们关于直线x=1对称？
它们的横坐标、纵坐标分别有什么关系？
第3问：
推广到一般情形，可以怎么证明函数的对称性？
（换句话说，这样的对称点可以怎么找出来？
）
通过第1问和第2问，学生已经可以总结出：
关于直线x=1对称的两点M、N，其坐标应该满足
.所以在第3问时学生的思路就顺畅多了，在课堂上共提出了三种思路.
思路1：
在抛物线上找两点M、N，使
，证明此时
.
思路2：
在抛物线上取一点M（m,n），则它关于直线x=1的对称点为N（2-m,n），证明点N也在抛物线上.
思路3：
对任意m>
0，在抛物线上取M、N，使xM=1-m，xN=1+m，证明此时yM=yN.
在高中必修1教材中，主要采用上面的思路3来论证二次函数的对称性，但这里学生能够提出其它思路，主要是从前面的引导提问及阶段性结论中受到了启发.
5.教具的设计和使用
在教学设计过程中，我开发了教学ppt和几何画板课件.
对预设中的问题，在ppt课件中都有一定的准备.而对于课堂上可能出现的预设外情况，则可以用交互性更强的几何画板课件进行演示.
此外，在学生可能需要绘制函数图象的环节，我将几何画板课件设计为输入横坐标后自动计算出纵坐标，并描出对应的点.这样设计是为了在有限的时间内更高效地展示出学生解决问题的不同思路，促进思维的碰撞.
五、教学过程设计
为达到教学目标，我为本课设计了四个教学环节，教学流程如下：
1.温故求新
在前两节课，我们研究了形如y=ax2（a≠0）和y=ax2+c（a≠0）的二次函数，其中y=ax2又可以看做y=ax2+c当c=0时的特殊情形，而y=ax2+c则可以看做由y=ax2向上或向下平移得到.
在研究中我们还了解到，二次函数的解析式和图象特征之间存在着对应关系：
已知解析式可以得出对应图象的特点，反之，知道了图象的某些条件也可以求出对应的解析式.请看下面的问题.
如图是一座桥的抛物线形桥拱.当水面在BC时，拱顶离水面的距离AD=2m，水面宽BC=2m.
分析与解：
可以选取图中任意点作为坐标原点建系，求出的解析式各不相同.
（选取有代表性的学生解答，投影展示，教师在黑板上画图以便总结、比较.）
解1：
如图，以A为原点，以直线AD为y轴建立坐标系.则抛物线顶点是A（0,0），对称轴是y轴，且经过B（-1,-2）、C（1,-2），设抛物线为y1=ax2，解得a=-2，所以y1=-2x2.
解2：
如图，以D为原点，以直线AD为y轴建立坐标系.则抛物线顶点是A（0,2），对称轴是y轴，且经过B（-1,0）、C（1,0），设抛物线为y2=ax2+c，解得y2=-2x2+2.
解3：
如图，以B为原点，以直线BC为x轴建立坐标系.则顶点是A（1,2），对称轴是直线x=1，且经过B（0,0），C（2,0）.设抛物线为y3=ax2+bx+c，解得y3=-2x2+4x.
在前两种解法中，分别用到了形如y=ax2和y=ax2+c两类特殊二次函数的图象来求解析式.反过来，对这两种特殊形式的二次函数，若知道了它们的解析式也可找到顶点坐标和对称轴，并画出图象.
而在第三种解法中，由图象知道了此时抛物线的顶点坐标为（1,2），对称轴是直线x=1，并求出了解析式.可如果仅知道抛物线的解析式y3=-2x2+4x，能否确定出它的顶点坐标和对称轴呢？
【设计说明】
通过桥拱的问题1，复习已经学过的两类二次函数，并提出新形式的二次函数——y=ax2+bx（a≠0）.
在这个情境中，没有先给出函数解析式再绘图、研究，而是将同一条抛物线放在不同的坐标系下求解析式，这样学生便于得到新函数的图象特征，为下一环节的论证说理找到目标.
2.探究求解
要研究这一问题，我们不妨先将这些图象特征转化为对应的代数特征，再寻求它们与解析式之间的联系.
（1）整理出抛物线y3=-2x2+4x的开口方向、顶点坐标、对称轴、趋势等图象特征.
（2）根据图象的特征，描述出二次函数y3=-2x2+4x的对应性质.
图象特征
函数性质
y3=-2x2+4x
开口
方向
向下
最值
顶点
坐标
（1,2）
对称轴
直线x=1
*对任意m>
0，当自变量x分别取1-m和1+m时，对应的函数值相等.
对称性
曲线
趋势
在对称轴左侧图象从左到右上升；
在对称轴右侧图象从左到右下降.
当x≤1时y随x增大而增大；
当x>
1时y随x增大而减小.
增减性
（3）从解析式的角度对函数的性质进行论证.
①首先论证：
联想y=ax2+c（a≠0）的情形：
类似的，若能够将解析式y3=-2x2+4x也变形成y=aM2+N的形式，其中M是含x的式子、N是常数，那么就可以通过M2的非负性求出函数取得最大或最小值的条件，确定图象的最高或最低点.
这个过程与解一元二次方程时使用的配方法比较类似，不妨也试着对函数解析式的二次项、一次项进行配方：
y3=-2x2+4x=-2（x2-2x）=-2（x2-2x+1）+2=-2（x-1）2+2，由于（x-1）2≥0，所以y3=-2（x-1）2+2≤2，且当x=1时，函数有最大值2.
②其次来看这个函数的增减性.（说理）
由配方得到y3=-2（x-1）2+2，所以（x-1）2越大，y3的值越小.因此，当x≤1时，x越小函数值越小，即y随x的增大而增大；
1时，x越大函数值越小，即y随x的增大而减小.
③最后来分析二次函数y3=-2x2+4x的对称性.
学生描述对称性时可能会遇到困难，需要有教师的几步引导并配合课件演示：
（A）找几组具体的对称点；
（先从图象上具体的点入手，你能从图象上找出一组对称点吗？
（B）总结这些点的坐标特点.（为什么说它们关于直线x=1对称？
（C）推广到一般情形，可以怎么描述？
（这样的对称点可以怎么找出来？
当自变量分别取xM、xN时，设对应的函数值分别为yM、yN.
〖预案1〗从横坐标入手：
可以从（1,0）点向左右等距离地取两个点，把它们的横坐标作为自变量，来判断图象上对应点的纵坐标是否相等.
对于任意实数m>
0：
取xM=1-m，则yM=-2（1-m）2+4（1-m）=-2m2+2；
取xN=1+m，则yN=-2（1+m）2+4（1+m）=-2m2+2.
（若将横坐标代入配方后的解析式，计算更简便.）
所以yM=yN，即点（1-m,yM）、（1+m,yN）关于直线x=1对称，所以二次函数y3=-2x2+4x图象的对称轴是直线x=1.
〖预案2〗从纵坐标入手：
由于函数的最大值是2，可以在直线y=2下方画一条平行于x轴的直线，这条直线与抛物线有两个交点，求出交点的横坐标，判断它们到直线x=1的距离是否相等.比如：
当y=1.5时，求出x1=0.5，x2=1.5，它们到直线x=1的距离都是0.5，是关于直线x=1对称的.
令y=n，则：
-2x2+4x=n，用配方法解：
-2（x-1）2=n-2，（x-1）2=
，
所以，当n≤2时，
，关于直线x=1对称.
〖预案3〗从图象上任意点入手，证明其对称点也在抛物线上.
设M（m,n）是抛物线上任意一点，则n=-2m2+4m，作点M关于直线x=1的对称点N，则N（2-m,n）.
当x=2-m时，y=-2（2-m）2+4（2-m）=-2m2+4m=n，所以N也在抛物线上，因此图象的对称轴是直线x=1.
小结：
从上面的研究中会发现，在二次函数的主要性质中，对称轴、顶点坐标、最值三者是相互关联的，只要确定了其中之一，就能够很快地说出函数的其它性质.而对称轴和顶点是从函数的图象上得到的，最值则可以通过对解析式配方变形求出来.所以，在研究形如y=ax2+bx的二次函数时，无论是先知道了图象，还是先知道解析式，都可以推导出函数的性质.
这个环节从二次函数y3=-2x2+4x的图象特征入手，通过函数性质由“形”到“数”的转化，来寻求解析式与图象特征之间的联系，并从中找到通过解析式来求解二次函数的对称轴、顶点坐标的一般方法.
3.推广迁移
分析：
要知道这名同学建立坐标系的方法，就是要知道他把原点定在什么位置，反过来看，也就是需要找出抛物线y4的顶点坐标.
〖预案1〗在坐标系中描点、绘制抛物线y4=-2x2+4x-2.
x
…
-2
-1
1
2
y
-18
-8
从图象中观察出，对称轴是直线x=1，所以顶点A的坐标为（1,0）.
〖预案2〗对解析式进行配方：
y4=-2x2+4x-2=-2（x2-2x+1）=-2（x-1）2.
可得：
当x=1时函数有最大值0，所以y4的顶点坐标为（1,0），可以得知坐标系的建立方法如图.
可以看出，对于形如y=ax2+bx+c的二次函数，用配方的方法同样可以帮助我们求出函数的最值，从而确定顶点坐标和对称轴.
〖预案3〗从解析式上分析，抛物线y4=-2x2+4x-2可以看做由抛物线y3=-2x2+4x向下平移2个单位得到，所以其顶点A的坐标为（1,0）.
〖预案4〗设B（a,b），则A（a+1,b+2），C（a+2,b），代入抛物线的解析式，解得a=-2，b=-2，所以B（-2,-2），由此可确定原点的位置.
从大家的解法中不难发现，对形如y=ax2+bx+c的二次函数，同样可以通过绘制图象或者对解析式配方来确定它的顶点坐标.事实上，还有同学发现，这一类二次函数可以由二次函数y=ax2+bx向上或向下平移得到，只要研究清楚二次函数y=ax2+bx的性质，就容易研究出二次函数y=ax2+bx+c的性质，所以我们在问题1中使用的配方的方法在这里仍然可以适用.
【小试身手】试研究二次函数y=2x2-3x-1的性质.
解：
（1）绘制图象：
列表、描点，画出函数的图象
3
13
4
8
描点后发现这些点能够反映出图象的大致走势，且开口向上，但还不足以准确确定对称轴和顶点坐标.
〖预案〗可以再增加一些点（红色），汇总如下表：
-1.5
-0.5
0.5
1.5
2.5
3.5
加入新的点并连线后，能够看出抛物线开口向上，并且关于一条平行于y轴的直线对称，由一组对称点（0,-1）、（1.5,-1），容易找到图象的对称轴是直线x=
当
时，
，所以顶点坐标是
（2）最值：
由于对任意实数x，
，因此
.只有当
时
.所以图象的顶点坐标为
，是图象的最低点.
（2）对称性：
图象的对称轴是直线
0，当自变量x分别取
和
时，对应的函数值相等.
事实上，通过配方确定了抛物线的对称轴后，若利用对称性进行描点会更加的方便.
（3）增减性：
在对称轴左侧图象从左到右上升，即当
时y随x的增大而减小；
在对称轴右侧图象从左到右下降，即当
时，y随x的增大而增大.
归纳：
二次函数y=2x2-3x-1的图象与性质
.
向上
时，对应的函数
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