习题5教案
| 课程名称 | 课时安排 | 教学类型 | 授课对象 |
|---|---|---|---|
| 数学·习题5(含参分式方程的等价变形与解的讨论) | 45分钟 | 新授课 | 高三普通城市校学生(中等生为主体,两端分化) |
| 教材版本 | 授课教师 | 教学主题 | 课标依据 |
|---|---|---|---|
| (未指定) | __________ | 在符号运算中辨析等价变形与约束条件 | 新课标核心素养:数感、符号意识、运算能力 |
执教教师: __________ | 日期: __________
一、教材分析
本课围绕"含参分式方程有且仅有一个实数解"这一核心问题展开,是高中数学方程与不等式板块中的综合应用内容,也是函数、方程、不等式思想交汇的典型载体。习题5的核心不在于"解一个方程",而在于让学生经历"条件转化→符号运算→约束检验"的完整推理链条,体会代数变形中逻辑严谨性的价值。
从知识序列看,本课以初中分式方程求解与一元二次方程判别式为起点,在高中阶段进一步融入参数讨论、等价变形、根的分布等工具,为后续学习含参函数单调性、恒成立问题以及利用导数研究方程根的个数提供方法论基础。具体而言,去分母化归体现了"化分式为整式、化未知为已知"的基本思想;对增根的检验则揭示了"变形必须保持解集不变"这一方程变形的根本准则;而参数 的讨论更是高三复习中分类讨论思想的提前预热。
本课与前后知识的联系十分紧密:前面已学习过一元二次方程、分式方程的基本解法,本课在此基础上升级为"含参方程在约束条件下的解的个数"问题;后面将学习的函数零点、导数求极值等知识,本质上都涉及"方程在什么条件下有几个解"的同类结构。因此,本课既是对已有运算经验的系统化提升,又是高中阶段数形结合与分类讨论思想的重要生长点。通过本节课的学习,学生能够认识到:数学符号不仅是"算"的工具,更是"思"的语言。
二、学情分析
本课授课对象为普通城市校高三学生,整体呈现"两端分化明显、中等生为主体"的典型特征。从知识基础看,学生已系统学习过因式分解、分式方程、一元二次方程及判别式等内容,绝大多数学生能够机械完成"去分母、合并、求根"的操作步骤,但中等生普遍停留在"记忆步骤、模仿例题"的层面,对"为什么可以这样变形""变形的条件是什么"缺乏自觉追问的习惯。后进生往往在去分母时遗漏定义域限制,甚至在整理代数式时出现符号错误;学有余力的学生则可能直接跳过过程,凭直觉判断增根,却说不清判断依据。
从家庭辅导条件看,学生课后辅导参差不齐,相当一部分学生回家后无人指导作业。这一现实决定了本课必须把关键方法在课堂内"讲透、练透",作业设计不能依赖家长辅导,而要提供书写支架(如要求标注每一步依据),使学生在独立完成时也能自我校正。
从认知特征看,高三学生抽象思维趋于成熟,具备系统思维和深度学习能力,但部分学生受初中机械训练影响,习惯"看到分式方程就两边乘、算完就写答",缺乏先审视定义域和参数范围的意识。因此,本课的重点不是增加运算量,而是通过典型题的完整拆解、变式对比和错误辨析,帮助学生从"会算"走向"懂理",能用解释、举例和辨析的方式证明自己的理解,而不是仅仅给出答案。
三、教学目标(核心素养导向)
【对应核心素养:符号意识】知识与技能目标: 通过梳理习题5中参数、变量与约束条件的符号化表达与代数变形过程,学生能用自己的话解释 、、、 等符号在题目中的实际含义,能举例说明"去分母"前后方程解集可能发生的变化(即增根的产生)。
【对应核心素养:运算能力】过程与方法目标: 通过分析习题5的典型解法,学生能描述"先定定义域、再化简、后验根"的运算路径及每一步的适用条件,能区分"恒等变形"与"同解变形(条件变形)"的差异,并能向同伴复述每一步运算的依据。
【对应核心素养:数感】情感态度/价值观目标: 通过对比 取不同数值(如 、 等)时方程解数的变化,学生能解释参数数值变化如何影响解的个数,能举例说明同一数量关系在不同情境下的表征方式,并能主动说明检验运算结果合理性的意义。
四、教学重难点
| 类别 | 要点 |
|---|---|
| 教学重点 | ①理解习题5所考查的核心知识结构:代数变形与符号运算的统一逻辑 ②能用自己的语言概括"条件转化→符号运算→约束检验"的解题主线 |
| 教学难点 | ①区分"恒等变形"与"同解变形(条件变形)"的边界条件 ②准确识别题目中隐含的约束(定义域、参数范围),避免机械套用运算规则导致漏解或增解 |
五、教学资源与准备
教师准备:
- 多媒体课件一份,含习题5原题、两道变式题、三组预置典型错误解法(每题一屏);
- 学习任务单(每人一份),任务单上印有"解题主线思维导图"半成品,以及"辨析栏""收获栏";
- 投影仪或实物展台,用于展示学生典型解法与错误案例。
学生准备:
- 课前复习分式方程的定义域概念、一元二次方程根的判别式;
- 准备随堂本和红黑双色笔(黑色书写,红色标注"约束条件"与"检验步骤")。
六、教学过程(总时长 45 分钟)
环节1:创设情境(激活已有经验,引发认知需求)
时长: 5分钟
教师活动:
教师开场:"同学们,这节课我们一起来解剖一道'含参分式方程'——就是我们手头的习题5。给大家1分钟,只看不写,边看边想三个问题:题目在问什么?已知什么?要求什么?"随即在大屏幕上呈现习题5原题:
已知关于 的方程 (其中 为实数),当 取何值时,方程有且仅有一个实数解?
学生浏览后,教师请一名学生口头转述题意,并在黑板左侧写下关键词:含参分式方程 | 求 | 有且仅有一个实数解。教师追问:"'有且仅有一个'用生活的话怎么说?"预设学生回答:"就是方程的解只有一个,不多也不少。"教师点头:"就像全班45人,只有1个人举手,叫'唯一'。"
教师继续提问:"拿到一个分式方程,你的第一反应通常是什么?"学生答:"去分母。"教师追问:"去分母之前,需不需要先想一想这个方程里 有没有不能取的值?"由此引出定义域意识。教师板书要点:分母不为零 → 且 ,并提醒:"这个小小的条件,是今天全节课的'守门员'。"
学生活动:
学生快速浏览题目,一名学生转述:"已知一个关于 的分式方程里面还有一个字母 ,要求 等于多少时,方程只有一个实数根。"另一名学生主动补充:"要先看分母, 不能等于0也不能等于1,因为 ,这两个数会让分母变成0。"教师追问"你为什么会想到这一步?"该生回答:"因为分式方程的分母不能为零,我以前解分式方程就漏写过这个,后来解出增根了。"其余学生在任务单上记下 且 。
设计意图: 通过"快速浏览→口头转述→定义域唤醒"三个动作,激活学生已有的分式方程求解经验,同时暴露"想去分母"的惯性思维。明确告诉学生今天不是做一道新题,而是研究一类问题的"解题宪法"——约束条件,为后续探究埋下认知需求。
环节2:探究新知(经历概念/法则的形成过程)
时长: 12分钟
教师活动:
教师引导分步拆解:"第一步,先看分母 ,能因式分解吗?"学生齐答:。教师板书,并问:"现在请你观察,方程左边两项的公分母是什么?"学生答:。教师示范规范书写:
两边同乘 ,注意写清依据:
整理得:
教师放慢语速追问三个层次的问题:"第一问: 这一步,为什么是 ,而不是别的?"学生答:"第一项 乘 约去 后剩 。"教师肯定。"第二问:两边同乘 ,这是恒等变形吗?"学生迟疑,教师引导:"注意,我们的条件是 、。在这个条件下,两边乘同一个非零式子,方程的解集不变,这叫同解变形;没有这个条件,就不能随便乘。所以它是'有条件才成立的变形',也就是我们说的条件变形。而把 移项合并成 ,每一步都是恒等变形。这两种变形的区别,是本课最关键的考点。"教师板书:
- 同解变形(条件变形):去分母、两边同乘含未知数式子 → 必须注明定义域
- 恒等变形:移项、合并、展开 → 可逆,不产生增根
"第三问,最关键的问题来了:原方程'有且仅有一个实数解',一定等价于整式方程①'有且仅有一个实数解'吗?"不少学生点头。教师不急于给答案,布置分组讨论2分钟。
学生活动:
学生分组讨论后,一名代表汇报:"不一定。整式方程如果有两个根,可能其中一个是增根,比如 ,剔掉以后原方程就只有一个解了;反过来,整式方程只有一个根,如果它恰好是增根,原方程反而没有解。"教师追问:"还有没有更一般的情况?"另一名学生补充:"所以原方程的解不是整式方程的解的简单位移,而是整式方程的解里面,删掉定义域外的点,剩下的才是真解。"教师板书结论:原方程解集 ⊆ 整式方程解集。学生在任务单上补写这个核心关系,并用自己的话在旁边标注:"整式方程的根要一次一个'体检',不在定义域里的统统不要。"
设计意图: 通过分层追问和小组讨论,让学生亲身经历"条件→符号→运算→结论"的完整推理过程。重点不在得出 ,而在让学生理解:去分母不是"想乘就乘",而是"有条件地乘";恒等变形与同解变形的区分,是后续讨论根的个数的逻辑前提。这一环节是本课概念建构的核心,宁可慢,不可赶。
环节3:变式练习(多角度巩固,防止单一思维定势)
时长: 10分钟
教师活动:
教师出示两道变式题,要求学生"先想后算,先说道理再动笔":
变式1:已知关于 的方程 有且仅有一个实数解,求实数 的取值范围。
变式2:已知关于 的方程 在区间 上有且仅有一个实数解,求实数 的取值范围。
学生独立完成后,教师选取一份典型解法投影,并重点讲解变式1的完整过程:
方程定义域为 且 。两边同乘 :
化简:
教师提问:"这是什么方程?需不需要讨论?"学生答:"一次方程,如果 需要单独讨论。"教师继续:
- 当 时,方程化为 ,无解,不符合题意;
- 当 时,解得 。
教师追问:"这个 是不是一定有效?"学生摇头:"要检验它不能是0或2。"于是令 得 ;再令 ,即 ,化简得 ,矛盾,说明 不可能等于2。因此 且 。
教师强调:"注意! 是保证一次方程有解的前提, 是排除增根的前提,两个条件缺一不可。这就是'约束检验'的威力。"
变式2则请学生先口述思路,教师点拨:去分母后整式方程为 ,但问题变成"该方程在 上恰有一个解",需要结合二次函数 的图像分类讨论,如 且根大于1、、一根等于1且另一根大于1等情况。教师说明完整过程留待提高题继续深化。
学生活动:
学生独立完成变式1。预设典型错误:学生在化简后直接写"",漏掉对 的检验。教师巡视发现后,举起该生的本子投影,全班辨析:"当 时, 是原方程的根吗?"学生齐答:"不是,分母为零,是增根。"该生恍然大悟,用红笔补写:" 舍去"。同桌互讲时,一名学生向同伴解释:"变式1比原题简单很多,但陷阱一样:解出来的根要先过定义域这关,不过关就是假的。"做变式2时,有学生困惑:" 能保证在 有唯一解吗?"另一名学生回应:"抛物线开口向上, 说明左边有一个比1小的根,右边有一个比1大的根,所以在右边恰好一个。"教师补充认可这种几何直观解释。
设计意图: 变式1与原题同构但运算更简,目的是把"解方程"的注意力彻底转移到"验根"上;变式2将问题从"全实数集中唯一解"升级为"指定区间内唯一解",打破"唯一解就是判别式为零"的思维定势,引导学生从方程思维过渡到函数图像思维,为学有余力的学生提供攀登支架。
环节4:错误辨析(针对本节课典型易错点)
时长: 8分钟
教师活动:
教师出示三个预置的错误解法,请学生当"小老师"判断对错并说明理由。
错误1:解整式方程 后直接令 ,得 ,解得 ,认为这就是全部答案。
教师问:"错在哪里?漏掉了什么?"学生指出:整式方程有可能有两个不等实根,但其中一个恰是增根,剔除后原方程仍然只有一个解。教师追问:"这道题里的增根可能是谁?"学生说可能是 或 。教师引导验证:把 代入整式方程 ,所以 根本不可能是整式方程的根,也就不能成为增根;把 代入得 ,即当 时, 是整式方程的根,而是增根。此时两根分别为 和 ,剔除 后原方程恰有唯一解 。因此 也是符合条件的答案。错误1只取了判别式为零的情形,漏掉了"增根帮原方程减出一个唯一解"的情形。
错误2:去分母时不写定义域,认为整式方程的所有根都是原方程的根。
教师请学生举反例。学生举例:"如果整式方程两根是 和 ,但原方程分母里有 ,那么 是增根,要删掉,实际只有一个解 。"教师总结:"不写定义域,相当于放纵'假根'混进队伍。"
错误3:直接写"原方程有且仅有一个实数解 ⇔ 整式方程有且仅有一个实数解"。
学生辨析后,教师给出正确结论:原方程的解集是整式方程解集在定义域内的部分,因此要分两类讨论——整式方程判别式为零且重根在定义域内;或判别式大于零且两根中恰有一个是增根。最终本题完整答案为 或 。教师将三组错误贴在黑板对应位置,要求学生在任务单'辨析栏'里写出每种错误的一句话病根。
学生活动:
学生逐条辨析并记录。预设学生表述:"错误1的病根是只盯着判别式,忘了增根可以删除多余的根;错误2的病根是解方程不先立规矩,等算完了才想起来定义域;错误3的病根是把原方程和整式方程看成完全一样,实际上原方程的解集是整式方程解集的'真子集'。"一名学生主动举反例:"若整式方程两根为 和 ,原方程分母为 ,则实际上只有 一个解。"同桌互问互答复述修正后的完整答案,教师抽一名后进生回答"为什么 也算",该生说:"因为整式方程有两个根 1 和 2,但1是假根,删掉以后真的只剩一个。"教师点头肯定。
设计意图: 通过"判断对错—说明理由—举反例—复述修正"四步,对典型易错点进行前置干预。错误1、3针对"等价性误判",错误2针对"定义域遗忘",均指向本课难点。学生在辨析中要主动调用刚建立的概念框架,而不是被动听讲,这样形成的认识才可迁移。
环节5:总结提升(建构知识结构,梳理思想方法)
时长: 6分钟
教师活动:
教师引导回顾:"从条件到结论,我们经历了哪几个关键步骤?请用四个字概括每一步。"学生边说,教师边在黑板上归纳:
- 先定域:写出 、;
- 后化简:去分母化为整式方程;
- 再验根:逐个检验整式方程的根是否在定义域内;
- 不重不漏:分类讨论时考虑判别式为零与增根剔除两类情形。
教师追问:"今天这堂课,你认为最重要的一个观念转变是什么?"预设学生答:"不能把解分式方程当成纯粹的符号操作,每一步都要问一句'这样变还是同一个方程吗?'"教师总结思想方法:化归思想(分式化整式)、分类讨论思想(判别式与增根情形)、批判性检验意识(对运算结果保持警惕)。最后请全班齐读板书中央的十字口诀:"先定域,后化简,再验根,不重不漏。"
学生活动:
学生两人一组,向同桌完整复述本节课解题思路与易错点。抽一名学生全班分享:"解这道题就像筛沙子——先划一个范围(定义域),然后把整式方程的根铲进来,最后把范围外的沙子(增根)筛出去,剩下几个是真的,答案就清楚了。"另一名学生补充:"我原来以为唯一解就只有 ,今天明白了增根也会帮忙'删'掉多余的根。"教师在学生分享后带领全班鼓掌,并引导学生在任务单上完成思维导图补全。
设计意图: 通过结构化板书和口头复述,将零散经验升华为可迁移的解题策略。让中等生用类比语言(筛沙子)表达抽象过程,既巩固理解层级目标,又为后续学习更复杂的含参方程与函数零点问题提供方法脚手架。
环节6:作业设计(分层布置,控制时长)
时长: 4分钟
教师活动:
教师布置分层作业,投影展示并逐条说明:
基础题(必做): 已知关于 的方程 有且仅有一个实数解,求 的取值范围。要求:第一步先在算式旁写出定义域;每一步变形后面用括号标注依据(如"两边同乘 ,条件 且 ");最后把整式方程的根逐个回代检验。预估用时10分钟。
教师特别提醒:"这道题和我上课讲的题型很像,但增根的位置变了,大家要自己判断哪一个是'假根',不能照抄原题答案。"
提高题(选做): 将习题5原方程中的常数2改为参数 ,即 ,研究 在不同取值下,方程"有且仅有一个实数解"时 需满足的条件。要求先写出 的分类标准,再逐类讨论,并用一组具体数值验证你的结论。预估用时10分钟。
教师说明评价方式:"下节课先同桌互讲基础题的思路,我抽两位同学上台展示'如何验根';选做提高题的同学把完整讨论过程写在任务单背面,我会逐一阅读并批注。"
学生活动:
学生记录作业要求,有学生追问:"提高题里的 是题目给的常量还是变量?"教师回应:" 是一个参数,你和 一样是'客人'。先把 分成几类,再分别讨论 满足什么条件。"该生点头。另一名学生表示选择做提高题,理由是想看看"参数多了一个,增根会不会也多一个"。学生在任务单"收获与疑问"栏写下自己的问题,例如"如果分母里还有一个因式,判断增根的方法是否一样?"教师收齐任务单,快速浏览,作为下节课学情依据。
设计意图: 分层作业兼顾两端分化:基础题为必做,重点练"定义域→化简→验根"的完整流程,书面要求写依据,实为把课堂上的口头解释转化为文字表达;提高题供学有余力者挑战,将单一参数拓展为双参数讨论,为后续参数问题复习奠基。两题合计约20分钟,控制总量、提升质量,符合"双减"对作业时长与品质的要求。
七、板书设计
| 板书区域 | 内容要点 |
|---|---|
| 中央主题 | 习题5:含参分式方程有且仅有一个实数解 |
| 左分支1 · 条件转化 | 定义域: 且 ;去分母 → |
| 中分支2 · 符号运算 | 恒等变形(可逆);同解变形(须满足定义域条件才可逆) |
| 右分支3 · 约束检验 | 增根来源:( 时出现); 不可能是整式方程的根 |
| 例题区 | 原题答案: 或 ;变式1: 且 |
| 警示栏 | 原方程解集 ⊆ 整式方程解集;先定域 → 后化简 → 再验根 |
| 总结栏 | 化归思想 · 分类讨论 · 批判性检验 |
八、作业设计
基础作业(必做):
- 已知关于 的方程 有且仅有一个实数解,求实数 的取值范围。 要求:先写定义域;每一步变形用文字标注依据;最后将整式方程的根逐个回代检验。 (参考答案提示:定义域 且 ;去分母后得 ;需考虑判别式为零且重根非增根,以及 为增根时 的情形,答案为 或 。) 预估用时:10分钟
拓展作业(选做):
- 将习题5原方程化为 ,其中 为参数。研究 在不同取值下,方程"有且仅有一个实数解"时 需要满足的条件。 要求:先按 的不同取值分类,再逐类讨论 ;最后取一组具体数值代入验证你的结论。 (参考方向:去分母后得 ;需讨论 、、 等情形下增根与根个数的变化。) 预估用时:10分钟
合计预估时长:20分钟(基础10分钟 + 拓展10分钟,拓展为选做;总量适中,注重书写质量与思维表达)
九、核心公式与定理速查表
| 序号 | 公式/定理名称 | LaTeX 表达式 | 适用范围 |
|---|---|---|---|
| 01 | 分式方程定义域约束 | 且 | 分式方程求解前必须确定 |
| 02 | 去分母同解变形 | 分式方程化为整式方程 | |
| 03 | 一元二次方程判别式 | 判定整式方程根的情况 | |
| 04 | 求根公式 | 直接求整式方程的根 | |
| 05 | 韦达定理 | , | 已知一根求另一根、讨论根的分布 |
| 06 | 增根回代检验 | 若 使原分式方程分母为零,则 为增根,须剔除 | 解分式方程后的必需步骤 |
| 07 | 二次函数区间唯一零点 | 在 上有唯一零点时,需讨论 、、一根等于1且另一根大于1等情形 | 含参方程在指定区间有唯一解 |
十、教学反思模板(课后填写)
目标达成情况:(学生是否达到"理解"层级目标——能否用自己的话解释等价变形、区分增根来源、举例说明参数对解数的影响)
学生参与情况:(中等生是否能在分组讨论中完整发言;后进生是否在错误辨析环节找到并修正自己的错误;优等生是否在变式2中提出新的分类思路)
教学调整记录:(本节课哪些追问引发了深度思考;哪些预设错误学生一眼识破,可适当替换;作业反馈中暴露出的共性问题)
下节课改进方向:(若基础题正确率偏低,需增设一组"判断增根来源"的专项口答练习;若提高题思路完整者较少,可改为课堂讨论题再次分解示范)
本教案由 BestTeach AI 辅助生成,依据《人工智能生成合成内容标识办法》(国信办通字〔2025〕2号)第四条标识。教师应独立审核修改后使用。
常见问题
高三数学《习题5》的教学目标是什么?
本教案依据教育部2017年版(2020年修订)普通高中课程方案,从知识技能、过程方法、核心素养三维度设定习题5的可观测教学目标,完整目标见教案正文「教学目标」部分。
《习题5》这节课的教学重点和难点是什么?
教案正文「教学重点」「教学难点」部分针对习题5给出了具体的重难点分析与突破策略,结合高三学生认知特征设计。
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