资源简介 9.4向量应用 (教学方式:拓展融通课——习题讲评式教学)[课时目标]1.掌握用向量法解决平面几何问题的方法.2.能掌握用向量知识研究物理问题的一般思路与方法.题型(一) 平面向量在物理中的应用[例1] 如图,一条河两岸平行,河的宽度AC= km,一艘船从河边的A点出发到达对岸的B点,船只在河内行驶的路程AB=2 km,行驶时间为0.2 h.已知船在静水中的速度v1的大小为|v1|,水流的速度v2的大小为|v2|=2 km/h.求:(1)|v1|;(2)船在静水中的速度v1与水流速度v2夹角的余弦值.听课记录:|思|维|建|模| 向量方法解决物理问题的步骤 [针对训练]1.设作用于同一点的三个力F1,F2,F3处于平衡状态,若|F1|=1,|F2|=2,且F1与F2的夹角为,如图所示.(1)求F3的大小;(2)求F2与F3的夹角.题型(二) 向量在平面几何证明中的应用[例2] 如图所示,在正方形ABCD中,E,F分别是AB,BC的中点.求证:AF⊥DE.听课记录: |思|维|建|模|平面几何中利用向量证明的常见问题及方法(1)常见的利用向量证明的问题①利用共线向量定理证明线段平行或点共线;②利用向量的模证明线段相等;③利用向量的数量积为0证明线段垂直.(2)常用的两个方法①基向量法:选取已知的不共线的两个向量作为基向量,用基向量表示相关向量,转化为基向量之间的向量运算进行证明.②坐标法:先建立直角坐标系,表示出点、向量的坐标,利用坐标运算进行证明. [针对训练]2.如图,已知AD,BE,CF是△ABC的三条高,且交于点O,DG⊥BE于G,DH⊥CF于H.求证:HG∥EF.题型(三) 利用平面向量求几何中的长度问题[例3] 已知Rt△ABC中,∠C=90°,设AC=m,BC=n.(1)若D为AB的中点,求证:CD=AB;(2)若E为CD的中点,连接AE并延长交BC于F,求AF的长度(用m,n表示).听课记录: |思|维|建|模|利用向量法解决长度问题的策略向量法求平面几何中的长度问题,即向量长度的求解.一是利用图形特点选择基底,向向量的数量积转化,用公式|a|2=a2求解;二是建立坐标系,确定相应向量的坐标,代入公式求解.若a=(x,y),则|a|=. [针对训练]3.如图,在平行四边形ABCD中,AD=1,AB=2,对角线BD=2,求对角线AC的长.9.4 向量应用[例1] 解:(1)因为船只在河内行驶的路程AB=2 km,行驶时间为0.2 h,所以船只沿AB方向的速度为|v|==10 km/h.由AC= km,AB=2 km,根据勾股定理可得BC==1 km,所以∠BAC=30°,即=60°.由v=v1+v2,得v1=v-v2,所以|v1|====2.(2)因为v=v1+v2,所以v2=(v1+v2)2,即100=(2)2+2×2×2cos+22,解得cos=.即船在静水中的速度v1与水流速度v2夹角的余弦值为.[针对训练]1.解:(1)由题意|F3|=|F1+F2|,因为|F1|=1,|F2|=2,且F1与F2的夹角为,所以|F3|=|F1+F2|==.(2)设F2与F3的夹角为θ,因为F1=-(F2+F3),两边平方得1=4+3+2×2×cos θ,所以cos θ=-.所以θ=.[例2] 证明:法一 设=a,=b,则|a|=|b|,a·b=0.又=+=-a+b,=+=b+a,所以·=·=-a2-a·b+b2=-|a|2+|b|2=0.故⊥,即AF⊥DE.法二 如图,建立平面直角坐标系,设正方形的边长为2,则A(0,0),D(0,2),E(1,0),F(2,1),=(2,1),=(1,-2).因为·=(2,1)·(1,-2)=2-2=0,所以⊥,即AF⊥DE.[针对训练]2.证明:∵⊥,⊥,∴∥.设=λ(λ≠0),则=λ.同理=λ.于是=-=λ(-)=λ,∴∥,即HG∥EF.[例3] 解:(1)证明:以C为坐标原点,以边CB,CA所在的直线分别为x轴、y轴建立平面直角坐标系,如图所示,则A(0,m),B(n,0).∵D为AB的中点,∴D.∴||= .∵||=,∴||=||,即CD=AB.(2)∵E为CD的中点,∴E.设F(x,0),则=,=(x,-m).∵A,E,F三点共线,∴设=λ.即(x,-m)=λ,则解得λ=,x=.∴F.∴||= ,即AF= .[针对训练]3.解:设=a,=b,则=a-b,=a+b.∵||=|a-b|====2,∴5-2a·b=4,∴a·b=.又||2=|a+b|2=a2+2a·b+b2=1+4+2a·b=6,∴||=,即AC=.(共41张PPT)9.4向量应用(教学方式:拓展融通课——习题讲评式教学)课时目标1.掌握用向量法解决平面几何问题的方法.2.能掌握用向量知识研究物理问题的一般思路与方法.CONTENTS目录123题型(一) 平面向量在物理中的应用题型(二) 向量在平面几何证明中的应用题型(三) 利用平面向量求几何中的长度问题4课时跟踪检测题型(一) 平面向量在物理中的应用01[例1] 如图,一条河两岸平行,河的宽度AC= km,一艘船从河边的A点出发到达对岸的B点,船只在河内行驶的路程AB=2 km,行驶时间为0.2 h.已知船在静水中的速度v1的大小为|v1|,水流的速度v2的大小为|v2|=2 km/h.求:(1)|v1|;解:因为船只在河内行驶的路程AB=2 km,行驶时间为0.2 h,所以船只沿AB方向的速度为|v|==10 km/h.由AC= km,AB=2 km,根据勾股定理可得BC==1 km,所以∠BAC=30°,即=60°.由v=v1+v2,得v1=v-v2,所以|v1|====2.(2)船在静水中的速度v1与水流速度v2夹角的余弦值.解:因为v=v1+v2,所以v2=(v1+v2)2,即100=(2)2+2×2×2cos+22,解得cos=.即船在静水中的速度v1与水流速度v2夹角的余弦值为.|思|维|建|模|向量方法解决物理问题的步骤针对训练1.设作用于同一点的三个力F1,F2,F3处于平衡状态,若|F1|=1,|F2|=2,且F1与F2的夹角为,如图所示.(1)求F3的大小;解:由题意|F3|=|F1+F2|,因为|F1|=1,|F2|=2,且F1与F2的夹角为,所以|F3|=|F1+F2|==.(2)求F2与F3的夹角.解:设F2与F3的夹角为θ,因为F1=-(F2+F3),两边平方得1=4+3+2×2×cos θ,所以cos θ=-.所以θ=.题型(二) 向量在平面几何证明中的应用02[例2] 如图所示,在正方形ABCD中,E,F分别是AB,BC的中点.求证:AF⊥DE.证明:法一 设=a,=b,则|a|=|b|,a·b=0.又=+=-a+b,=+=b+a,所以·=·=-a2-a·b+b2=-|a|2+|b|2=0.故⊥,即AF⊥DE.法二 如图,建立平面直角坐标系,设正方形的边长为2,则A(0,0),D(0,2),E(1,0),F(2,1),=(2,1),=(1,-2).因为·=(2,1)·(1,-2)=2-2=0,所以⊥,即AF⊥DE.|思|维|建|模|平面几何中利用向量证明的常见问题及方法(1)常见的利用向量证明的问题①利用共线向量定理证明线段平行或点共线;②利用向量的模证明线段相等;③利用向量的数量积为0证明线段垂直.(2)常用的两个方法①基向量法:选取已知的不共线的两个向量作为基向量,用基向量表示相关向量,转化为基向量之间的向量运算进行证明.②坐标法:先建立直角坐标系,表示出点、向量的坐标,利用坐标运算进行证明.针对训练2.如图,已知AD,BE,CF是△ABC的三条高,且交于点O,DG⊥BE于G,DH⊥CF于H.求证:HG∥EF.证明:∵⊥,⊥,∴∥.设=λ(λ≠0),则=λ.同理=λ.于是=-=λ(-)=λ,∴∥,即HG∥EF.题型(三) 利用平面向量求几何中的长度问题03[例3] 已知Rt△ABC中,∠C=90°,设AC=m,BC=n.(1)若D为AB的中点,求证:CD=AB;解:(1)证明:以C为坐标原点,以边CB,CA所在的直线分别为x轴、y轴建立平面直角坐标系,如图所示,则A(0,m),B(n,0).∵D为AB的中点,∴D.∴||= .∵||=,∴||=||,即CD=AB.(2)若E为CD的中点,连接AE并延长交BC于F,求AF的长度(用m,n表示).解:∵E为CD的中点,∴E.设F(x,0),则=,=(x,-m).∵A,E,F三点共线,∴设=λ.即(x,-m)=λ,则解得λ=,x=.∴F.∴||= ,即AF= .|思|维|建|模|利用向量法解决长度问题的策略向量法求平面几何中的长度问题,即向量长度的求解.一是利用图形特点选择基底,向向量的数量积转化,用公式|a|2=a2求解;二是建立坐标系,确定相应向量的坐标,代入公式求解.若a=(x,y),则|a|=.针对训练3.如图,在平行四边形ABCD中,AD=1,AB=2,对角线BD=2,求对角线AC的长.解:设=a,=b,则=a-b,=a+b.∵||=|a-b|====2,∴5-2a·b=4,∴a·b=.又||2=|a+b|2=a2+2a·b+b2=1+4+2a·b=6,∴||=,即AC=.课时跟踪检测04134567891011121314152A级——达标评价1.某人骑自行车的速度为v1,风速为v2,则逆风行驶的速度为( )A.v1-v2 B.v1+v2C.|v1|-|v2| D.解析:由向量加法法则可知,人骑自行车逆风行驶的速度为v1+v2.√1567891011121314152342.已知平面内作用于点O的三个力f1,f2,f3,且它们的合力为0,则三个力的分布图可能是 ( )解析:因为f1+f2=-f3,所以f1与f2的合力与f3方向相反,长度相等,则由平行四边形法则可知,只有D项满足.故选D.√1567891011121314153423.共点力F1=(lg 2,lg 2),F2=(lg 5,lg 2)作用在物体M上,产生位移s=(2lg 5,1),则共点力对物体做的功W为 ( )A.lg 2 B.lg 5C.1 D.2解析:因为F1+F2=(1,2lg 2),所以W=(F1+F2)·s=(1,2lg 2)·(2lg 5,1)=2lg 5+2lg 2=2.√1567891011121314153424.在四边形ABCD中,若+=0,·=0,则四边形为( )A.平行四边形 B.矩形C.等腰梯形 D.菱形解析:由题可知∥,||=||,所以四边形ABCD是平行四边形.又⊥,故四边形为菱形.√1567891011121314153425.如图,BC,DE是半径为1的圆O的两条直径,=2,则·的值是( )A.- B.-C.- D.-解析:因为=+,=+,且=-,所以·=(+)·(+)=-=-1=-.√1567891011121314153426.坐标平面内一只小蚂蚁以速度v=(1,2)从点A(4,6)处移动到点B(7,12)处,其所用时间长短为 . 解析:由题意得,速度的大小为|v|==,又||==3,故所用时间t==3.31567891011121314153427.已知直角梯形ABCD中,AB⊥AD,AB=2,DC=1,AB∥DC,则当AC⊥BC时,AD= .1解析:建立如图所示的平面直角坐标系,则A(0,0),B(2,0).设AD=a,则C(1,a),=(1,a),=(-1,a).因为AC⊥BC,所以⊥.所以·=-1+a2=0,解得a=1(舍负).1567891011121314153428.如图,在矩形ABCD中,AB=2,BC=2,点E为BC的中点,点F在边CD上,若·=2,则·的值是 .2解析:建立如图所示的坐标系,设DF=x,由图可得A(0,0),B(2,0),E(2,),F(x,2),·=(2,0)·(x,2)=2x=2,即有x=1.即F(1,2),=(-1,2),则·=(2,)·(-1,2)=2×(-1)+×2=-2+4=2.1567891011121314153429.(10分)已知两个力F1=5i+3j,F2=-2i+j,F1,F2作用于同一质点,使该质点从点A(8,0)移动到点B(20,15)(其中i,j分别是x轴正方向、y轴正方向上的单位向量,力的单位:N,位移的单位:m).试求:(1)F1,F2分别对质点所做的功;解:根据题意,F1=5i+3j=(5,3),F2=-2i+j=(-2,1),=(12,15),故F1对该质点做的功W1=F1·=60+45=105(J);F2对该质点做的功W2=F2·=-24+15=-9(J).156789101112131415342(2)F1,F2的合力F对质点所做的功.解:根据题意,F1,F2的合力F=F1+F2=(3,4),故F1,F2的合力F对该质点做的功W=F·=3×12+4×15=96(J).15678910111213141534210.(10分)已知四边形ABCD是菱形,AC和BD是它的两条对角线.利用向量方法证明:AC⊥BD.证明:法一 因为=+,=-,所以·=(+)·(-)=||2-||2=0.所以⊥,即AC⊥BD.法二 以B为原点,BC所在直线为x轴,建立平面直角坐标系,则B(0,0),设A(a,b),C(c,0),则由|AB|=|BC|,得a2+b2=c2.因为=-=(c,0)-(a,b)=(c-a,-b),=+=(a,b)+(c,0)=(c+a,b),所以·=c2-a2-b2=0.所以⊥,即AC⊥BD.156789101112131415342B级——重点培优11.在梯形ABCD中,∥,⊥,||=2,||=2||.若点P在线段BC上,则|+3|的最小值是( )A. B.4C. D.6√156789101112131415342解析:如图所示,以B为原点,为x轴正方向,为y轴正方向建立平面直角坐标系.则B(0,0),A(0,2),C(2d,0),D(d,2),P(p,0)(0≤p≤2d),所以=(2d-p,0),=(d-p,2).所以+3=(5d-4p,6).所以|+3|=≥6(当且仅当5d=4p时等号成立).所以|+3|的最小值是6.故选D.15678910111213141534212.若非零向量与满足·=0,且·=,则△ABC为( )A.三边均不等的三角形B.直角三角形C.底边和腰不相等的等腰三角形D.等边三角形√156789101112131415342解析:∵·=0,∴A的角平分线与BC垂直.∴AB=AC.∵cos A=·=,∴∠A=30°,则△ABC是顶角为30°的等腰三角形,故选C.15678910111213141534213.已知=a+b,=a-2b,|a|=2|b|=2,a,b的夹角为,则三角形ABC的BC边上中线的长为 . 解析:设D为BC的中点,则2=+,所以(2)2=(+)2.所以4=(2a-b)2.所以||===.15678910111213141534214.(10分)(1)已知某人在静水中游泳的速度为4 km/h,河水的流速为4 km/h,现此人在河中游泳.如果他垂直游向河对岸,那么他实际沿什么方向前进 实际前进的速度为多少 解:如图1,设此人在静水中游泳的速度为,水流的速度为,以OA,OB为邻边作平行四边形OACB,则此人的实际速度为+=.由题意,⊥且||=4,||=4,所以||==8.在Rt△OAC中,tan∠AOC==,所以∠AOC=60°.故此人沿与河岸成60°的夹角顺着水流的方向前进,速度大小为8 km/h.156789101112131415342(2)在 ABCD中,已知AD=1,AB=2,对角线BD=2,求对角线AC的长.解:如图2,设=a,=b,则|a|=2,|b|=1,从而=a-b,所以=(a-b)2=a2-2a·b+b2,即4=5-2a·b.所以a·b=.又=a+b,所以=(a+b)2=a2+2a·b+b2=5+1=6.所以||=,即对角线AC的长为.15678910111213141534215.(12分)如图,在正方形ABCD中,P是对角线BD上的一点,四边形PECF是矩形,用向量证明:PA⊥EF.证明:设正方形边长为a,由于P是对角线BD上的一点,可设=λ(0≤λ≤1).则=-=-λ=-λ(+)=(1-λ)-λ.又因为=-=(1-λ)-λ,所以·=[(1-λ)-λ]·[(1-λ)-λ]=(1-λ)2·-(1-λ)λ·-λ(1-λ)·+λ2·=-λ(1-λ)a2+λ(1-λ)a2=0.因此⊥,故PA⊥EF.课时跟踪检测(十二) 向量应用(满分100分,A级选填小题每题5分,B级选填小题每题6分)A级——达标评价1.某人骑自行车的速度为v1,风速为v2,则逆风行驶的速度为 ( )A.v1-v2 B.v1+v2C.|v1|-|v2| D.2.已知平面内作用于点O的三个力f1,f2,f3,且它们的合力为0,则三个力的分布图可能是 ( )3.共点力F1=(lg 2,lg 2),F2=(lg 5,lg 2)作用在物体M上,产生位移s=(2lg 5,1),则共点力对物体做的功W为 ( )A.lg 2 B.lg 5C.1 D.24.在四边形ABCD中,若+=0,·=0,则四边形为 ( )A.平行四边形 B.矩形C.等腰梯形 D.菱形5.如图,BC,DE是半径为1的圆O的两条直径,=2,则·的值是 ( )A.- B.-C.- D.-6.坐标平面内一只小蚂蚁以速度v=(1,2)从点A(4,6)处移动到点B(7,12)处,其所用时间长短为 . 7.已知直角梯形ABCD中,AB⊥AD,AB=2,DC=1,AB∥DC,则当AC⊥BC时,AD= . 8.如图,在矩形ABCD中,AB=2,BC=2,点E为BC的中点,点F在边CD上,若·=2,则·的值是 . 9.(10分)已知两个力F1=5i+3j,F2=-2i+j,F1,F2作用于同一质点,使该质点从点A(8,0)移动到点B(20,15)(其中i,j分别是x轴正方向、y轴正方向上的单位向量,力的单位:N,位移的单位:m).试求:(1)F1,F2分别对质点所做的功;(2)F1,F2的合力F对质点所做的功.10.(10分)已知四边形ABCD是菱形,AC和BD是它的两条对角线.利用向量方法证明:AC⊥BD.B级——重点培优11.在梯形ABCD中,∥,⊥,||=2,||=2||.若点P在线段BC上,则|+3|的最小值是 ( )A. B.4C. D.612.若非零向量与满足·=0,且·=,则△ABC为 ( )A.三边均不等的三角形B.直角三角形C.底边和腰不相等的等腰三角形D.等边三角形13.已知=a+b,=a-2b,|a|=2|b|=2,a,b的夹角为,则三角形ABC的BC边上中线的长为 . 14.(10分)(1)已知某人在静水中游泳的速度为4 km/h,河水的流速为4 km/h,现此人在河中游泳.如果他垂直游向河对岸,那么他实际沿什么方向前进 实际前进的速度为多少 (2)在 ABCD中,已知AD=1,AB=2,对角线BD=2,求对角线AC的长.15.(12分)如图,在正方形ABCD中,P是对角线BD上的一点,四边形PECF是矩形,用向量证明:PA⊥EF.课时跟踪检测(十二)1.选B 由向量加法法则可知,人骑自行车逆风行驶的速度为v1+v2.2.选D 因为f1+f2=-f3,所以f1与f2的合力与f3方向相反,长度相等,则由平行四边形法则可知,只有D项满足.故选D.3.选D 因为F1+F2=(1,2lg 2),所以W=(F1+F2)·s=(1,2lg 2)·(2lg 5,1)=2lg 5+2lg 2=2.4.选D 由题可知∥,||=||,所以四边形ABCD是平行四边形.又⊥,故四边形为菱形.5.选B 因为=+,=+,且=-,所以·=(+)·(+)=2-2=-1=-.6.解析:由题意得,速度的大小为|v|==,又||==3,故所用时间t==3.答案:37.解析:建立如图所示的平面直角坐标系,则A(0,0),B(2,0).设AD=a,则C(1,a),=(1,a),=(-1,a).因为AC⊥BC,所以⊥.所以·=-1+a2=0,解得a=1(舍负).答案:18.解析:建立如图所示的坐标系,设DF=x,由图可得A(0,0),B(2,0),E(2,),F(x,2),·=(2,0)·(x,2)=2x=2,即有x=1.即F(1,2),=(-1,2),则·=(2,)·(-1,2)=2×(-1)+×2=-2+4=2.答案:29.解:(1)根据题意,F1=5i+3j=(5,3),F2=-2i+j=(-2,1),=(12,15),故F1对该质点做的功W1=F1·=60+45=105(J);F2对该质点做的功W2=F2·=-24+15=-9(J).(2)根据题意,F1,F2的合力F=F1+F2=(3,4),故F1,F2的合力F对该质点做的功W=F·=3×12+4×15=96(J).10.证明:法一 因为=+,=-,所以·=(+)·(-)=||2-||2=0.所以⊥,即AC⊥BD.法二 以B为原点,BC所在直线为x轴,建立平面直角坐标系,则B(0,0),设A(a,b),C(c,0),则由|AB|=|BC|,得a2+b2=c2.因为=-=(c,0)-(a,b)=(c-a,-b),=+=(a,b)+(c,0)=(c+a,b),所以·=c2-a2-b2=0.所以⊥,即AC⊥BD.11.选D 如图所示,以B为原点,为x轴正方向,为y轴正方向建立平面直角坐标系.则B(0,0),A(0,2),C(2d,0),D(d,2),P(p,0)(0≤p≤2d),所以=(2d-p,0),=(d-p,2).所以+3=(5d-4p,6).所以|+3|=≥6(当且仅当5d=4p时等号成立).所以|+3|的最小值是6.故选D.12.选C ∵·=0,∴A的角平分线与BC垂直.∴AB=AC.∵cos A=·=,∴∠A=30°,则△ABC是顶角为30°的等腰三角形,故选C.13.解析:设D为BC的中点,则2=+,所以(2)2=(+)2.所以4||2=(2a-b)2.所以||===.答案:14.解:(1)如图1,设此人在静水中游泳的速度为,水流的速度为,以OA,OB为邻边作平行四边形OACB,则此人的实际速度为+=.由题意,⊥且||=4,||=4,所以||==8.在Rt△OAC中,tan∠AOC==,所以∠AOC=60°.故此人沿与河岸成60°的夹角顺着水流的方向前进,速度大小为8 km/h.(2)如图2,设=a,=b,则|a|=2,|b|=1,从而=a-b,所以2=(a-b)2=a2-2a·b+b2,即4=5-2a·b.所以a·b=.又=a+b,所以2=(a+b)2=a2+2a·b+b2=5+1=6.所以||=,即对角线AC的长为.15.证明:设正方形边长为a,由于P是对角线BD上的一点,可设=λ(0≤λ≤1).则=-=-λ=-λ(+)=(1-λ)-λ.又因为=-=(1-λ)-λ,所以·=[(1-λ)-λ]·[(1-λ)·-λ]=(1-λ)2·-(1-λ)·λ·-λ(1-λ)·+λ2·=-λ(1-λ)a2+λ(1-λ)a2=0.因此⊥,故PA⊥EF. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 9.4 向量应用.docx 9.4 向量应用.pptx 课时跟踪检测(十二) 向量应用.docx