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这篇文档是针对高中数学课程中“解三角形”的实际应用,特别是距离和高度问题的同步导学案。它强调了如何运用正弦定理、余弦定理等数学工具来解决实际测量问题,旨在提高学生的数学建模意识和解决问题的能力。 在实际应用中,解三角形通常涉及测量不可直接到达的两点之间的距离。例如,对于测量高度问题,如果底部无法直接到达,可以利用正弦定理和余弦定理来计算建筑物顶部或底部到一个可到达的点之间的距离,进而转化成解直角三角形的问题。在这个过程中,理解方位角、方向角、基线的概念至关重要。方位角是从指北方向顺时针转到目标方向的水平角,而方向角则是相对于特定正方向的水平角。基线是测量时选定的基准线,其长度对测量精度有很大影响。 文档中还给出了一个具体例题,涉及测量人员沿直线测量时,如何根据仰角(视线在水平线上方)和俯角(视线在水平线下方)的数据,结合余弦定理来计算塔的高度。解题的关键是将实际问题转化为数学模型,然后利用数学知识逐步求解。 此外,还提供了一个变式应用问题,要求在不同位置测量山的高度。这个问题同样需要利用正弦定理来找出所需的距离,然后计算山高。 总结来说,这部分学习内容的核心知识点包括: 1. 正弦定理和余弦定理的运用,特别是在解决实际测量问题中的距离和高度。 2. 理解并应用方位角、方向角、基线等测量术语。 3. 解决测量底部不可到达的物体高度问题的方法,包括使用正弦定理和余弦定理。 4. 仰角和俯角的概念,以及它们在测量中的作用。 5. 结合平面几何和立体几何知识,以及方程思想,系统地解决相关三角形问题。 通过这些知识点的学习和练习,学生不仅可以掌握数学理论,还能提高将数学应用于实际问题的能力。
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§3 解三角形的实际应用举例
第 1 课时 距离和高度问题
知能目标解读
1.能够运用正弦定理、余弦定理等知识和方法求解不可到达的两点之间的距离.
2.学会处理测量距离、测量高度等解三角形的实际问题.
3.深刻理解三角形的知识在实际中的应用,增强应用数学建模意识,培养自己分析问题
和解决实际问题的能力.
重点难点点拨
重点:分析测量的实际情景,找出解决测量距离的方法.
难点:分析如何运用学过的解三角形知识解决实际问题中距离测量和高度问题.
学习方法指导
1.解三角形应用题的基本思路
解三角形应用题要注意两点:
(1)读懂题意,理解问题的实际背景,明确已知和所求,准确理解应用题中的有关术
语、名称.理清量与量之间的关系.
(2)将三角形的解还原为实际问题,注意实际问题中的单位、近似计算要求.
2.常见应用题型
正弦定理和余弦定理解三角形的常见题型有:测量距离问题、测量高度问题、测量角度
问题、计算面积问题、航海问题、物理问题等.
3.解三角形应用题常见的几种情况
(1)测量从一个可到达的点到一个不可到达的点之间的距离问题,一般可转化为已知
两个角和一条边解三角形的问题,从而得到运用正弦定理去解决的方法.
(2)测量两个不可到达的点之间的距离问题,一般是把求距离转化为应用余弦定理求
三角形的边长的问题.然后把求未知的另外边长问题转化为只有一点不能到达的两点距离测
量问题,然后运用正弦定理解决.
知能自主梳理
实际问题中的名词、术语
1.方位角:从指北方向 时针转到目标方向的水平角.如图(1)所示.
2.方向角:相对于某一正方向(东、西、南、北)的水平角.
① 北偏东 α°,即由指北方向 旋转 α°到达目标方向,如图(2).
② 北偏西 α°,即是由指北方向 旋转 α°到达目标方向.
3.基线:在测量上,我们根据测量的需要适当确定的线段叫做基线 .一般来说,基线越
,测量的精确度越高.
4.测量底部不可到达的建筑物的高度问题,由于底部不可到达,这类问题不能直接用解
三角形的方法解决,但常用 和 ,计算出建筑物顶部或底
部到一个可到达的点之间的距离,然后转化为解直角三角形的 问题 .
5.仰角与俯角:目标方向线(视线)与水平线的夹角中,当目标(视线)在水平线
时,称为仰角,在水平线 时,称为俯角,如图.
[答案] 1.顺
2.顺时针 逆时针
3.长
4.正弦定理 余弦定理
5.上方 下方
思路方法技巧
命题方向 测量高度问题
[例 1] 如图,测量人员沿直线 MNP 的方向测量,测得塔 AB 的仰角分别是∠AMB=
30°,∠ANB=45°∠APB=60°,且 MN=PN=500m,求塔高.
[分析] 解题的关键是读懂立体图形.
[解析] 设 AB 高为 x.
∵AB 垂直于地面,
∴△ABM,△ABN,△ABP 均为直角三角形,
∴BM=x·cot30°=
3
x,BN=x·cot45°=x,
BP=x·cot60°=
3
3
x.
在△MNB 中,由余弦定理,得
BM
2
=MN
2
+BN
2
-2MN·BN·cos∠MNB,
在△PNB 中,由余弦定理,得
BP
2
=NP
2
+BN
2
-2NP·BN·cos∠PNB,
又∵∠BNM 与∠PNB 互补,MN=NP=500,
∴3x
2
=250000+x
2
-2×500x·cos∠MNB, ①
3
1
x
2
=250000+x
2
-2×500x·cos∠PNB, ②
①+②,得
3
10
x
2
=500000+2x
2
,
∴x=250
6
.
答:塔高 250
6
m.
[说明] 在测量高度时,要理解仰角和俯角的概念,区别在于视线在水平线的上方还
是下方,一般步骤是:
① 根据已知条件画出示意图;
② 分析与问题有关的三角形;
③ 运用正、余弦定理,有序地解相关的三角形,逐步求解;
④ 把解出答案还原到实际问题中.
还要注意综合运用平面几何和立体几何知识以及方程的思想.
变式应用 1
如图,在塔底 B 处测得山顶 C 的仰角为 60°,在山顶 C 测得塔顶 A 的俯角为 45°,已
知塔高 AB=20m,求山高 DC(精确到 0.1m).
[分析] 如图,DC 在 Rt△BCD 中,∠DBC=60°,只需求出边 BC 的长,即可求出
DC,而 BC 又在斜三角形 ABC 中,依据条件由正弦定理可求出 BC.
[解析] 由已知条件,得∠DBC=60°,∠ECA=45°,则在△ABC 中,∠ABC=90°-
60°=30°,∠ACB=60°-45°=15°,
∠CAB=180°-(∠ABC+∠ACB)=135°.
在△ABC 中,
15sin135sin
ABBC
.
∴BC=
1320
26
4
1
2
2
20
15sin
135sin
AB
.
在 Rt△CDB 中,CD=BC·sin∠CBD=20(
3
+1)×
2
3
≈47.3.
答:山高约为 47.3m.
命题方向 测量距离问题
[例 2] 要测量河对岸两地 A、B 之间的距离,在岸边选取相距 100
3
米的 C、D 两
点,并测得∠ACB=75°,∠BCD=45°,∠ADC=30°,∠ADB=45°(A、B、C、D 在同一平
面内),求 A、B 两地的距离.
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艳艳点点
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