原创八:认识无理数

记北师版八上数学教材第二章第一节《认识无理数》

课本上将本课内容分为两个课时,第一课时主要是感受无理数的必要性和广泛性;第二课时主要是研究无理数的小数表示,感受无限不循环。

实际教学中,笔者从知识的完整性、系统性出发,将习题删减,把两课时合为一课时,同时把下一节《平方根》部分内容前置。课堂上从存在、表示、数值、历史、常见类型五个方面对无理数进行了探究。

一、教学目标

认识无理数,在探究过程中感受无理数的存在性、无限不循环性,学会无理数的表示和常见类型,了解无理数的命名历史。

二、教学重难点

重点:感受理数的存在性和无限不循环。

难点:通过夹逼法把无理数表示成小数形式

三、教学流程

1.拼图,发现新数

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学生将两个面积为1的正方形正方形剪拼,得到一个面积为2的大正方形。那么这个大正方形的边长是多少呢?把这个实际问题抽象成数学问题:两直角边长为的直角三角形,它的斜边是多少?学生感觉一时找不到这样的数,可根据勾股定理先用“a²=2”来表述,那么a是什么数呢?

回顾学生已经学过的数——有理数,定义为:把整数和分数统称为有理数。有学生提到小数,这里应及时说明我们已经学过的小数和百分数都属于分数。考虑整数的平方还是整数,分数(最简分数)的平方也还是分数。而a²=2 ,a既不是整数(2不是平方数)也不是分数(2不是分数),也就是说a不是有理数,是一种区别于之前所学的“新数”。

2.多维度探究“新数”

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(1)存在性

a²=2中,a不是有理数,同样的,a²=3,a²=5,a²=7……中的a也不是有理数,可以感受到,类似这样的数确实存在,且大量存在。

(2)表示

既然有了上述的“新数”,接下来就需要将这种新数表示出来。这样的设计符合学生的认知规律,且与之前学习新知的顺序一致。“如果一个正方形面积为2, 那么这个正方形的边长就记作√2”。类似的还有√3, √5 等等。

(3)数值

有了√2这种表示,下面要关注的就是√2到底有多大的问题。

易得1<√2<2,学生有两种方法:1<2<4,所以1<√2<2;或观察图形

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在直角三角形中,斜边大于直角边,

两边之和大于第三边,得1<√2<2。

接下来怎样进一步刻画√2的大小呢?

这里引入“夹逼法”——把2夹在中间,步步逼近。

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具体地,在1到2之间,首先用二分法,计算1.5²,2.25>2, 再算1.4²,1.96<2, 因此√2在1.4到1.5之间。再来观察数值,从绝对值的角度讲,1.96比2.25更接近2, 因此√2更接近1.4. 计算1.41²发现<2. 再算1.42²发现>2,于是√2在1241到1.42之间……同理继续。

教师提问:这样的操作可以一直做下去吗?有没有尽头?

学生有困惑,毕竟这样的极限思想是学生首次接触。

教师引导:我们可以感受到用这种“夹逼”的方法,2两边的数字最终都十分靠近2. 然而十分靠近就一定能达到2吗?比如1.9999很接近2, 但是还有1.999……9(一百个、一万个个9),这样的数字更接近2。如果是1.999……9(一亿个,十亿个9,甚至“无数”个9),由于9的个数可以是无数个,对于1.999……9这样的数,它可以无限接近2,但永远不等于2。用夹逼法可以无限逼近,因此√2是一个无限小数。

同时在夹逼的过程中,我们可以感受到小数部分的数字排列是没有规律可循,也没有循环周期的,因此√2是一个无限不循环小数。

我们把 无限不循环小数称为无理数。

出“无理数”定义,书写标题。

(4)“无理数”的名称来由(历史)

事实上,“无理数”不是没有道理的数,而是由于翻译的讹误。原来,“有理数”中的“有理“一词,英文是 Rational,这个词本来有两个含义,其一是“比”,其二是“合理”。按数学上的原义,整数和分数都可以表成两整数之比,“有理数”叫做“比数”是很确切的.但日本学者在十九世纪翻译西方的数学书时,把这个词译成了“有理数”,后来“有理数”和“无理数”这两个词传回中国,长期应用到现在,没法改,也不必改了。

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事实上,有理数的真正定义是:给出整数p,q,q不等于0,分数p/q代表有理数。

常见的分数本身就是p/q的形式,整数可以写成p/1,有限小数易化成分数形式,而对于有限循环小数也可以用如下的方式化成分数形式:

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而√2没法写成p/q的形式,√2是无理数。

(5)常见无理数类型

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参考文献:

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