投針試驗教學(xué)設(shè)計

1、第六章頻率與概率投針試驗河南省第二試驗中學(xué)胡亞麗一、學(xué)生知識狀況分析 通過第6.1節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已認(rèn)識到當(dāng)試驗次數(shù)較大時試驗頻率穩(wěn)定于理論概率，并可據(jù)此估計某一事件發(fā)生的概率，已會用樹狀圖或列表計算兩步試驗的事件的概率. 本節(jié)課討論的問題, 雖然存在理論概率,但其理論計算已經(jīng)超出了義務(wù)教育階段學(xué)生的認(rèn)知水平,學(xué)生將借助試驗?zāi)M獲得其估計值。二、教學(xué)任務(wù)分析本節(jié)選取了一個歷史上較為著名的投針試驗為題材力圖讓學(xué)生通過親身的試驗、統(tǒng)計過程獲得用試驗的方法估計復(fù)雜事件發(fā)生的概率的體驗教學(xué)目標(biāo) 1. 知識與技能目標(biāo)借助大量重復(fù)試驗去感悟試驗頻率穩(wěn)定于理論概率能用試驗的方法估計一些復(fù)雜的隨機事件發(fā)生的概率

2、；2.方法與過程目標(biāo)結(jié)合具體情境，初步感受統(tǒng)計推斷的合理性，進一步體會概率與統(tǒng)計之間的關(guān)系。經(jīng)歷試驗、統(tǒng)計等活動過程，在活動中在活動中促進他們對知識的學(xué)習(xí),進一步發(fā)展學(xué)生合作交流的意識和能力.3情感態(tài)度價值觀培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，提高自身的數(shù)學(xué)交流水平，增強與人合作的精神和解決實際問題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣.發(fā)展辯證思維能力.教學(xué)重點:能用試驗方法估計一些復(fù)雜的隨機事件發(fā)生的概率.教學(xué)難點:借助大量的重復(fù)試驗去感悟試驗頻率穩(wěn)定于理論概率.三、教學(xué)過程分析本節(jié)設(shè)計五個教學(xué)環(huán)節(jié)第一環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課；第二環(huán)節(jié)小組活動探究; 第三環(huán)節(jié)閱讀拓展第四環(huán)節(jié)課堂小結(jié)；第五環(huán)節(jié)布置作業(yè)

3、第一環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課教具準(zhǔn)備:大頭針，圖釘，多媒體演示通過問題串的形式引入新課： 問題：（1）拋圖釘時，圖釘落地有兩種情況，一種是針尖向下（如圖一所示）一種是釘帽向下（如圖二所示），能借助書狀圖或列表分別算出它們的概率嗎？（2）擲一枚圖釘，有幾種結(jié)果?它們是等可能的嗎?（3）怎樣求這一事件的概率呢? 通過問題的形式向?qū)W生明晰：（1）用樹狀圖或列表格的方法計算隨機事件的概率要求試驗出現(xiàn)的各種結(jié)果是等可能的，并且試驗出現(xiàn)的結(jié)果必須是有限個 （2）圖釘落地有“朝天”和“傾斜”兩個可能結(jié)果，但這兩個可能的結(jié)果不是等可能的，也無法知道它們的可能性各是多少.（3）一個試驗，雖然結(jié)果有有限個，但各

4、個結(jié)果出現(xiàn)的可能性不相等，也無法知道它們的可能性各是多少，所以不能用樹狀圖或列表格的方法計算隨機事件的概率只能用用試驗的方法求出其頻率估計其概率. 因為我們知道：當(dāng)試驗次數(shù)很大時，試驗頻率穩(wěn)定于理論概率，并可據(jù)此估計某一事件發(fā)生的概率 第二環(huán)節(jié)：小組活動探究 活動內(nèi)容1：從一定高度落下的圖釘，落地后可能釘尖著地，也可能釘帽著地你估計哪種事件發(fā)生的概率大?活動目的：利用“當(dāng)試驗次數(shù)較大時，試驗頻率穩(wěn)定于理論概率”來估計某一隨機事件發(fā)生的概率 活動方式：小組合作交流，全班匯總試驗數(shù)據(jù)，交流研討 活動工具：形狀、大小完全相同的圖釘 活動步驟：1分組：每組4人2每組每人做20次試驗，根據(jù)試驗結(jié)果，填寫

5、下表的表格：試驗結(jié)果釘尖著地釘帽著地頻數(shù)頻率3根據(jù)上表你認(rèn)為哪種情況的頻率較大? 4分別匯總本小組其中兩人、三人、四人、五人的試驗數(shù)據(jù)，相應(yīng)得到試驗40次、60次、80次、100次時釘帽著地的頻率，填寫下表，并繪制折線統(tǒng)計圖試驗次數(shù)406080100釘帽著地的頻數(shù)釘帽著地的頻率5匯總?cè)喔餍〗M其中一個組兩個組、三個組、四個組的試驗數(shù)據(jù)，相應(yīng)得到試驗100次、200次、300次、400次時釘帽著地的頻率，并繪制折線統(tǒng)計圖 6由折線統(tǒng)計圖，估計釘帽著地的概率 7.將圖釘擲200次，每擲20次，統(tǒng)計一下兩個組同學(xué)“釘帽著地”這一結(jié)果出現(xiàn)的次數(shù)，并算出相應(yīng)的頻率，如下表將統(tǒng)計數(shù)據(jù)(“釘帽著地”的頻率)

6、畫成折線統(tǒng)計圖，看起來更直觀實數(shù)累計次數(shù)出現(xiàn)“頂帽著地”的次數(shù)出現(xiàn)“頂帽著地”的頻率20406080100120140160180200（用excel統(tǒng)計并繪制折線統(tǒng)計圖）從圖中可發(fā)現(xiàn)，“頂帽著地”的頻率開始“擺動”得很厲害，隨著試驗次數(shù)的增加，這個頻率就開始比較穩(wěn)定了。不同的試驗情況（圖釘?shù)男吞?、離地的高度等）可能會影響試驗的數(shù)據(jù)，因此可能在不同的地區(qū)、不同的學(xué)生，做這個試驗會得到不同的“穩(wěn)定值”。筆者曾在教學(xué)活動中完成這個過程，得到頻率在56.5左右擺動 活動效果及注意事項：1.注意學(xué)生的安全.2.圖釘必須從同一個高度自由落下，保證著地時的隨機性和試驗的可重復(fù)操作性；組內(nèi)同學(xué)合作時要進行適

7、當(dāng)?shù)姆止?；體現(xiàn)學(xué)生的自主性，試驗活動以及試驗數(shù)據(jù)的匯總等都可以由學(xué)生白行組織完成；教師認(rèn)真評價學(xué)生合作交流的意識和能力，學(xué)生的思維水平，學(xué)生的動手能力等)第三環(huán)節(jié)：閱讀拓寬活動內(nèi)容：閱讀相關(guān)文章，做投針式驗.活動目的：1.通過學(xué)讀使學(xué)生感受任何一個發(fā)現(xiàn)都凝聚著辛勤的勞動和汗水，培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞精神；給學(xué)生一定的拓展空間，讓學(xué)生體會到有些高深的數(shù)學(xué)中蘊涵的思想極其樸素，從而激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣2. 利用“當(dāng)試驗次數(shù)較大時，試驗頻率穩(wěn)定于理論概率”，并據(jù)此估計針與平行線相交的概率活動方式：小組交流，全班研討的方法 活動過程：利用數(shù)學(xué)史上著名的投針試驗引入問題： 平面上畫著一些平行線，相鄰的兩條平

8、行線之間的距離為a，向此平面任投一長度為l(l<a)的針，該針可能與其中某一條平行線相交，也可能與它們都不相交能通過列表或畫樹狀圖求出該針與平行線相交的概率嗎? 通過“圖釘試驗”，學(xué)生可以初步得到，生 由于相交和不相交的可能性不相同，因此這個事件的概率也不能列表或畫樹狀圖求出該針與平行線相交的概率但可以利用試驗，依據(jù)“當(dāng)試驗次數(shù)較大時，試驗頻率穩(wěn)定于理論概率”來估計該針與平行線相交的概率學(xué)生活動，步驟如下： 1分組，三人一組（一人統(tǒng)計）2.取一張白紙，在上面畫一組平行線它們之間的距離為2厘米，另外準(zhǔn)備一根1厘米長的針在紙下面墊一層柔軟的東西，使針落在紙面上時不會彈跳起來 通過試驗，得到數(shù)

9、據(jù)后，請學(xué)生利用計算器計算試驗總次數(shù)除以直線與平行線相交的次數(shù)，學(xué)生會將發(fā)現(xiàn)商好像是的一個近似值而且投擲次數(shù)越多，所得到的商與越接近有了這一感性認(rèn)識后，給學(xué)生提供一些關(guān)于該試驗的歷史數(shù)據(jù)。請同學(xué)們打開書閱讀“讀一讀”投針試驗這篇短文介紹了關(guān)于投針試驗的一些歷史資料，以及其概率與之間的關(guān)系，據(jù)此獲得一種估計的值的方法并將其引申為現(xiàn)在廣泛使用的蒙特卡洛方法，旨在給學(xué)生一定的拓展空間，讓學(xué)生體會到有些高深的數(shù)學(xué)中蘊涵的思想極其樸素，從而激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣 如果班級學(xué)生整體情況比較好，可能會有學(xué)生提問：“把總的次數(shù)(即相交的與不相交的次數(shù)之和)除以相交的次數(shù)，得到的商是圓周率的近似值，投擲次數(shù)越多

10、，得到的近似值越精確，為什么會這樣呢?” 教師可以有選擇性的講解以下內(nèi)容：（講解的方式不一定在課堂，不一定是面向全體同學(xué)，也可以僅向有需要的學(xué)生提供以下的閱讀資料或“拓展資源”中的有關(guān)的投針試驗的閱讀文章） 當(dāng)針與直線相交時，必有其上的某1毫米處相交而每1毫米最可能與直線相交的機會是相等的，它的次數(shù)應(yīng)為全針與直線相交的最可能次數(shù)k的如果針上某一段長n毫米，那么這一段與直線最可能相交的次數(shù)應(yīng)為，即最可能的相交次數(shù)和針的長度成正比 需要指出的是，這個最可能的相交次數(shù)只與針的長度成正比，而與針的形狀無關(guān)例如，我們將10毫米的針彎成兩段，一段長x毫米，另一段長為(10-x)毫米，那么這兩段的最可能與直

11、線相交的次數(shù)分別為和.這樣，全針的最可能相交次數(shù)仍為k，即這個最可能相交次數(shù)與針的形狀無關(guān)當(dāng)然，將針的形狀彎成某種形狀后，有時可能在針的某兒處都和直線相交，這時應(yīng)把每一個交點都記作相交一次 現(xiàn)在將針彎曲成一個圓形假定這時的針的粗細仍是均勻的，且圓的直徑等于20毫米，那么每投一次圓環(huán)總能和直線相交于兩點(正好和兩條直線相切也記作兩個交點)投擲n次，相交次數(shù)為2n次對于10毫米的針，它的最可能相交次數(shù)是k次由于圓環(huán)的長是·20毫米，等于針長的2倍，所以圓環(huán)相交次數(shù)應(yīng)是針的最可能的相交次數(shù)的2倍，即2n=2·k， 由此可得=活動效果及注意事項：學(xué)生好奇心強,但是目的性不強,教師注

12、意引導(dǎo)學(xué)生考慮試驗的目的是什么,使試驗處在探究的氛圍中.注意:1.每組學(xué)生都確定相同的l和a，保證試驗結(jié)果統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以匯總2.在試驗過程中，有時針與線是否相交較難判斷，學(xué)生可能為此發(fā)生一些爭執(zhí)，教師可以適當(dāng)?shù)丶右灾笇?dǎo)，如建議學(xué)生忽略這次試驗或者認(rèn)為相交、不相交各計半次，等等避免學(xué)生過多地停留于此. 3每組至少完成100次試驗，分別記錄下其中相交和不相交的次數(shù) 4統(tǒng)計全班的試驗數(shù)據(jù)，估計針與平行線相交的概率 第四環(huán)節(jié)：課堂小結(jié) 這節(jié)課我們學(xué)會了用試驗的方法估計一些復(fù)雜隨機事件發(fā)生的概率，并親自體驗到了“當(dāng)試驗次數(shù)較大時，試驗頻率穩(wěn)定于理論概率，并可據(jù)此估計某一事件發(fā)生的概率”經(jīng)歷試驗、統(tǒng)計等活動過程第五環(huán)節(jié)：布置作業(yè) 1習(xí)題64 2繼續(xù)投針試驗，加大投針試驗次數(shù)估算的值 3.課外活動與探究 隨便說出3個正數(shù)，以這3個數(shù)為邊長一定能圍成一個三角形嗎?一定能圍成一個鈍角三角形(其中最大邊的平方大于另兩邊的平方和)嗎?估計能圍成一個鈍角三角形的概率本題仍是利用試驗的方法估計隨機事件發(fā)生的概率，選擇該題材的原因是其概率與有關(guān)，并與“讀一讀”中內(nèi)容相呼應(yīng)具體操作時，可以幾個學(xué)生組成合作小組，每人寫一個數(shù)在紙上，然后同時公布各自的數(shù)進行判斷隨便說出三個正數(shù)，以這三個正數(shù)為邊不一定能組成一個三角形，如不能以1，3，5三個數(shù)為邊長組成三角形；當(dāng)然也不一定能組成一個鈍角三角形；能圍成一個鈍角