過去,在小學教學簡易方程,方程變形的依據是加減運算或乘除運算的關系。這實際上是用算術的思路求未知數,隻适合解一些簡單的方程。到了中學又要另起爐竈,引入等式的基本性質或方程的同解原理,然後重新學習依據等式的基本性質或方程的同解原理解方程,而且小學的思路及其算法掌握的越牢固,對中學代數起步教學的負遷移就越明顯。
因此,現在的小學數學教材,在教學解方程之前就引入了等式的基本性質,并以此為基礎導出解方程的方法,這不僅避免了同一内容兩種思路、兩種算理解釋的現象,還有利于改善和加強中小學數學教學的銜接。
昨天,有位家長發信息問“x+3=9”的解題過程是寫成“x+3-3=9-3”好,還是寫成“x=9-3”好呢?我回複:“第一種解法比較合适,好理解”。對此,家長産生疑問:“感覺第二種好像好理解點,第一種感覺有點繞。”
這一看,就知道她小時候老師教的就是第二種“用算術的思路求未知數”的方法:根據“一個加數=和-另一個加數” 的加減運算之間的關系來求解的。而現在,我們用的是等式的基本性質:“等式兩邊加上或減去同一個數,左右兩邊仍然相等”來求“x+3=9”中的“x”的。
用算術思路求未知數寫起來似乎數字少一些,看起來比較簡單,但它用的是逆向思維,不好理解;而等式的基本性質兩邊同時加減或乘除同一個數,寫起來數字多比較麻煩,但理解起來很容易。
教材中,是以“天平”為直觀形象來幫助學生理解等式基本性質的。用了“兩邊同時加物品”,“兩邊同時減物品”來分析加、減、乘、除這四種情況,下面進行具體分析:
1.在平衡的天平兩邊同時放上同樣的物品。
圖一是在天平的左邊放1把茶壺,天平的右邊放2個茶杯,天平平衡。如果1把茶壺重a克,1個茶杯重b克,那麼用等式表示上述過程為:a=2b。圖二是在平衡的天平兩邊同時各放上了1個同樣的茶杯,天平仍然平衡,說明1把茶壺和1個茶杯與3個茶杯同樣重。這一過程可以用等式表示為a+b=2b+b。
以此類推,可以推導出a+2b=2b+2b和a+a=2b+a。
從而發現:平衡的天平兩邊加上同樣的物品,天平保持平衡。
2.在平衡的天平兩邊同時拿走同樣的物品。
在天平的左邊放1個花盆和1個花瓶,天平的右邊放4個花瓶,天平平衡。如果1把花盆重a克,1個花瓶重b克,那麼用等式表示上述過程為:a+b=4b。接着,從平衡的天平兩邊都拿走1個花瓶,天平仍然保持平衡,說明1個花盆和3個花瓶同樣重。這一過程可以用等式表示為a+b-b=4b-b即a=3b。
從而發現:平衡的天平兩邊減去同樣的物品,天平保持平衡。
由1、2可以得出等式的性質1:等式兩邊加上或減去同一個數,左右兩邊仍然相等。
3.将平衡的天平兩邊的物品的數量同時擴大到原來的相同倍數。
在天平的左邊放1瓶墨水,天平的右邊放2個鉛筆盒,天平平衡。如果1瓶墨水重a克,1個鉛筆盒重b克,那麼用等式表示上述過程為:a=2b。接着,把平衡的天平左邊墨水的數量擴大到原來的2倍,天平右邊鉛筆盒的數量也擴大到原來的2倍,天平仍然平衡,說明2瓶墨水和4個鉛筆盒同樣重。這一過程可以用等式表示為2a=4b。
以此類推,可以推導出3a=6b和4a=8b。
從而發現:平衡的天平兩邊的物品擴大到原來的相同倍數,天平仍保持平衡。
4.将平衡的天平兩邊的物品的數量同時縮小到原來的幾分之一。
在天平的左邊放2個排球,天平的右邊放6個皮球,天平平衡。如果1個排球重a克,1個皮球重b克,那麼用等式表示上述過程為:2a=6b。接着,把平衡的天平兩邊的球都平均分成2份,各去掉1份,天平仍然平衡,說明1個排球和3個皮球同樣重。這一過程可以用等式表示為2a÷2=6b÷2即a=3b。
從而發現:平衡的天平兩邊的物品都縮小到原來的幾分之一,天平仍保持平衡。
由3、4可以得出等式的性質2:等式兩邊乘同一個數,或除以同一個不為0的數,左右兩邊仍然相等。
因為除數不能為0,所以等式性質2,必須排除兩邊同時除以0的情況。
弄明白了天平的平衡原理,搞懂了等式的2個性質,對後面學習解方程來說就容易多了。
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