引入：

　　大家都知道，數(shù)，是數(shù)學(xué)中的基本概念，也是我們生活和科學(xué)技術(shù)時(shí)刻離不開的語言和工具。前幾天，老師遇到了這樣一個(gè)與數(shù)有關(guān)的問題，大家看看該怎樣解決呢？

　　問題1：已知 ，求：（1） ；（2） 。

　　對于第二個(gè)問，學(xué)生可能出現(xiàn)下面幾種方案得出結(jié)論，

　　方案一：

　　方案二：

　　方案三：通過 可是

　　方案四：

　　你是怎么處理的，結(jié)論是什么？

　　第二個(gè)問為什么沒解出來？為什么存在著使 的數(shù)，但是卻求不出來，你是怎么想的呢？

　　正如同學(xué)們所分析的，數(shù)的概念需要進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)數(shù)集需要擴(kuò)充。這就是本節(jié)課要研究的內(nèi)容——§3.3.1數(shù)系的擴(kuò)充與復(fù)數(shù)的概念。

　　應(yīng)該如何進(jìn)行數(shù)的擴(kuò)充呢？到目前為止，大家已經(jīng)知道，數(shù)系經(jīng)歷了三次擴(kuò)充，就讓我們通過回憶，從中尋找數(shù)系擴(kuò)充的方法。

　　請大家以四人為一組合作探討下面的問題。

　　問題2：數(shù)在不斷的發(fā)展，到目前為止，經(jīng)歷了三次擴(kuò)充，

　　（1）回顧數(shù)從自然數(shù)發(fā)展到實(shí)數(shù)的三次擴(kuò)充歷程。

　　（2）說明數(shù)集N,Z,Q,R的關(guān)系

　�。�2）分析每一次引入新數(shù)，擴(kuò)大數(shù)系的原因。

　　同學(xué)們說的非常好，數(shù)的這種發(fā)展一方面是生產(chǎn)生活的需要，另一方面也是數(shù)學(xué)本身發(fā)展的需要。

　　數(shù)與數(shù)之間的聯(lián)系正是通過一些運(yùn)算建立起來的，如果沒有運(yùn)算，數(shù)不過是一些孤立的符號，毫無意義，接下來讓我們從運(yùn)算的角度，進(jìn)一步討論數(shù)的擴(kuò)充。

　　問題3：  對于加、減、乘、除、乘方、開方這六種運(yùn)算來說，在以下四個(gè)數(shù)集中，

　　(1)任意兩個(gè)數(shù)運(yùn)算所得的結(jié)果是否仍然屬于這個(gè)數(shù)集。

　　(2)試著分析，引入負(fù)數(shù)，分?jǐn)?shù)，無理數(shù)對于運(yùn)算的影響。

　　通過不斷的引入新數(shù)，數(shù)系逐步擴(kuò)大到了實(shí)數(shù)系。  通過這個(gè)表格，我們看到，新的數(shù)集中，原有的運(yùn)算律仍然適用，同時(shí)引入新數(shù)后，使得原來的某種不可以實(shí)施的運(yùn)算變得可行了。

　　問題4：現(xiàn)在我們要進(jìn)行數(shù)系的再一次擴(kuò)充就是要解決什么問題？ 怎么解決？你能具體說一說嗎？

　　同學(xué)們分析的很好，到目前為止，負(fù)數(shù)開偶次方的問題還沒有解決，我們不妨先來研究負(fù)數(shù)開平方的問題，從運(yùn)算的角度來說，也就是要解決方程 在實(shí)數(shù)系中無解的問題。像大家說的，我們可以仿照前面的做法，引入一種新數(shù)，法國數(shù)學(xué)家笛卡爾給這些數(shù)起名叫虛數(shù)，即 “虛的數(shù)”與“實(shí)數(shù)”相對應(yīng)．這是因?yàn)樽铋_始研究這種新數(shù)是在16世紀(jì)，而那個(gè)時(shí)候人們沒能發(fā)現(xiàn)什么事物可以支持這樣的數(shù)。

　　如果引入虛數(shù)，負(fù)數(shù)可以開方了，那么 就有意義了。我們希望，引入虛數(shù)后，原來在實(shí)數(shù)集中給出的運(yùn)算規(guī)則仍能適用。例如，在引入虛數(shù)后，我們希望能把 表示成 的形式。實(shí)際上任何一個(gè)負(fù)數(shù)的平方根都可以表示成一個(gè)實(shí)數(shù)與 的乘積的形式，因此，意大利數(shù)學(xué)家邦貝利提出可以把 看作虛數(shù)單位。

　　負(fù)數(shù)、分?jǐn)?shù)和無理數(shù)引入時(shí)，都相應(yīng)的帶來了一種新的記號，那么對于虛數(shù)，用一種什么樣的記號來表示呢？

　　現(xiàn)在我們規(guī)定：（1） ；（2） 。

　　使用 來表示 這個(gè)數(shù)，是偉大的數(shù)學(xué)家歐拉在1777年，雙目失明以后憑借著超乎尋常的意志和毅力，仍然不放棄對科學(xué)問題的思索與追求的結(jié)果，從而讓虛數(shù)有了一個(gè)特征性的記號。從此，也就不在使用 表示虛數(shù)單位了，而是 了。那么 ，這種表示方法既簡潔又有特點(diǎn)。

　　問題5：不僅僅 是虛數(shù)吧，你還能說出其他形式的虛數(shù)嗎？那么通過運(yùn)算，虛數(shù)可以用 表示成什么形式呢？（討論）

　　一．復(fù)數(shù)的定義

　　虛數(shù)與實(shí)數(shù)構(gòu)成了一個(gè)新的數(shù)集，我們把這個(gè)新的數(shù)集叫做復(fù)數(shù)集，記作 。這樣我們就完成了數(shù)系的又一次擴(kuò)充。我們把新的數(shù)系稱作復(fù)數(shù)系。

　　該怎樣用描述法表示集合 呢？

　　形如 的數(shù)，我們把它們叫做復(fù)數(shù)，其中 叫做復(fù)數(shù)的實(shí)部， 叫做復(fù)數(shù)的虛部。

　　一個(gè)復(fù)數(shù)是由兩部分組成的，如果兩個(gè)復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部分別相等,我們就說這兩個(gè)復(fù)數(shù)相等，反之亦然，即

　　問題6：實(shí)數(shù)與虛數(shù)組成了復(fù)數(shù)，那么 這種形式，什么時(shí)候表示實(shí)數(shù)，什么時(shí)候表示虛數(shù)呢？

　　二．例題

　　例題1.判斷下列各數(shù)哪些是實(shí)數(shù)、虛數(shù)、純虛數(shù)，并指出它們各自的實(shí)部和虛部。

　　例題2．當(dāng) 取何實(shí)數(shù)時(shí)，復(fù)數(shù) 是：

　�。�1）實(shí)數(shù)     （2） 虛數(shù)       （3）純虛數(shù)       （4）零

　　結(jié)論：

　　三．虛數(shù)引入的必要性

　　通過前面的研究，大家對虛數(shù)已經(jīng)有了初步的認(rèn)識，然而歷史上引入虛數(shù)，可不是件容易的事，是許多數(shù)學(xué)家200多年的努力，才奠定了虛數(shù)在數(shù)學(xué)領(lǐng)域的地位。開始很多人都不承認(rèn)虛數(shù)，就連科學(xué)家牛頓也不認(rèn)為虛數(shù)有多少意義，他認(rèn)為虛數(shù)的引入只是為了使不可解的問題，顯得像是可以解的樣子。

　　他在《大術(shù)》第三十七章中，提出並解決這樣的問題：「 把10分為兩部分，其中一部份乘以另一部份結(jié)果為40 … 因此，將分成的兩部分應(yīng)是 5+事實(shí)并非如此，我們最開始研究的問題1，就是16世紀(jì)，意大利數(shù)學(xué)家卡爾達(dá)諾研究的一個(gè)著名問題：“將10分成兩部分，使他們的乘積等于40” 的變形。這個(gè)問題就說明了虛數(shù)的存在性。

　　數(shù)十年后另一個(gè)意大利數(shù)學(xué)家邦貝力（R. Bombelli，1526-1573）發(fā)現(xiàn)，方程 有三個(gè)實(shí)數(shù)根4， 。邦貝力在利用三次方程求根公式求解時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)實(shí)數(shù)4竟然是用 來表示的。

　　這個(gè)問題進(jìn)一步說明了虛數(shù)不是虛無飄渺的，而是客觀存在的。

　　四．復(fù)數(shù)的實(shí)際應(yīng)用

　　在十六世紀(jì)，很多數(shù)學(xué)家不認(rèn)可虛數(shù)，只不過因?yàn)槟菚r(shí)人們對數(shù)的認(rèn)識還不是很深刻，負(fù)數(shù)和無理數(shù)才剛剛接受，讓他們接受負(fù)數(shù)可以開方就更難了。而且那時(shí)也無法在現(xiàn)實(shí)世界中找到任何可以支持虛數(shù)的事物。

　　不過經(jīng)過許多數(shù)學(xué)家的深入研究與探索，現(xiàn)在復(fù)數(shù)理論越來越完善，它的重要性也越來越明顯。在處理很多數(shù)學(xué)問題，如代數(shù)、分析、幾何與數(shù)論等問題中，皆可看到復(fù)數(shù)的蹤跡。

　　一些碎形就是基于復(fù)數(shù)理論基礎(chǔ)上的。

　　這個(gè)圖就是碎形——曼德勃羅集合，這是他的局部放大圖。

　　復(fù)數(shù)更多的應(yīng)用是作為一種數(shù)學(xué)工具，服務(wù)于各個(gè)領(lǐng)域。比如復(fù)數(shù)為證明機(jī)翼上升力的基本定理起到了重要作用，為建立巨大水電站（如三峽水電站）提供了重要的理論依據(jù)。

　　復(fù)數(shù)還廣泛的應(yīng)用于物理學(xué)的各個(gè)分支， 比如在交流電，工程力學(xué)中的計(jì)算，計(jì)算量子力學(xué)中的震蕩波產(chǎn)生的影響，等等。

　　五．師生小結(jié)

　　那么，通過這堂課的學(xué)習(xí)你有哪些收獲？

　　今天我們的學(xué)習(xí)僅僅是打開了研究復(fù)數(shù)的大門，對復(fù)數(shù)的認(rèn)識還是膚淺的，在今后的學(xué)習(xí)中，大家再慢慢體會(huì)復(fù)數(shù)的作用。

　　板書：

　　§3.1.1數(shù)系的擴(kuò)充與復(fù)數(shù)的概念

　　一．  虛數(shù)

　　1．  虛數(shù)單位

　　2．  虛數(shù)的表示形式

　　二．  復(fù)數(shù)

　　1．  概念：形如 的數(shù)， 叫做復(fù)數(shù)的實(shí)部， 叫做復(fù)數(shù)的虛部。

　　2．  性質(zhì)：

1.《公輸》教學(xué)設(shè)計(jì)

2.《馬說》教學(xué)設(shè)計(jì)

3.《山行》教學(xué)設(shè)計(jì)

4.《畫風(fēng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

5.《太陽》教學(xué)設(shè)計(jì)

6.教學(xué)設(shè)計(jì)格式

7.思品教學(xué)設(shè)計(jì)

8.社戲教學(xué)設(shè)計(jì)

9.《貓》教學(xué)設(shè)計(jì)

10.《院子》教學(xué)設(shè)計(jì)