师:同学们,大家好。今天很高兴能和大家一起学习八年级人教版数学第十四章——同底数幂的乘法。
本节课有两个学习目标:第一,理解同底数幂乘法性质的推导过程,并能运用性质进行运算;第二,掌握同底数幂乘法性质的内容,灵活运用它解决相关问题。
下面,请大家先观看一段小视频《嫦娥五号探月记》。
(播放视频)
着陆现场报告返回器已安全返回预定落区。
五、四、三、二、一,点火。
发动机关机,船箭分离,第二级分离。嫦娥五号探测器已准确进入预定轨道。我宣布,嫦娥五号任务发射获得圆满成功。
组合体分离完成。
实时数据监视判断,样品转移正常完成。
上升器月面起飞。
嫦娥五号返回器已着陆于预定区域。现在我宣布,探月工程嫦娥五号任务圆满成功。
师:很震撼,祖国的航天事业非常伟大。期待同学们好好学习,将来为祖国贡献自己的力量。下面,我们就以航天知识为背景,设计一道数学题,请大家仔细阅读题目并列式。
通过读题,我们知道第一个已知量是速度:7.9 × 10⁴ 米/秒;第二个已知量是时间:10⁵ 秒;第三个未知量是路程,单位是米。那么,应该怎样列式呢?
生:根据“路程=速度×时间”,可以列式为 7.9 × 10⁴ × 10⁵。
师:很好。那么这个式子该怎么计算呢?为了解决这个问题,我们先来回顾一下什么叫“乘方”。
生:求几个相同因数的积的运算叫做乘方,乘方的结果叫做幂。比如 2⁵ 表示 5 个 2 相乘,5 个 10 相乘等于 10⁵。所以 aⁿ 表示 n 个 a 相乘,其中 a 叫做底数,n 叫做指数,结果叫做幂。
师:回答得很准确。下面请同学们根据乘方的意义填空。
第一小题:2⁵ × 2² = ( ) × ( ) = ( )。
生:等于(5个2相乘)×(2个2相乘)=(7个2相乘)= 2⁷。
师:第二小题:a³ × a² = ( ) × ( ) = ( )。
生:等于(3个a相乘)×(2个a相乘)=(5个a相乘)= a⁵。
师:第三小题:5ᵐ × 5ⁿ = ( ) × ( ) = ( )。
生:等于(m个5相乘)×(n个5相乘)=(m+n个5相乘)= 5ᵐ⁺ⁿ。
师:所以,n个a相乘就等于aⁿ。根据乘方的意义,想想如何计算 7.9 × 10⁴ × 10⁵ 呢?
生:如果把算式中的 7.9 看作系数,那么计算的关键就在于 10⁴ × 10⁵。根据乘方的意义,10⁴ × 10⁵ = (4个10相乘) × (5个10相乘)。根据乘法结合律,等于 9个10相乘。再根据乘方的意义,等于 10⁹。所以原式等于 7.9 × 10⁹。
师:请同学们仔细观察对比,我们可以得出:7.9 × 10⁴ × 10⁵ = 7.9 × 10⁴⁺⁵。这就是我们今天要学习的新知识——同底数幂相乘。下面,请同学们根据乘方的意义,继续探究同底数幂相乘的性质。
观察上面各题左右两边,底数和指数有什么关系?
生:底数不变,指数相加。
师:很好。那么,请同学们根据这个结论猜想一下:当 m, n 都是正整数时,aᵐ × aⁿ 等于多少?
生:可以猜想 aᵐ × aⁿ = aᵐ⁺ⁿ。
师:我们也可以用推理的方法来证明这个结论。
证明:aᵐ × aⁿ = (m个a相乘) × (n个a相乘) = (m+n个a相乘) = aᵐ⁺ⁿ。
也就是说,当 m, n 都是正整数时,aᵐ × aⁿ = aᵐ⁺ⁿ。这就是我们今天学习的同底数幂的乘法性质。下面,请同学们用文字来概括一下这个性质。
生:同底数幂相乘,底数不变,指数相加。
师:概括得很好。我们也可以直接利用它进行计算。例如:4³ × 4⁵ = 4³⁺⁵ = 4⁸。
注意运算条件:一是底数必须相同;二是运算必须是乘法。得出结果:一是底数不变;二是指数相加。
下面,请同学们利用同底数幂的性质完成例一。
第一小题:x² × x⁵。
生:底数 x 不变,指数 2+5=7,所以等于 x⁷。
师:第二小题:a × a⁶。
生:a 可以看作 a¹,底数 a 不变,指数 1+6=7,所以等于 a⁷。
师:第三小题:(-2) × (-2)³。
生:底数 -2 不变,指数 1+3=4,所以等于 (-2)⁴。但这个不是最终结果,因为负数的偶次方是正数,所以 (-2)⁴ = 16。
