备课资料(4.3.1 空间直角坐标系)
4.3.1空间直角坐标系学习教案
B
1•
xoy平面(píngmiàn)上的点竖坐标 为yoz0平面(píngmiàn)上的点横坐标为
y 0xoz平面(píngmiàn)上的点纵坐标为
•1Aຫໍສະໝຸດ •Dx二、坐0 标轴上的点
x轴上的点纵坐标和竖坐标都为0
y轴上的点横坐标和竖坐标都为0
z轴上的点横坐标和纵坐标都为0
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第十九页，共30页。
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3、空间中点(zhōnɡ diǎn)的坐标
方法二：过P点作xOy面的垂线，垂足P(0chuí zú)P为0 点。点 在坐标系xOy中的坐标x、y 依次是P点的横坐标、纵坐标。P再1 过P点作z轴
的垂线，垂足(zchuízú) P点的竖坐标。z P1
1
x
•o
1
1
xＸ
4.3.1空间(kōngjiān)直角坐标系
会计学
1
第一页，共30页。
问题(wèntí)引入
1．数 轴Ox上 的点M ，用代 数(dàis hù)的 方法怎 样表示 呢？
数轴Ox上的点M，可用与它对应的 实数x 表示；
2．直 角坐标 平面上 的点M ，怎样(z ěnyàn g)表示 呢？ 直角坐标平面上的点M，可用一 对有序 实数(x ，y)表 示．
方法一：过M点分别做三个平面分别垂 直于x,y,z轴，平面与三个坐标(zuòbiāo)轴 的交点分别为P、Q、R，在其相应轴上的 坐标(zuòzbiāo)依次为x,y,z，那么(x,y,z)就叫 做 坐 做点 标P点P(z的u的zò1空•b横Riā间坐o)直标，角(记z•坐u作Mò标bPiā(y(xoz,)uy、ò,zb)纵i，āo坐三)，标个简数称值为叫 (zxuòx b•Piāo1)•、o 竖1 坐标(zu•òQ biāyo)。
长沙市一中教案-高二理科数学《4.3.1空间直角坐标系》
4.3.1 空间直角坐标系（1）教材分析：解析几何是用代数方法研究解决几何问题的一门数学学科，空间直角坐标系的建立是为以后的《空间向量及其运算》打基础的．同时，在第二章《空间中点、直线、平面的位置关系》第一节《异面直线》学习时，有些求异面直线所成角的大小，借助于空间向量来解答，要容易得多，所以，本节课为沟通高中各部分内容知识，完善学生的认知结构起到很重要的作用．教学要求：使学生能通过用类比的数学思想方法得出空间直角坐标系的定义、建立方法、以及空间的点的坐标确定方法．教学重点：在空间直角坐标系中，确定点的坐标教学难点：通过建立适当的直角坐标系，确定空间点的坐标教学过程：一.提出问题：问题1.在初中，我们学过数轴，那么什么是数轴？决定数轴的因素有哪些？数轴上的点怎样表示？ 问题２．在初中，我们学过平面直角坐标系，那么如何建立平面直角坐标系？决定平面直角坐标系的因素有哪些？平面直角坐标系上的点怎样表示？如何借助平面直角坐标系表示学生的座位?能用直角坐标系表示教室里灯泡的位置吗？问题３．在空间，我们是否可以建立一个坐标系，使空间中的任意一点都可用对应的有序实数组表示出来呢？（板书课题）二、讲授新课：1.空间直角坐标系：如图４.3-1(课本), ,,,,OBCD D A B C -是单位正方体.以O 为原点，分别以射线OA,OC,O 'D 的方向为正方向，以线段OA,OC,O 'D 的长为单位长，建立三条数轴：x 轴，y 轴，z 轴．这时我们说建立了一个空间直角坐标系Ｏxyz.其中点Ｏ叫做坐标原点，x 轴，y 轴，z 轴叫做坐标轴. 通过每两个坐标轴的平面叫做坐标面，分别称为ｘＯｙ平面、ｙＯｚ平面、ｚＯｘ平面．将空间直角坐标系画在纸上时，x 轴与y 轴、x 轴与z 轴均成135°，而z 轴垂直于y 轴，，y 轴和z 轴的长度单位相同，x 轴上的单位长度为y 轴（或z 轴）的长度的一半，这样三条轴上的单位长度在直观上大体相等．2. 右手直角坐标系：在空间直角坐标系中，让右手大拇指、食指和中指相互垂直时，大拇指指向x 轴正方向，食指指向y 轴正方向，中指指向z 轴正方向，则称这个坐标系为右手坐标系，如无特别说明，以后建立的坐标系都是右手坐标系．３．空间直角坐标系中的点与有序数组之间的关系：1）已知M 为空间一点，过点M 作三个平面分别垂直于x 轴、y 轴和z 轴，它们与x 轴、y 轴和z 轴的交点分别为P 、Q 、R ，这三点在x 轴、y 轴和z 轴上的坐标分别为x ，y ，z ．这样空间的一点M 就唯一确定了一个有序数组x ，y ，z ．这组数x ，y ，z 就叫做点M 的坐标，并依次称x ，y ，z 为点M 的横坐标、纵坐标和竖坐标．坐标为x ，y ，z 的点M 通常记为M （x ，y ，z ）．2）反过来，一个有序数组x ，y ，z ，我们在x 轴上取坐标为x 的点P 在y 轴上取坐标为y 的点Q ，在z 轴上取坐标为z 的点R ，然后通过P 、Q 、R 分别作x 轴，y 轴，z 轴的垂直平面．这三个平面的交点M 即为有序数组x ，y ，z 为坐标的点．数x ，y ，z 就叫做点M 的坐标，并依次称x ，y ，z 为点M 的横坐标、纵坐标和竖坐标．3）坐标为x ，y ，z 的点M 通常记为M （x ，y ，z ）．我们通过这样的方法在空间直角坐标系内建立了空间的点M 和有序数组x ，y ，z 之间的一一对应关系4.例题1（课本例1）：在长方体,,,,OBCD D A B C -中，,3,4, 2.OA oC OD ===写出,,,,,,D C A B 四点坐标.（建立空间直角坐标系→写出原点坐标→各点坐标）讨论： 若以C 点为原点，以射线BC 、CO 、C 'C 方向分别为ox 、oy 、oz 轴的正半轴，建立空间直角坐标系，那么，各顶点的坐标又是怎样的呢？（得出结论：不同的坐标系的建立方法，所得的同一点的坐标也不同．）问题4。
4.3.1空间直角坐标系
(3)关于 y 轴(纵轴)对称的点的坐标是 P3(－x，y，－z)； (4)关于 z 轴(竖轴)对称的点的坐标是 P4(－x，－y，z)； (5)关于 xOy 坐标平面对称的点的坐标是 P5(x，y，－z)； (6)关于 yOz 坐标平面对称的点的坐标是 P6(－x，y，z)； (7)关于 xOz 坐标平面对称的点的坐标是 P7(x，－y，z)．
[答案] (1)(1,2,1)，(1，－2,1)
(2)(2，－3,1)
[类题通法] 1．求空间对称点的规律方法 空间的对称问题可类比平面直角坐标系中点的对称问题，要掌 握对称点的变化规律，才能准确求解．对称点的问题常常采用 “关 于谁对称，谁保持不变，其余坐标相反”这个结论． 2．空间直角坐标系中，任一点 P(x，y，z)的几种特殊对称点的 坐标如下： (1)关于原点对称的点的坐标是 P1(－x，－y，－z)； (2)关于 x 轴(横轴)对称的点的坐标是 P2(x，－y，－z)；
答案：(－3,2,1)
(3,2，－1)
(－3，－2,1) (3,2,1)
[导入新知] 1．点 P(x，y，z)到坐标原点 O(0,0,0)的距离 |OP|＝
x2＋y2＋z2 .
2．任意两点 P1(x1，y1，z1)，P2(xy22＋z1－z22 .
角坐标系 Oxyz.
(2)相关概念： 点 O 叫做坐标原点， x 轴、y 轴、z 轴 叫做 坐标轴．通过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面，分别称为 xOy 平面、 yOz 平面、 zOx 平面．
2．右手直角坐标系 在空间直角坐标系中，让右手拇指指向 x 轴 的正方向，食指 指向 y 轴的正方向，如果中指指向 z 轴 的正方向，则称这个坐标 系为右手直角坐标系． 3．空间一点的坐标 空间一点 M 的坐标可以用有序实数组(x，y，z) 来表示，
4.3.1空间直角坐标系(新)
z
O
y
x
解：把图中的钠原子分成上、中、下三层来写它们所在 位置的坐标．
z
下层的原子全部在平面上，它们所 在位置的竖坐标全是0，所以这五个钠 原子所在位置的坐标分别是(0，0，0)， （1，0，0）,（1，1，0）,（0，1，0）, 1 1 （ ， ，0）. x 2 2
O
y
中层的原子所在的平面平行于平面，与轴交点的竖坐标为， 所以，这四个钠原子所在位置的坐标分别是
| OC | 4 ， | OD ' | 2 写出四点 D, C, A, B 的坐标．
z
解：
D 0, 0, 2 , C 0, 4, 0 , A 3, 0, 2 , B 3, 4, 2
D
'
A' 2
B'
4
C'
C y
x
3O A
B
练习：如图，在棱长为1的正方体OABC-D′A′B′C′中，以 O为原点建立空间直角坐标系，并写出正方体各顶点的 坐标. z
x轴
M（x,y,z) (x,-y,-z)
y轴
(-x,y,-z) z M(x,y,z)
z轴
(-x,-y,z)
原点
(-x,-y,-z)
O x y
N(x,-y,-z)
练习册P126第5题
练习册P126第6题 z
12
5 x y
练习册P127第8题
A 0, 0,8 , B 2,5,3 , C 0,14,1 D 6,13,3 , E 6,17, 3
思考:x轴、y轴、z轴上的点的坐标有何特点？xOy平面、 yOz平面、xOz平面上的点的坐标有何特点？ z x轴上的点:(x,0,0)
教学设计1：4.3.1 空间直角坐标系
§4.3.1 空间直角坐标系（一）教学目标1．知识与技能（1）使学生深刻感受到空间直角坐标系的建立的背景（2）使学生理解掌握空间中点的坐标表示2．过程与方法建立空间直角坐标系的方法与空间点的坐标表示3．情态与价值观通过数轴与数、平面直角坐标系与一对有序实数，引申出建立空间直角坐标系的必要性，培养学生类比和数列结合的思想.（二）教学重点和难点 ：空间直角坐标系中点的坐标表示.知识要点：1. 空间直角坐标系：从空间某一个定点O 引三条互相垂直且有相同单位长度的数轴Ox 、Oy 、Oz ，这样的坐标系叫做空间直角坐标系O －xyz ，点O 叫做坐标原点，x 轴、y 轴、z 轴叫做坐标轴. 通过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面，分别称为xOy 平面、yOz 平面、zOx 平面.2. 右手直角坐标系：在空间直角坐标系中，让右手拇指指向x 轴的正方向，食指指向y 轴的正方向，若中指指向z 轴的正方向，则称这个坐标系为右手直角坐标系.3. 空间直角坐标系中的坐标：对于空间任一点M ，作出M 点在三条坐标轴Ox 轴、Oy 轴、Oz 轴上的射影，若射影在相应数轴上的坐标依次为x 、y 、z ，则把有序实数组(x ， y ， z )叫做M 点在此空间直角坐标系中的坐标，记作M (x ， y ， z )，其中x 叫做点M 的横坐标，y 叫做点M 的纵坐标，z 叫做点M 的竖坐标.4. 在xOy 平面上的点的竖坐标都是零，在yOz 平面上的点的横坐标都是零，在zOx 平面上的点的纵坐标都是零；在Ox 轴上的点的纵坐标、竖坐标都是零，在Oy 轴上的点的横坐标、竖坐标都是零，在Oz 轴上的点的横坐标、纵坐标都是零例题精讲：【例1】在空间直角坐标系中，作出点M (6，－2， 4).解：点M 的位置可按如下步骤作出：先在x 轴上作出横坐标是6的点1M ，再将1M 沿与y 轴平行的方向向左移动2个单位得到点2M ，然后将2M 沿与z 轴平行的方向向上移动4个单位即得点M .M 点的位置如图所示.【例2】在长方体1111ABCD A B C D -中，AB =12，AD =8，1AA =5，试建立适当的空间直角坐标系，写出各顶点的坐标.解：以A 为原点，射线AB 、AD 、1AA 分别为x 轴、y 轴、z 轴的正半轴，建立空间直角坐标系，则A (0，0，0)、B (12，0，0)、C (12，8，0)、D (0，8，0)、1A (0，0，5)、1B (12，0，5)、1C (12，8，5)、1D (0，8，5).【例3】已知正四棱锥P －ABCD 的底面边长为4，侧棱长为10，试建立适当的空间直角坐标系，写出各顶点的坐标.分析：先由条件求出正四棱锥的高，再根据正四棱锥的对称性，建立适当的空间直角坐标系. 解：正四棱锥P －ABCD 的底面边长为4，侧棱长为10，∴正四棱锥的高为以正四棱锥的底面中心为原点，平行于AB 、BC 所在的直线分别为x 轴、y 轴，建立如图所示的空间直角坐标系，则正四棱锥各顶点的坐标分别为A (2，－2，0)、B (2，2，0)、C (－2，2，0)、D (－2，－2，0)、P (0，0，点评：在求解此类问题时，关键是能根据已知图形，建立适当的空间直角坐标系，从而便于计算所需确定的点的坐标.【例4】在空间直角坐标系中，求出经过A (2，3，1)且平行于坐标平面yOz 的平面α的方程. 分析：求与坐标平面yOz 平行的平面的方程，即寻找此平面内任一点所要满足的条件，可利用与坐标平面yOz 平行的平面内的点的特点来求解.解：坐标平面yOz⊥x轴，而平面α与坐标平面yOz平行，∴平面α也与x轴垂直，∴平面α内的所有点在x轴上的射影都是同一点，即平面α与x轴的交点，∴平面α内的所有点的横坐标都相等。
(精心整理)空间直角坐标系教案
【课题】4.3.1空间直角坐标系【教材】人教A版普通高中数学必修二第134页至136页.【课时安排】1个课时.【教学对象】高二（上）学生.【授课教师】***一．教材分析：本节内容主要引入空间直角坐标系的基本概念，是在学生已学过的二维平面直角坐标系的基础上进行推广，为以后学习用空间向量解决空间中的平行、垂直以及空间中的夹角与距离问题、研究空间几何对象等内容打下良好的基础。
空间直角坐标系的知识是空间解析几何的基础，与平面解析几何的内容共同体现了“用代数方法解决几何问题”的解析几何思想；通过空间直角坐标系内任一点与有序数组的对应关系，实现了形向数的转化，将数与形紧密结合，提供一个度量几何对象的方法。
其对于沟通高中各部分知识，完善学生的认知结构，起到了很重要的作用。
二．教学目标：✧知识与技能（1）能说出空间直角坐标系的构成与特征；（2）掌握空间点的坐标的确定方法和过程；（3）能初步建立空间直角坐标系。
✧过程与方法（1）结合具体问题引入，诱导学生自主探究；（2）类比学习，循序渐进。
情感态度价值观（1）通过实际问题的引入和解决，让学生体会数学的实践性和应用性，感受数学刻画生活的作用，进而拓展自己的思维空间。
（2）通过用类比的数学思想方法探究新知识，使学生感受新旧知识的联系，并加深领会研究事物从低维到高维的方法与过程。
（3）通过对空间坐标系的接触学习，进一步培养学生的空间想象能力。
三．教学重点与难点：教学重点：空间直角坐标系相关概念的理解；空间中点的坐标表示。
教学难点：右手直角坐标系的理解，空间中点与坐标的一一对应。
四．教学方法：启发式教学、引导探究五．教学基本流程：↓↓↓↓（二）引导探究，动手实践约6分钟思考：借助于平面直角坐标系，我们就可以用坐标来表示平面上任意一点的位置，那么能不能仿照直角坐标系的方式来表示空间上任意一点的位置呢？不妨动手试一试……思路点拨：通过在地面上建立直角坐标系xOy，则地面上任一点的位置可以用一对有序实数对（x，y）确定。
高一数学4.3《空间直角坐标系》教案
空间直角坐标系4．3．1空间直角坐标系主要概念：空间直角坐标系----从空间某一个定点O引三条互相垂直且有相同单位长度的数轴Ox、Oy、Oz，这样的坐标系叫做空间直角坐标系O-xyz，点O叫做坐标原点，x轴、y轴、z轴叫做坐标轴。
坐标平面----通过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面，分别称为xOy平面、yOz平面、zOx平面。
右手直角坐标系----在空间直角坐标系中，让右手拇指指向x轴的正方向，食指指向y 轴的正方向，若中指指向z轴的正方向，则称这个坐标系为右手直角坐标系。
空间直角坐标系中的坐标----对于空间任一点M，作出M点在三条坐标轴Ox轴、Oy 轴、Oz轴上的射影，若射影在相应数轴上的坐标依次为x、y、z，则把有序实数对(x, y, z)叫做M点在此空间直角坐标系中的坐标，记作M(x, y, z)，其中x叫做点M的横坐标，y 叫做点M的纵坐标，z叫做点M的竖坐标。
一、重点难点本节教学重点是建立空间直角坐标系，难点是用空间直角坐标系刻画点的位置和根据点的位置表示出点的坐标。
二、教材解读如果把坐标法理解为通过某一特定系统中的若干数量来决定空间位置的方法，那么战国时代魏人石申用距度（或入宿度）和去极度两个数据来表示恒星在天球上位置的星表，可以说是一种球面坐标系统的坐标法。
古希腊的地理学家和天文学家也广泛地使用球面坐标法。
西晋人裴秀（223－271）提出“制图六体”，在地图绘制中使用了相当完备的平面网络坐标法。
用坐标法来刻划动态的、连结的点，是它沟通代数与几何而成为解析几何的主要工具的关键。
阿波罗尼在<<圆锥曲线论>>中，已借助坐标来描述曲线。
十四世纪法国学者奥雷斯姆用“经度”和“纬度”(相当于纵坐标和横坐标)的方程来刻划动点的轨迹。
十七世纪，费马和笛卡儿分别创立解析几何，他们使用的都是斜角坐标系：即选定一条直线作为X轴，在其上选定一点为原点，y的值则由那些与X轴成一固定角度的线段的长表示。
4.3.1 空间直角坐标系
Ⅵ Ⅴ
三个坐标平面、八个卦限
注意：
为了让画出的空间直角坐标系看起来更直观，注 意各轴之间的角度。
z
1350 o y
1350
x
三 空间点的坐标
在平面直角坐标系中，怎样确定点的坐标？
三 空间点的坐标
点M
z
一一对应 有序实数组(x，y，z)
？
z
Rz
M (x，y，z)
Rz
M(x，y，z)
y
O
Px
Q M´
R
2.5 P -5
xO 2.9 Q
（-5，2.9，2.5）
各轴上的点对应值为多少？
y
蚂蚁爬行路线：走直线、转直角
方法一：
z（4，2.9，2.5）
方法二：
（-5，2.9，2.5）
z
R 2.5
O
P
4
Q 2.9
M
R
y 2.5 P
M
-5
x
xO Q 2.9
y
变式训练
2、在空间直角坐标系中标出下列各点： A(0,2,4) B(1,0,5) C(0,2,0) D(1,3,4)
z 方法一：
R 2.5
（4，2.9，2.5）
O
P
4
x
Q 2.9
y
各轴上的点对应值为多少？
变式训练
1、若将投影仪看成一个点，经测教室前后墙面 距离为9，,投影仪到前墙面距离为4，到地面距离为 2.5，到左面墙距离为2.9。请建立适当的空间直角坐 标系，并确定投影仪所在点的坐标。(单位：m)
方法二： z
(1，0，1) A
(0，0，0) O (1，0，0) A
x
C (0，1，1) B (1，1，1)
人教高一数学教学设计之《4.3.1空间直角坐标系》
人教高一数学教学设计之《4.3.1空间直角坐标系》一. 教材分析《4.3.1空间直角坐标系》这一节主要介绍空间直角坐标系的定义、构成及基本性质。
通过本节的学习，使学生了解空间直角坐标系在几何中的应用，为后续学习立体几何奠定基础。
二. 学情分析高一学生已具备了一定的函数、几何基础知识，但空间想象能力相对较弱。
在教学过程中，教师需要注重引导学生建立空间直角坐标系的直观印象，提高他们的空间想象力。
三. 教学目标1.了解空间直角坐标系的定义、构成及基本性质。
2.学会在空间直角坐标系中确定点的位置。
3.培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力。
四. 教学重难点1.空间直角坐标系的定义和构成。
2.如何在空间直角坐标系中确定点的位置。
3.空间直角坐标系在几何中的应用。
五. 教学方法1.采用直观演示法，让学生直观地了解空间直角坐标系的构成。
2.采用讲解法，讲解空间直角坐标系的基本性质和点的坐标确定方法。
3.采用练习法，让学生通过实际操作，巩固所学知识。
4.采用讨论法，引导学生探讨空间直角坐标系在几何中的应用。
六. 教学准备1.准备多媒体课件，展示空间直角坐标系的图像。
2.准备示例题目，用于讲解和练习。
3.准备黑板，用于板书关键知识点。
七. 教学过程1.导入（5分钟）利用多媒体课件，展示空间直角坐标系的图像，引导学生直观地了解空间直角坐标系的构成。
2.呈现（10分钟）讲解空间直角坐标系的定义、构成及基本性质，让学生初步掌握空间直角坐标系的基本概念。
3.操练（10分钟）示例题目：在空间直角坐标系中，确定点A(2,3,1)的位置。
引导学生动手操作，巩固空间直角坐标系中点的坐标确定方法。
4.巩固（5分钟）练习题目：在空间直角坐标系中，确定点B(-3,1,-2)的位置。
学生独立完成，教师巡回指导。
5.拓展（5分钟）引导学生探讨空间直角坐标系在几何中的应用，如：判断两个点是否垂直、平行等。
6.小结（5分钟）总结本节课的主要知识点，强调空间直角坐标系在几何中的重要性。
高中数学 4.3.1空间直角坐标系教案 新人教A版必修2
空间直角坐标系复习课教学设计1．教学内容解析《空间直角坐标系》是人教A版必修2第四章《圆与方程》中第三节的内容．是“坐标法”在空间中的推广，又是学生以后学习“空间向量”的基础．重点：进一步学习建立空间直角坐标系的方法，深化建系的关键：垂直关系；进一步探究复杂空间几何体中点的坐标表示；使学生形成系统的知识结构．难点：复杂空间几何体中点的坐标表示；“坐标法”的应用．2．教学目标设置（1）知识与技能：掌握各种常用空间几何体的建系方法，能解决较复杂空间图形的建系问题；能写出某些复杂空间几何体中点的坐标；能用空间中两点间的距离公式，解决某些具体问题．（2）过程与方法：运用类比与转化，建立空间直角坐标系与平面直角坐标系之间的联系；运用归纳，从特殊到一般，总结出建系的方法与表示点坐标的方法．（3）情感、态度与价值观：体会二维空间到三维空间的推广；体会“坐标法”在空间图形中的应用，数与形的统一，用代数方法解决几何问题的思想．3．学生学情分析学生刚刚学习了“空间直角坐标系”与“空间中两点间的距离公式”这两个内容，对建系、点的坐标表示有一定的基础．同时也学习了“空间几何体”与“直线、圆的方程”，对柱、锥、球体有一定的认识与了解，对“坐标法”解决几何问题的思想也有一定的了解．但学生在前两节课中，更多地是在立方体、长方体等较简单的空间几何体中建立直角坐标系，在坐标系概念、点与坐标的对应上研究得更多．对各种空间几何体建系方法尚未总结．对具体的空间图形中的点（如斜棱柱的某些顶点、几何图形翻折后的点）的坐标，认识不够清晰．4．教学策略分析本节课运用探究式教学．第一环节是知识回顾，由教师引导，对前两节课的知识点进行简单的梳理．第二环节通过变式教学，对各种空间几何体进行分类：直棱柱、有线面垂直的棱锥、有面面垂直的棱锥或棱柱、正棱锥……由易到难，层层递进，使学生对建立空间直角坐标系的方法有一个更深的认识．同时，通过对具体问题（斜四棱柱）的探究，使学生对点的表示形成一个更清晰的认识．第三环节通过对几个不同的实例：确定外接球球心问题、翻折问题的探究，深化用代数方法解决几何问题的思想．本节课采用PPT 教学．同时，教师把要研究的几何体图形印成讲义，课前发给学生，免去了学生作图的环节，节约上课时间．5．教学过程第一环节：知识点的回顾．（结合课件，教师引导，学生回答．） 建立空间直角坐标系的意义：用代数方法解决几何问题．①空间直角坐标系的构成，三要素：原点、坐标轴、单位长度；与平面直角坐标系的联系；右手系建系；②空间中点的坐标名称及表示方法：找到空间中点在平面xOy 上的射影，求出射影点的横、纵坐标，即为该点的横、纵坐标，该点在z 轴上的投影，即为竖坐标；③空间中两点的距离公式．第二环节：深化并归纳较复杂空间图形的建系方法；探究空间图形中某些特定的点的坐标表示． 例1．为下列空间几何体建立恰当的空间直角坐标系，并写出各顶点的坐标． （1）直四棱柱 ①正方体1111ABCD A BC D -，棱长为1；②长方体111112,3ABCD A B C D AB AA BC -===,；（学生较熟悉，课件直接展示建系结果，使仅量多的顶点在坐标轴上，轴上点的坐标表示更简单．）③所有棱长都为1，底面是菱形，60ABC ∠=；zx yz x yAC（让学生探究不同的建系方式，体会直棱柱中侧棱垂直底面的作用．）（2）棱锥，①侧棱PA ⊥底面ABCD ，底面ABCD 是菱形，1,60PA AB ABC ==∠=；②侧棱PA ⊥底面ABC ，1,PA AB ABC ==∆是正三角形； ③正四棱锥,P ABCD PO -⊥面,1ABCD PO AB ==；，（四棱柱变为四棱锥，四棱锥变为三棱锥；侧棱PA 垂直底面变为高PO 垂直底面，建系类型与（1）相同，关键是“线面垂直”．底面还可以变为其它形状，如直角三角形、梯形等等．在②中可能会有学生取AC 中点或BC 中点做为坐标原点，可以引导学生比较几种不同建系方式的特点，如以A 点为坐标原点，可使其余各点的坐标为正数；若以线段BC 中点为坐标原点，可使,B C 点的坐标体现出对称性；若以AC 中点做为坐标原点，则可以自然过渡到下一类型：“面面垂直”……这部分对学生来说不难，因此只要提炼出方法，PPT 演示，不需要每个题都详细解答．）例2．（1）四棱锥P ABCD -，面PAB ⊥面ABCD ，底面ABCD 是平行四边形， PAB ∆是正三角形，30,3,ABC AB BC ∠===（2）四棱柱1111ABCD A B C D -，面11AA D D ⊥面ABCD ．底面ABCD 是等腰梯形，zyx//,22,60AD BC AD BC BAD ==∠=．侧面11AA D D 是菱形，160A AD ∠=，建立恰当的空间直角坐标系，并写出相应各顶点的坐标．（利用转化思想，引导学生把面面垂直转化为线面垂直，建立空间直角坐标系．有面面垂直的柱及棱锥的建系都是同一类型．提醒学生，xOy 平面上点坐标的表示，可单独把该面画成平面直角坐标系，就能更清楚地体现各点的坐标．其它坐标平面内的点可类似得到，（2）中的1D 点的坐标就容易表示了．而对（2）中11,B C 点的坐标表示，部分学生会略感困难．引导学生利用面面垂直，找出这几点在平面xOy 上的射影就在直线BC 上，进而求出它们的坐标．通过该题使学生在具体实例中进一步体会复杂图形中点的坐标表示方法，关键点为：找射影．）通过以上图形的变化，引导学生归纳出建立空间直角坐标系的方法： 1． 利用线面垂直建立空间直角坐标系；2． 把面面垂直转化为线面垂直，进而建立空间直角坐标系．第三环节：用空间中两点间的距离公式解决实际问题．例3．正三棱锥,2P ABC AB -=，高3PO =．（1）建立恰当的空间直角坐标系，并写出各顶点对应的坐标； （2）试确定其外接球球心O '的位置．（类比正四棱锥的建系方式，学生容易想到利用高OP 来建立z 轴，这样坐标原点就确定下来了．那么学生也会自然地利用底面三角形的高，来建立x 轴或y 轴．当然也可能有学生会利用A 点或底面棱中点来作为坐标原点，可引导学生比较各种建系方式的不同．）（对第（2）小题，学生容易想到球心就在高OP 上，这样确定了球心的横、纵坐标．接下来只要设一个竖坐标．只有一个未知数，再找一个条件即可求解．如上图建立空间直角坐标系，设(0,0,)O h '，由O P O B ''=，得224(3)3h h -=+，解之，得2318h =．即O '坐标为23(0,0,)18．举一反三，教师引导学生推广求其它几何体的外接球球心的方法：设球心(,,)x y z ，三个未知数，只要找到三个条件，即球心到球面上三个点的距离都相等，列出三元一次方程组，解方程既可．）y例4．如图， 在矩形A B C D 中，点,E F 分别在线段,AB AD 243A E EB A F F D ====.沿直线EF 将AEF V 翻折成1A EF ∆1A EF C --是直二面角.（1）建立恰当的空间直角坐标系，求1A 点的坐标；（2）点N 在线段BC 上，沿直线DN 将CDN ∆翻折成1C DN ∆，当二面角1C DN C --为120时，1C 到底面ABCD 的距离恰为1A 与1C 之间的距离；（可引导学生比较不同的建系方式，如坐标原点在A 点时，各点的坐标较简单．对于1A 点和1C 点的坐标表示，学生会直接过1A 点和1C 点作底面的垂线，1A 点射影的具体位置可以确定，但1C 点的则不能．教师引导学生从翻折图形的重要特征，即翻折前与翻折后哪些量保持不变入手．不妨让学生拿一张纸，实际翻折一下，学生会更直观地体验到，1C 的射影位置，其实是在过C 点，且垂直于DN 的直线上，这条垂直于DN 的直线经翻折后，恰构成了二面角1C DN C --的平面角，问题迎刃而解．同时，教师提醒学生注意翻折前的CD 与翻折后的1C D 为同一线段，或者翻折前后的CDN ∆与1C DN ∆全等，因此CD 与1C D 长度相同，为接下来的计算，以及下一小题的解决做个铺垫．） （3）点,M N 分别在线段,FD BC 上，若沿直线MN 将四边形MNCD 向上翻折，使C与1A 重合，求线段FM 长．（本题是2010年浙江省的高考题．本题的难点在直线MN 的位 置不确定，需要学生有一定的空间想象能力，画出翻折后的空间 图形，并牢牢抓住翻折前后不变的量这一关键．利用线段相等， 来求出点M 的坐标．如图建立空间直角坐标系，则M 点的坐标可设为(4,0,0)x +，这里只有一个未知量，因此只要再找一个条件即可．注意到1A M CM =，而C 与1A 坐标已知，1(10,8,0)A C ，可列出方程22(42)48(410)64x x +-++=+-+，解出214x =，即FM 长．）第四环节：小结．本节课继续学习了空间直角坐标系在各种空间图形中的建法；复杂空间图形中点坐标的表示方法；特殊问题，如翻折问题中点坐标的表示法；空间两点间距离公式在解决实际问题中的应用……以上可让学生各抒己见． 作业：略．。
4.3.1 空间直角坐标系-高一数学教材配套教学课件(人教A版必修二)
④关于z轴(竖轴)对称的点的坐标是P4(-x，-y，z)； ⑤关于xOy坐标平面对称的点的坐标是P5(x，y，-z)； ⑥关于yOz坐标平面对称的点的坐标是P6(-x，y，z)； ⑦关于xOz坐标平面对称的点的坐标是P7(x，-y，z).
【补偿训练】已知点P(2，-5，8)，分别写出点P关于 原点，x轴，y轴，z轴和xOz平面的对称点.
0
பைடு நூலகம்
1
z 2
0
，
x0 1,
得
y0
所1, 以M
(-1，-1，-1
).
z0 1,
【补偿训练】已知点P(1，2，3)，Q(-3，5，2)，它们 在平面xOy内的投影分别是P′，Q′，则P′，Q′的坐 标分别为________.
【解析】因为点P(1，2，3)，Q(-3，5，2)它们在平 面xOy内的投影分别是P′，Q′， 所以P′(1，2，0)，Q′(-3，5，0). 答案：(1，2，0)，(-3，5，0)
【解析】选C.点B1到三个坐标平面的距离都为1，易知 其坐标为(1，1，1).
2.点P(-1，2，3)关于zOx平面对称的点的坐标为
()
A.(1，2，3)
B.(-1，-2，3)
C.(-1，2，-3)
D.(1，-2，-3)
【解析】选B.因点P(-1，2，3)关于zOx平面对称，则
对称点P′的坐标应为P′(-1，-2，3).
【方法总结】求空间中点P(a，b，c)的位置的四个步 骤 (1)在平面xOy内作出点P′(a，b，0). (2)过点P′作垂直于平面xOy的直线l. (3)在l上结合z的值与正负截取. (4)得点P(a，b，c).
类型三 空间中点的对称问题 【典例3】在空间直角坐标系中，点P(-2，1，4). (1)求点P关于x轴的对称点的坐标. (2)求点P关于xOy平面的对称点的坐标.
精讲优练课型：4.3.1 空间直角坐标系
【变式训练】(2014·湖北高考)在如图所示的空间 直角坐标系O-xyz中,一个四面体的顶点坐标分别是 (0,0,2),(2,2,0),(1,2,1),(2,2,2).给出编号为①, ②,③,④的四个图,则该四面体的正视图和俯视图分别为 ( )
A.①和②
B.③和①
C.④和③
D.④和②
【解题指南】由已知条件,在空间坐标系中作出几何体的大致形状,进 一步得到正视图与俯视图. 【解析】选D.在坐标系中标出已知的四个点,根据三视图的画图规则 判断三棱锥的正视图为④,俯视图为②,故选D.
(3)右手直角坐标系要求. 右手拇指指向_x_轴的正方向,食指指向_y_轴的正方向,中指指向_z_轴的 正方向.
2.空间一点的坐标 其中x→_横__坐__标__,y→_纵__坐__标__,z→_竖__坐__标__.
【即时小测】 1.思考下列问题: (1)空间中一点的坐标其表示唯一吗? 提示:空间中一点的坐标因建系不同而不同,其表示不唯一,但其形式 一定是(x,y,z)的形式,即由三个实数唯一确定.
点为P1,点P1关于坐标平面yOz的对称点为P2,点P2关于z轴的对称点为
P3,则点P3的坐标为
.
【解题探究】1.典例1中关于坐标平面xOy及x轴的对称点的坐标有何 特点? 提示:关于坐标平面xOy对称的点的横坐标,纵坐标不变,竖坐标变为原 来的相反数.关于x轴的对称点的横坐标不变,纵坐标和竖坐标变为原 来的相反数. 2.典例2中求点关于坐标平面或坐标轴对称的点的坐标应遵循怎样的 规律? 提示:关于谁对称,谁保持不变,其余坐标相反.
4.3 空间直角坐标系 4.3.1 空间直角坐标系
【知识提炼】 1.空间直角坐标系 (1)空间直角坐标系的特征. ①三条轴两两相交且互相_垂__直__;②有_相__同__的单位长度. (2)相关概念. ①坐标原点:_O_;②坐标轴:_x_轴、_y_轴、_z_轴; ③坐标平面:_x_O_y_平面、_y_O_z_平面、_x_O_z_平面.
高中数学必修2(人教A版)教案—4.3.1空间直角坐标系
4. 3.1空间直角坐标系（教案）【教学目标】1.让学生经历用类比的数学思想方法探索空间直角坐标系的建立方法，进一步体会数学概念、方法产生和发展的过程，学会科学的思维方法．2.理解空间直角坐标系与点的坐标的意义，掌握由空间直角坐标系内的点确定其坐标或由坐标确定其在空间直角坐标系内的点，认识空间直角坐标系中的点与坐标的关系．3.进一步培养学生的空间想象能力与确定性思维能力．【教学重难点】重点：求一个几何图形的空间直角坐标。
难点：空间直角坐标系的理解。
【教学过程】一、情景导入1. 确定一个点在一条直线上的位置的方法．2. 确定一个点在一个平面内的位置的方法．3. 如何确定一个点在三维空间内的位置？例：如图26-2，在房间（立体空间）内如何确定电灯位置？在学生思考讨论的基础上，教师明确：确定点在直线上，通过数轴需要一个数；确定点在平面内，通过平面直角坐标系需要两个数．那么，要确定点在空间内，应该需要几个数呢？通过类比联想，容易知道需要三个数．要确定电灯的位置，知道电灯到地面的距离、到相邻的两个墙面的距离即可．（此时学生只是意识到需要三个数，还不能从坐标的角度去思考，因此，教师在这儿要重点引导）教师：在地面上建立直角坐标系xOy，则地面上任一点的位置只须利用x，y就可确定．为了确定不在地面内的电灯的位置，须要用第三个数表示物体离地面的高度，即需第三个坐标z．因此，只要知道电灯到地面的距离、到相邻的两个墙面的距离即可．例如，若这个电灯在平面xOy上的射影的两个坐标分别为4和5，到地面的距离为3，则可以用有序数组（4，5，3）确定这个电灯的位置（如图26-3）．这样，仿照初中平面直角坐标系，就建立了空间直角坐标系O—xyz，从而确定了空间点的位置．二、合作探究、精讲点拨1. 在前面研究的基础上，先由学生对空间直角坐标系予以抽象概括，然后由教师给出准确的定义．从空间某一个定点O引三条互相垂直且有相同单位长度的数轴，这样就建立了空间直角坐标系O—xyz，点O叫作坐标原点，x轴、y轴、z轴叫作坐标轴，这三条坐标轴中每两条确定一个坐标平面，分别称为xO平面，yO平面，zOx平面．教师进一步明确：（1）在空间直角坐标系中，让右手拇指指向x轴的正方向，食指指向y轴的正方向，若中指指向z轴的正方向则称这个坐标系为右手坐标系，课本中建立的坐标系都是右手坐标系．（2）将空间直角坐标系O—xyz画在纸上时，x轴与y轴、x轴与z轴成135°，而y 轴垂直于z轴，y轴和z轴的单位长度相等，但x轴上的单位长度等于y轴和z轴上的单位长度的，这样，三条轴上的单位长度直观上大致相等．2. 空间直角坐标系O—xyz中点的坐标．思考1：在空间直角坐标系中，空间任意一点Ａ与有序数组（x，y，z）有什么样的对应关系？在学生充分讨论思考之后，教师明确：（1）过点A作三个平面分别垂直于x轴，y轴，z轴，它们与x轴、y轴、z轴分别交于点P，Q，R，点P，Q，R在相应数轴上的坐标依次为x，y，z，这样，对空间任意点A，就定义了一个有序数组（x，y，z）．（2）反之，对任意一个有序数组（x，y，z），按照刚才作图的相反顺序，在坐标轴上分别作出点P，Q，R，使它们在x轴、y轴、z轴上的坐标分别是x，y，z，再分别过这些点作垂直于各自所在的坐标轴的平面，这三个平面的交点就是所求的点A．这样，在空间直角坐标系中，空间任意一点A与有序数组（x，y，z）之间就建立了一种一一对应关系：A（x，y，z）．教师进一步指出：空间直角坐标系O—xyz中任意点A的坐标的概念对于空间任意点A，作点A在三条坐标轴上的射影，即经过点A作三个平面分别垂直于x轴、y轴和z轴，它们与x轴、y轴、z轴分别交于点P，Q，R，点P，Q，R在相应数轴上的坐标依次为x，y，z，我们把有序数组（x，y，z）叫作点A的坐标，记为A（x，y，z）．（如图26-4）思考2：（1）在空间直角坐标系中，坐标平面xOy，xOz，yOz上点的坐标有什么特点？（2）在空间直角坐标系中，x轴、y轴、z轴上点的坐标有什么特点？解：（1）xOy平面、xOz平面、yOz平面内的点的坐标分别形如（x，y，0），（x，0，z），（0，y，z）．（2）x轴、y轴、z轴上点的坐标分别形如（x，0，0），（0，y，0），（0，0，z）．三、典型例题例1、在空间直角坐标系O—xyz中，作出点P（5，4，6）．注意：在分析中紧扣坐标定义，强调三个步骤，第一步从原点出发沿x轴正方向移动5个单位，第二步沿与ｙ轴平行的方向向右移动4个单位，第三步沿与z轴平行的方向向上移动6个单位（如图26-5）．变式练习：已知长方体ABCD－A′B′C′D′的边长AB＝12，AD＝8，AA′＝5，以这个长方体的顶点A为坐标原点，射线AB，AD，AA′分别为x轴、y轴和z轴的正半轴，建立空间直角坐标系，求这个长方体各个顶点的坐标．注意：此题可以由学生口答，教师点评．解：A （0，0，0），B （12，0，0），D （0，8，0），A ′（0，0，5），C （12，8，0），B ′（12，0，5），D ′（0，8，5），C ′（12，8，5）．讨论：若以C 点为原点，以射线CB ，CD ，CC ′方向分别为x ，y ，z 轴的正半轴，建立空间直角坐标系，那么各顶点的坐标又是怎样的呢？得出结论：建立不同的坐标系，所得的同一点的坐标也不同．例2、结晶体的基本单位称为晶胞，如图是食盐晶胞的示意图（可看成是八个棱长为21的小正方体堆积成的正方体），其中色点代表钠原子，黑点代表氯原子，如图，建立空间直角坐标系Oxyz 后，试写出全部钠原子所在位置的坐标。
用4.3.1空间直角坐标系
如何在空间直角坐标系中作出一个点？ 例：在空间直角坐标系中，作出点M(4，-2，5). 解：如图，以水平面为衬托平面(为加强直观性)， 第一步，将原点沿x轴正方向平移4个单位得M1(4,0,0)； 第二步，把M1沿与y轴平行的直线且与y轴相反的方向平移2个单位，得到点 M2(4，-2，0)；
第三步，把M2沿与z轴平行的直线且与z轴相同的方向平移5个单位即可得到点 M(4，-2，5). M(4，-2 ， 5). z
z D′ 3
A′
P
3 (2, ,3) 2
C′
B′ (3,4,3) C (0,4,0) y
3 A
x
O
P′
4
B
练习 3.如图，棱长为a的正方体OABC-D′A′B′C′中，对角线OB′于BD′相交 于点Q.顶点O为坐标原点，OA，OC分别在x轴、y轴的正半轴上.试写出点Q的 坐标. z D′ A` O A x C` B′ 1 1 1 1 Q ( 2 , 2 , 2) C 2 1 Q′ 2 B
(0,2,2)
(2,0,2) (0,2,0) (2,0,0) (0,0,0) (2,2,0) (0,2,-2)
(0,0,2)
(2,2,2) (0,0,0) (2,0,0) (0,2,0) (2,2,0)
(0,0,-2) (2,0,-2)
(2,2,-2)
练习
1. 3.在长方体OABC DABC中， OA
练 1. 点 M （ 0 ， 3,-1 ）在空间直角坐标系中的位置是在 ( ) D 习 A.x轴上 B.xOy平面上 C.xOz平面上 D.yOz平面上 2.点P（0,3,0）在空间直角坐标系中的位置是在 ( B ) A.x轴上 B.在y轴上 C.在z轴上 D.在xOz平面上 3.点M（-3,0,0),N(3,-4,0)在空间直角坐标系中的位置分别是在( B ) (A)x轴上、y轴上 (B)x轴上、xOy平面上 (C)y轴上、xOz平面上 (D)xOy平面上，yOz平面上
4.3.1 空间直角坐标系
空间直角坐标系
4.3.1 空间直角坐标系
【课标要求】 1．了解空间直角坐标系的建系方式． 2．掌握空间中任意一点的表示方法． 3．能在空间直角坐标系中求出点的坐标. 【核心扫描】 1．空间直角坐标系中点的坐标的确定．(重点)
2．空间想象能力的培养及类比思想的应用．(难点)
新知探究 题型探究 感悟提升
解 (1)如图所示， (2)因为正四棱锥 P－ ABCD 的底面边长 为 4，侧棱长为 10， 可求得正四棱锥的高为 2 23.
以正四棱锥的底面中心为原点，平行于 BC， AB 所在的直线分别为 x 轴、 y 轴，建立如图 所示的空间直角坐标系， 则点 B、P 的坐标分别为 B(2，2，0)，P(0，0， 2 23)．故 PB 的中点坐标为(1，1， 23)．
(－3，－4，－2)
由题意知，纵、竖坐标不变、横坐标为相反数， (－3，－2，1)
4．点M(3，－2，1)关于面yOz对称的点的坐标是________．
故所求的对称点坐标为(－3，－2，1)．
新知探究
题型探究
感悟提升
5．如图，在四面体P－ABC中，PA，PB，PC
两两垂直，|PA|＝|PB|＝2，|PC|＝1，E为AB 的中点．试建立空间直角坐标系并写出点 P，A，B，C，E的坐标．
1 － 1＋ x0 ＝ ， 2 2 － 4＋ y0 点坐标公式有 0＝ ， 2 3 3＋ z0 2＝ 2 ， x0＝ 2， ∴y0＝ 4， 即所求点的坐标为 (2， 4， 0)． z0＝ 0，
新知探究 题型探究 感悟提升
类型三
对称点的坐标问题
【例3】 已知点P(2，3，－1)关于坐标平面xOy的对称点为P1，点P1关于坐标