高中数学人教A版2019课标版必修二公开课教案空间点、直线、平面之间的位置关系
高一数学 人教A版2019必修第二册 8-4-2 空间点、直线、平面之间的位置关系 教案
【教学目标】知识与技能:掌握空间点、直线、平面之间的位置关系。
过程与方法:学生通过练习,能够灵活运用知识,解决实际问题。
情感态度价值观:培养学生认真思考问题的态度,使其能够尊重知识,发扬创新精神。
【教学重点】掌握空间点、直线、平面之间的位置关系。
【教学难点】培养学生的立体空间想象能力。
【教学过程】Step 1 自主探究1.请同学们画出以下图形:①A、B、C三点不共线,D点在线上AC上;②P、Q两点在直线l上,R点在平面α上,S点在平面β上。
2.请同学们结合纸片模型和实物模型,逐步探究点、直线、平面之间的位置关系,并记录成下表:空间元素|位置关系-|-点与直线|1.点在直线上;2.点在直线外。
直线与平面|1.直线在平面上;2.直线与平面相交;3.直线与平面平行。
点与平面|1.点在平面上;2.点在平面外。
Step 2 巩固练习请同学们用所学知识回答以下问题:1.如图,在四棱锥P-ABCD中,球心O在平面A,BC,D中的一个,B点与C点的连线与平面A,BCD的交点为E,则OE与PA的位置关系是()。
A.相交B.相邻并分离C.相邻而不相交D.平面夹角为90°2.如图,四面体ABCD的体积为4/3。
如果点O在四面体内部,且凸四边形ABCD的对角线CE过点O,则()。
A.OC=OEB.OE×OC=1C.OE+OC=2D.2OE+OC=3答案:1.C 2.DStep 3 总结讲评通过本节课的学习和探究,我们了解到了空间点、直线、平面之间的位置关系,并且掌握了一些操作技巧。
同时,我们也明确了在实际问题中所应用的方法。
空间点、线、面的位置关系教案-高一下学期数学人教A版(2019)必修第二册
8.2立体图形的直观图【最新课程标准】能用斜二测画法画出简单空间图形(长方体、球、圆柱、圆锥、棱柱及其简单组合)的直观图.【学科核心素养】1.了解斜二测画法的概念并掌握斜二测画法的步骤.(数学抽象)2.会用斜二测画法画出一些简单平面图形和立体图形的直观图.(直观想象)引入新课:前面我们认识了柱体、锥体、台体、球以及简单组合体的结构特征。
为了将这些空间几何体画在纸上,用平面图形表示出来,使我们能够根据平面图形想象空间几何体的形状和结构,这就需要我们学习直观图的有关知识。
课堂引入:一、直观图是观察者站在某一点观察一个空间几何体获得的图形。
画立体图形的直观图,实际上是把不完全在同一平面内的点的集合,用同一平面内的点表示。
因此,直观图往往与立体图形的真实形状不完全相同,在立体几何中,立体图形的直观图通常是在平行投影下得到的平面图形。
要画立体图形的直观图,首先要学会画水平放置的平面图形。
立体几何中常用平行投影(斜投影)来画空间图形的直观图,这种画法叫做斜二测画法.MNOyxAB CDEFO 'x 'y (1)在已知图形中取互相垂直的x 轴和y 轴,两轴相交于o 点.画直观图时把它画成对应的x ′轴y ′轴,使它确定的平面表示水平平面。
(2)已知图形中平行于x 轴或y 轴的线段,在直观图中分别画成平行于x ′轴或y ′轴的线段.(3)已知图形中平行于x 轴的线段,在直观图中保持原长度不变;平行于y 轴的线段,长度为原来的一半.课堂典例1.用斜二测画法画水平放置的正六边形的直观图.画法:(1)在正六边形ABCDEF 中,取AD 所在的直线为x 轴,对称轴MN 所在直线为y 轴,两轴交于点O .画对应的x ′,y ′轴,两轴相交于点O ′,使∠ x ′o y ′=45°. (2)以O ′为中心,在x ′上取A ′D ′=AD ,在y 轴上取M’N’=1/2MN 以点N ′为中心,画B ′C ′∥x ′轴,并等于BC ,再以M ′为中心,画E ′F ′∥x ′轴,并等于EF.(3)连接A’B’C’D’E’F’并擦去辅助线x ′轴和y ′轴,便获得正六边形ABCDEF 水平放置的直观图.【方法归纳】画平面图形的直观图的技巧1.在画水平放置的平面图形的直观图时,选取恰当的坐标系是关键,一般要使得平面多边形尽可能多的顶点在坐标轴上,以便于画点.2.画平面图形的直观图,首先画与坐标轴平行的线段因为平行性不变,与坐标轴不平行的线段通过与坐标轴平行的线段确定它的两个端点,然后连接成线段.跟踪训练1 画水平放置的边长为1 cm 的正三角形的直观图.二、正等测画法----圆CDA 'C 'D 'B '思考:水平放置的圆给我们的视觉效果是什么?生活经验告诉我们,水平放置的圆看起来非常像椭圆,立体几何中,我们常用正等测画法画水平放置的圆,在实际画水平放置的圆的直观图时常用下图所示的椭圆模板。
空间点、直线、平面之间的位置关系-高一数学同步精讲课件(人教A版2019必修第二册)
应用新知
题型三:异面直线的判定(逻辑推理)
例5.如图, ∩ = , ∉ , ⊂ , ∉ .直线与具有怎样的位置关系?
为什么?
解:直线与是异面直线.理由如下.
若直线与直线不是异面直线,则它们相交或平行.
设它们确定的平面为,则 ∈ , ⊂ .
思考:分别在两个平面内的两条直线是否一定异面?
b
a
a
a
b
b
总结新知
空间中直线与直线的位置关系
共面直线
相交直线:在同一平面内,有且只有一个公共点;
平行直线:在同一平面内,没有公共点;
异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点.
平行直线
//
相交直线
∩=
异面直线
与异面
探究新知
A.平行
B.相交
C.异面
解:因为∥,所以与没有公共点,
又 ⊂ , ⊂ ,所以与没有公共点,
则与的关系为平行或异面.
选D
D.平行或异面
)
应用新知
题型二:空间位置关系的判断(直观想象)
关于点、直线、平面位置关系的判断
(1)根据位置关系的分类,利用直观想象判断;
(2)借助熟悉的几何体,如长方体进行判断;
活动. ①一个平面把空间分为几部分?
②二个平面把空间分为几部分?
③三个平面把空间分为几部分?
02
典 型 例 题 分 析
应用新知
题型一:用符号语言描述位置关系(数学抽象)
例1.如图,用符号表示下列图形中直线、平面之间的位置关系.
解:在(1)中, ∩ = , ∩ = , ∩ = .
数学人教A版(2019)必修第二册8.4.2空间点、直线、平面之间的位置关系 课件
典例精析
练习:已知a,b表示直线,α表示平面.有以下命题:①若a∥b,b⊂α,则
a∥α;②若a∥α,b∥α,则a∥b;③若a∥b,b∥α,则a∥α;④若a∥α,
b⊂α,则a∥b.其中正确命题的个数是(
A.0
B.1
C.2
A
).
D.3
解析:如图所示,在长方体ABCD-A'B'C'D'中,
AB∥CD,AB⊂平面ABCD,但CD⊂平面ABCD,故①错误;A'B'∥平面
记作a//α.
课堂小结
三、空间中平面与平面的位置关系
两个平面平行 :没有公共点
两个平面相交 :有无数个公共点(在一条直线上)
画两个互相平行
的平面时,要注
意使平面的两个
平行四边形的对
应边平行.
平面 与平面 平行,
平面 与平面 相交,
记作//.
记作 ∩ .
没有公共点
平行
在同一平面内
相交
在同一平面内
不相交
不平行
不在同一平面内
新知生成
一、空间中直线与直线的位置关系
共面直线
相交直线:在同一平面内,有且只有一个公共点;
平行直线:在同一平面内,没有公共点;
异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点.
异面直线画法:如果直线 , 为异面直线,为了表示它们不共面的特点,
ABCD,B'C'∥平面ABCD,但A'B'与B'C'相交,故②错误;AB∥A'B',
A'B'∥平面ABCD,但AB⊂平面ABCD,故③错误;A'B'∥平面ABCD,
高中数学人教A版必修2《2.1.3空间中直线与平面之间的位置关系》教案1
必修二2.1.3 空间中直线与平面之间的位置关系一、课程标准中的相关内容1.了解空间中点、线、面的基本性质及位置关系。
2.通过学生亲自动手实验,体验空间中直线和平面的位置关系,学会用数学符号描述空间中直线与平面的位置关系,为今后学习立体几何打好基础。
二、教学目标1.知识与技能学生通过动手操作模型或观察实例,直观的认识空间中直线与平面的位置关系,培养学生的观察能力、空间想象能力。
2.过程与方法使学生通过动手操作模型或观察实例,能正确画图表示出直线与平面的位置关系,培养学生的基本作图能力体验用数学刻画自然界事物之间关系的方法。
3.情感态度与价值观培养学生积极参与、合作交流的主体意识和勇于探索的科学态度三、学生分析在学习立体几何之前,学生已经学习了大量的平面几何知识,本章知识是立体几何的基础,在整个几何学中占有非常重要的地位,起着承前启后的作用。
再则本章知识在现实生活中应用非常广泛,学生对和现实生活联系紧密的知识具有天生的兴趣,充分培育和利用好学生的这些兴趣,将使教学更轻松。
课程的开展一方面是让学生对立体几何有基本的认识,另一方面也是为接下来的学习打下基础。
让学生从“知其然”到“知其所以然”。
四、教材分析1.本节的作用和地位本节内容在前两节的基础上现实生活中的实例为载体,使同学们在直观感知的基础上,认识空间中直线与平面的位置关系,进而进一步了解平行、垂直关系的基本性质及判定方法,发展推理论证能力,培养逻辑思维能力。
它既是前一章的深入,又是今后学习立体几何的基础,在整个几何学中占有非常重要的地位,起着承前启后的作用。
2.本节主要内容高中数学新课程对于学生认识数学与自然界、数学与人类社会的关系,认识数学的科学价值、应用价值、文化价值、提高提出问题、分析问题和解决问题的能力,形成理性思维,发展智力和创新意识具有基础性的作用。
本课首先通过实例演示,是同学们对空间中直线和平面的位置关系有初步的了解,进而通过理论分析,是同学们从理论上理解并掌握空间中直线和平面的位置关系的内涵,为今后学生学习立体几何打下坚实的基础。
高一数学 人教A版2019必修第二册 8-4-2 空间点、直线、平面之间的位置关系 教学教案
【教学目标】1. 了解空间点、直线、平面之间的位置关系。
2. 掌握点到直线、点到平面的距离公式及其应用。
3. 能够灵活运用所学的知识,解决实际问题。
【教学重点】掌握点到直线、点到平面的距离公式及其应用。
【教学难点】运用所学知识解决实际问题。
【教学过程】Step 1 导入(15分钟)1. 引入本节课的主题:空间点、直线、平面之间的位置关系。
2. 通过举例子引导学生思考:在真实的生活中,点、直线、平面之间有什么关系?如何判断它们之间的位置关系?3. 通过引进一些概念和术语,如点、直线、平面、向量、向量的内积与外积等,为后续内容做好铺垫。
Step 2 学习(60分钟)1. 点到直线的距离公式通过向量法推导点到直线的距离公式,即:$$ d = \frac{\left|\overrightarrow{PA} \times\overrightarrow{PB}\right|}{\left|\overrightarrow{AB}\right|} $$其中,$A$、$B$ 为直线上任意两点,$P$ 为离直线最近的点,$\overrightarrow{PA}$ 和$\overrightarrow{PB}$ 分别为向量 $\overrightarrow{PA}$ 和 $\overrightarrow{PB}$ 的向量积,$\left|\overrightarrow{AB}\right|$ 是向量 $\overrightarrow{AB}$ 的模长。
2. 点到平面的距离公式通过向量法推导点到平面的距离公式,即:$$ d = \frac{\left|Ax+By+Cz+D\right|}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}} $$其中,$Ax+By+Cz+D=0$ 是平面的一般式,$P(x_0,y_0,z_0)$ 是点 $P$ 的坐标,$\sqrt{A^2+B^2+C^2}$ 是向量 $(A,B,C)$ 的模长。
3. 点、直线、平面之间的位置关系及判定方法(1)点在直线上的判定:设空间中一点 $P$ 在直线 $l$ 上的充分必要条件是$\overrightarrow{AP}=\lambda \overrightarrow{AB}, \lambda\in R$。
【教案】空间点、直线、平面之间的位置关系+教学设计-高一下学期数学人教A版(2019)必修第二册
ab 两直线平行a b两直线相交P∥a ba∩b=P两直线异面AA D BB 1C 1D 18.4.2 空间点、直线、平面之间的位置关系学情分析上一节课我们认识了点、线、面的位置关系及符号语言的书写,三个基本事实和三个推论,本节通过对生活中实例的观察,从而引出点、线、面的位置关系研究.学习目标1、了解空间两条直线间的位置关系、空间直线与平面的位置关系、空间平面与平面的位置关系.2、借助几何模型辅助,培养直观想象的核心素养.教学重难点重点:1、了解直线与平面的三种位置关系,会用图形语言和符号语言表示 2、理解异面直线的定义,会判断异面直线,会用平面衬托来画异面直线3、几何模型思想的运用与强化,借助几何模型辅助. 难点:理解异面直线的定义,会判断异面直线,会用平面衬托来画异面直线.教学过程一、空间中直线与直线的位置关系问题1 两支笔所在的直线具有哪些位置关系?设计意图:抛砖引玉,通过让学生思考两支笔所在的直线具有哪些位置关系,初步感受异面直线,其次让学生观察生活及周围的实物,在现实生活中寻找异面直线的例子,更加真实、直观地感受异面直线.思考1 两条异面直线具有什么特征?设计意图:有了生活实例的支撑,可以让学生自己总结异面直线的特征,再次深入感知异面直线.判断1 异面直线是指“空间中两条没有公共点的直线”设计意图:可能会有学生从公共点角度入手,设计判断1是让学生判断2 异面直线是指“不在同一平面内的两条直线”设计意图:判断1学生应该能举出反例,判断2学生估计会遇到难题,多数学生应该认为是对的,对此我设计了一个环节,准备了一个例子,是长方体模型,探究直线AC 和直线11A C 的位置关系. 借助这个例子让学生意识到“不在同一平面内”和“不同在任何一个平面”是不一样的.AA DB B 111AA D BB 1C 1D 1DB 1αβb aDBαab DBC 1αaA 1DB B 111思考2 如何理解“不同在任何一个平面内”?设计意图:“不同在任何一个平面”即“不具备确定平面的条件”,而我们又知道“两条平行直线、两条相交直线可以确定唯一平面”,那么异面直线就是 “两条既不相交,也不平行的直线”. 思考3 如何判断两条直线是异面直线?设计意图:举了一个例子,在正方体1111ABCD A B C D -中,寻找与1A A 异面的直线,想通过这个例子让学生归纳出判断异面直线的方法,定义法应该没问题,不过用定义法判断比较困难,不易操作,那么就引导学生给出第二种方法“排除法”,排除法也有不足之处. 思考4 如何画两条异面直线?设计意图:通过之前的3个思考学生应该对异面直线有个更深的感知,设计思考4有2个目的,①学生通过画异面直线感受如何将三维的图形在二维平面作出,再次感知异面直线的本质.②给出判断异面直线的其他方法.例子2 如图,在长方体1111ABCD A B C D -中,判断下列直线的位置关系:(1)直线BC 与直线1D D ;(2)直线AC 与直线1A D ;(3)直线BD 与直线11D C 设计意图:设计例子2是为了给出异面直线的画法,通过借助长方体模型给出三种画法.例题1 如图,在长方体1111ABCD A B C D -中,判断下列直线的位置关系:(1)直线1A B 与直线11B D ;(2)直线1A B 与直线1B C ;(3)直线1A B 与直线1C D . 设计意图:学生通过探究异面直线的画法归纳出判断异面直线的第三种方法,利用该方法可以很快地给出异面直线的判断.练习1 若直线a ,b 是异面直线,直线b ,c 是异面直线,则a ,c 的位置关系是什么?设计意图:学生在完成练习1的时候,刚开始凭空间想象应该会很抽象的,此时老师提示可以借助几何模型,学生的思路应该会打开. 在此也让学生更加深刻地意识到几何模型思想的重要性.几何模型思想:无论在探究异面直线的特征、归纳异面直线的判断、总结异面直线的画法,还是在例题讲解和练习巩固,都用到了模型思想,以此将模型思想渗透在课堂,进而在学生的思维中形成沉淀.A DB B 1C 1D 1ααα思考5可以从哪些角度刻画空间中两条直线的位置关系?设计意图:想让学生从不同的角度刻画空间中两条直线的位置关系.二、空间中直线与平面的位置关系问题2 一支笔所在的直线与桌面所在的平面有哪些位置关系?设计意图:借助生活中的实例让学生感知直线与平面的位置关系,可以让学生上黑板演示.文字语言图形语言符号语言设计意图:分别从文字语言、图形语言、符号语言认识空中直线与平面的位置关系.思考6 可以从哪些角度刻画直线与平面的位置关系?设计意图:想让学生从不同的角度刻画空间中直线与平面的位置关系. 可以从三个方面:平行关系、交点个数、是否在平面内.例题2 若直线a 上有一点P 在平面α外,则下列结论正确的是( ) A. 直线上所有的点都在平面外 B. 直线上有无数多个点都在平面外 C. 直线上有无数多个点都在平面内 D. 直线上至少有一个点在平面内设计意图:直线在平面外,学生可能会理解为直线与平面平行,直线在平面外包含两种情形:直线与平面平行和直线与平面相交.练习2 下列命题中,正确的是( )A. 如果直线a 和平面α满足a ∥α,那么a 与平面α内的任何一条直线平行B. 如果a ,b 是两条平行直线,那么a 平行于b 所在的任何一个平面C. 如果直线a ,b 和平面α满足a ∥α,b ∥α,那么a ∥bD. 如果直线a ,b 和平面α满足a ∥b ,a ∥α,b 在α外,那么b ∥α设计意图:借助几何模型,练习2就变得游刃有余,以此让学生体会几何模型思想的重要性.利用几何模型,可以通过特例排除错误选项.A DBB 1C 1D 1三、空间中平面与平面的位置关系问题3 将一本书随意上下、左右移动和翻转,书本所在平面和桌面所在平面的位置关系有几种?有什么特点? 设计意图:借助生活中的实例让学生感知空间中平面与平面的位置关系,可以让学生上黑板演示. 然后利用三种语言进行归纳.文字语言图形语言符号语言例题3 如果在两个平面内分别有一条直线,且这两条直线互相平行,那么这两个平面的位置关系是什么?设计意图:借助几何模型,学生很快会找到思路,以此让学生体会几何模型思想的重要性.练习3 已知平面α,β满足α∥β,且,a b ⊂α⊂β,判断直线a ,b 的位置关系,并说明理由. 设计意图:借助几何模型即可解答,其次想借助练习3为之后的课堂小结做铺垫.课堂小结(1)这节课我们运用到了哪些数学思想和方法? 设计意图:分类讨论、数形结合、几何模型(2)这节课我们分别研究了“线线”“线面”“面面”的位置关系,那么这三者之间是否有联系呢?设计意图:让学生明白一点线线、线面、面面三者是一个整体,学习立体几何,应该具备一种整体观念,以此打开数学的格局.αβlαβ。
必修二2.1.空间点、直线、平面之间的位置关系(教案)
人教版新课标普通高中◎数学 2 必修(A 版)第二章点、直线、平面之间的位置关系2. 1空间点、直线、平面之间的位置关系教案 A第 1 课时教学内容: 2. 1. 1平面教学目标一、知识与技能1.利用生活中的实物对平面进行描述,掌握平面的表示法及水平放置的直观图;2.掌握平面的基本性质及作用,提高学生的空间想象能力.二、过程与方法在师生的共同讨论中,形成对平面的感性认识.三、情感、态度与价值观通过实例认识到我们所处的世界是一个三维空间,进而增强了学习的兴趣.教学重点、难点教学重点:1.平面的概念及表示;2.平面的基本性质,注意它们的条件、结论、作用、图形语言及符号语言.教学难点:平面基本性质的掌握与运用.教学关键:让学生理解平面的概念,熟记平面的性质及性质的应用,使学生对平面的概念及其性质由感性认识上升到理性认识.教学突破方法:对三个公理要结合图形进行理解,清楚其用途.教法与学法导航教学方法:探究讨论,讲练结合法.学习方法:学生通过阅读教材,联系身边的实物思考、交流,师生共同讨论等,从而较好地完成本节课的教学目标.教学准备教师准备:投影仪、投影片、正(长)方形模型、三角板.学生准备:直尺、三角板.教学过程教学教学内容师生互动设计过程意图创设什么是平面?师:生活中常见的如黑板、情境一些能看得见的平面实桌面等,给我们以平面的印象,形成平导入例 .你们能举出更多例子吗?那么面的概新课平面的含义是什么呢?这就是念我们这节课所要学习的内容 .1教师备课系统──多媒体教案续上表1.平面含义随堂练习判定下列命题是否正确:主题① 书桌面是平面;探究② 8 个平面重叠起来要比合作 6 个平面重叠起来厚;交流③ 有一个平面的长是50m,宽是 20m;④平面是绝对的平,无厚度,可以无限延展的抽象的数学概念 .师:以上实物都给我们以平面的印象,几何里所说加强对知的平面,就是从这样的一些识的理解物体中抽象出来的,但是,培养,自几何里的平面是无限延展觉钻研的的 .学习习惯 . 数形结合,加深理解 .2.平面的画法及表示师:在平面几何中,怎(1)平面的画法:水平放样画直线?(一学生上黑板置的平面通常画成一个平行四画)边形,锐角画成 45°,且横边之后教师加以肯定,解说、画成邻边的 2 倍长(如图).类比,将知识迁移,得出平面的画法:D CαA B如果几个平面画在一起,主题当一个平面的一部分被另一个探究平面遮住时,应画成虚线或不合作画(打出投影片).交流(2)平面通常用希腊字母α、β、γ等表示,如平面α、平面β等,也可以用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面 AC 、平面 ABCD等.(3)平面内有无数个点,平面可以看成点的集合 .点 A 在平面α内,记作:A ∈ α ; 点B 在平面α外,记作: Bα.β通过类比α探索,培养学生知识迁移能β力,加强知识的系统性 .α·B·Aα2续上表人教版新课标普通高中◎数学 2 必修(A 版)3.平面的基本性质公理 1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内.A Bα· C··教师引导学生思考教材P41 的思考题,让学生充分发表自己的见解 .师:把一把直尺边缘上的任意两点放在桌边,可以看到,直尺的整个边缘就落在了桌面上,用事实引导学生归纳出公理主题探究合作交流符号表示为A ∈ LB∈ L? L ? α.A ∈ αB∈ α公理 1:判断直线是否在平面内.公理 2:过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面 .A· Bα·L符号表示为: A 、B、C 三点不共线 ? 有且只有一个平面α,使A ∈ α、 B∈ α、 C∈ α.公理 2 作用:确定一个平面的依据 .公理 3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线 .βPα·L符号表示为: P∈ α∩β? α∩β =L,且P∈ L .公理 3 作用:判定两个平面是否相交的依据 .1.教师引导学生阅读教材P42 前几行相关内容,并加以解析.师:生活中,我们看到三脚架可以牢固地支撑照相机或测量用的平板仪等等.通过类比引导学生归纳出公理探索,培2.养学生知教师用正(长)方形识迁移能模型,让学生理解两个平力,加强面的交线的含义.知识的系注意:( 1)公理中“有统性 .且只有一个”的含义是:“有”,是说图形存在,“只有一个”,是说图形唯一,“有且只有一个平面”的意思是说“经过不在同一直线上的三个点的平面是有的,而且只有一个”,也即不共线的三点确定一个平面.“ 有且只有一个平面”也可以说成“确定一个平面 . ”引导学生阅读P42 的思考题,从而归纳出公理3.3教师备课系统──多媒体教案续上表拓展 4. 教材 P43 例 1教师及时评价和纠正同创新通过例子,让学生掌握图形学的表达方法,规范画图和巩固应用中点、线、面的位置关系及符号符号表示 .提高.提高的正确使用 .1.平面的概念,画法及表示方法 .培养学2.平面的性质及其作用.生归纳3.符号表示.整合知4.注意事项.学生归纳总结、教师给识能小结力,以予点拨、完善并板书 .及思维的灵活性与严谨性 .课堂作业1.下列说法中,(1)铺得很平的一张白纸是一个平面;( 2)一个平面的面积可以等于 6cm 2;( 3)平面是矩形或平行四边形的形状. 其中说法正确的个数为().A . 0 B . 1 C. 2 D . 32.若点 A 在直线 b 上,在平面内,则 A, b,之间的关系可以记作().A . A b B. A b C. A b D . A b3.图中表示两个相交平面,其中画法正确的是().A B C D4.空间中两个不重合的平面可以把空间分成()部分.答案: 1. A 2. B 3. D 4. 3 或 4第 2 课时教学内容2.1. 2 空间中直线与直线之间的位置关系教学目标一、知识与技能1.了解空间中两条直线的位置关系;4人教版新课标普通高中◎数学 2 必修(A 版)2.理解异面直线的概念、画法,提高空间想象能力;3.理解并掌握公理 4 和等角定理;4.理解异面直线所成角的定义、范围及应用.二、过程与方法1.经历两条直线位置关系的讨论过程,掌握异面直线所成角的基本求法.2.体会平移不改变两条直线所成角的基本思想和方法.三、情感、态度与价值观感受到掌握空间两直线关系的必要性,提高学习兴趣.教学重点、难点教学重点1.异面直线的概念 .2.公理 4 及等角定理 .教学难点异面直线所成角的计算.教学关键提高学生空间想象能力,结合图形来判断空间直线的位置关系,使学生掌握两异面直线所成角的步骤及求法 .教学突破方法结合图形,利用不同的分类标准给出空间直线的位置关系,由两异面直线所成角的定义求其大小,注意两异面直线所成角的范围.教法与学法导航教学方法探究讨论法.学习方法学生通过阅读教材、思考与教师交流、概括,从而较好地完成教学目标.教学准备教师准备投影仪、投影片、长方体模型、三角板.学生准备三角板 .教学过程详见下表 .教学教学内容师生互动设计环节意图创设通过身边实物,相互设疑激情境异面直线的概念:不同在任何一个交流异面直线的概念.趣点出导入平面内的两条直线叫做异面直线.师:空间两条直线有主题.新课多少种位置关系?1. 空间的两条直线的位置关系教师给出长方体模多媒体5教师备课系统──多媒体教案相交直线:同一平面内,有且只有型,引导学生得出空间的演示提一个公共点;两条直线有如下三种关高上课平行直线:同一平面内,没有公共系.效率 .探索点;异面直线:不同在任何一个平面内,教师再次强调异面直新知没有公共点 .线不共面的特点.师生互异面直线作图时通常用一个或两个动,突平面衬托,如下图:破重点 .2. 平行公理师:在同一平面内,例 2 的思考:长方体ABCD-A'B'C'D' 中,如果两条直线都与第三条讲解让BB' ∥AA', DD' ∥AA',那么 BB' 与直线平行,那么这两条直学生掌DD' 平行吗?线互相平行 . 在空间中,是握了公否有类似的规律?理 4 的运用.生:是.强调:公理 4 实质上探索是说平行具有传递性,在新知公理 4:平行于同一条直线的两条平面、空间这个性质都适直线互相平行 .用.符号表示为:设a、b、c 是三条直线如果 a//b, b//c,那么 a//c.例 2 空间四边形ABCD 中, E、 F、G、 H 分别是AB 、BC 、 CD 、 DA 的中点.求证:四边形 EFGH 是平行四边形 .续上表3. 思考:在平面上,我们容易证明让学生观察、思考:等角定“如果一个角的两边与另一个角的两边理为异探索分别平行,那么这两个角相等或互补”.面直线新知空间中,结论是否仍然成立呢?所成的等角定理:空间中如果两个角的两角的概边分别对应平行,那么这两个角相等或念作准6人教版新课标普通高中◎数学 2 必修(A 版)互补 .∠ ADC与A'D'C' 、备.∠ ADC与∠ A'B'C'的两边分别对应平行,这两组角的大小关系如何?生:∠ ADC = A'D'C' ,∠ ADC +∠ A'B'C' = 180°4.异面直线所成的角如图,已知异面直线 a、b,经过空探索间中任一点 O 作直线 a'∥ a、b'∥ b,我新知们把 a'与 b'所成的锐角(或直角)叫异面直线 a 与 b 所成的角(夹角).教师画出更具一般性的图形,师生共同归纳出如下等角定理.师:① a'与 b'所成的角的以教师大小只由 a、b 的相互位置讲授为来确定,与 O 的选择无关,主,师为了简便,点 O 一般取在生共同两直线中的一条上;交流,② 两条异面直线所成的导出异角θ∈( 0,π);面直线2所成的③ 当两条异面直线所成角的概探索的角是直角时,我们就说念 .新知这两条异面直线互相垂例 3 让直,记作 a⊥ b;学生掌④ 两条直线互相垂直,有握了如共面垂直与异面垂直两种何求异情形;面直线⑤ 计算中,通常把两条异所成的例 3(投影)面直线所成的角转化为两角,从条相交直线所成的角 .而巩固了所学知识 .续上表充分调动学拓展生动手创新教材 P49 练习 1、 2.生完成练习,教师当的积极应用堂评价 .性,教提高师适时7教师备课系统──多媒体教案给予肯定 .本节课学习了哪些知识内容?小结知2.计算异面直线所成的角应注意什学生归纳,然后老师补识,形小结么?充、完善.成整体思维.课堂作业1. 异面直线是指().A.空间中两条不相交的直线B.分别位于两不同平面内的两条直线C.平面内的一条直线与平面外的一条直线D.不同在任何一个平面内的两条直线2.如右图所示,在三棱锥 P-ABC 的六条棱所在的直线中,异面直线共有().A. 2 对 B . 3 对 C. 4 对 D. 6 对3.正方体 ABCD-A 1B1C1D1中与棱AA1平行的棱共有().A. 1 条 B . 2 条 C. 3 条 D. 4 条4.空间两个角、,且与的两边对应平行,若=60 °,则的大小为()..答案: 1. D 2.B 3. C 4. 60 °或 120°第 3 课时教学内容8人教版新课标普通高中◎数学 2 必修(A 版)2. 1. 3 空间中直线与平面之间的位置关系 2. 1. 4 平面与平面之间的位置关系教学目标一、知识与技能1.了解空间中直线与平面的位置关系,了解空间中平面与平面的位置关系;2.提高空间想象能力 .二、过程与方法1.通过观察与类比加深了对这些位置关系的理解、掌握;2.利用已有的知识与经验归纳整理本节所学知识.三、情感、态度与价值观感受空间中图形的基本位置关系,形成严谨的思维品质.教学重点、难点教学重点空间直线与平面、平面与平面之间的位置关系.教学难点用图形表达直线与平面、平面与平面的位置关系.教学关键借助图形,使学生清楚直线与平面,平面与平面的分类标准,并能依据这些标准对直线与平面、平面与平面的位置关系进行分类及判定.教学突破方法恰当地利用图形,用符号语言表述直线与平面、平面与平面的位置关系.教法与学法导航教学方法借助实物,让学生观察事物、思考关系,讲练结合,较好地完成本节课的教学目标.学习方法探究讨论,自主学习法.教学准备教师准备多媒体课件,投影仪,三角板,直尺.学生准备三角板,直尺.教学过程详见下表 .教学教学内容师生互动设计过程意图创设问题1:空间中直线和直线有几生 1:平行、相交、异复习9教师备课系统──多媒体教案情境种位置关系?面;回顾,导入问题 2:一支笔所在的直线和一生 2:有三种位置关系:激发新课个作业本所在平面有几种位置关(1)直线在平面内;学习系?(2)直线与平面相交;兴趣 .(3)直线与平面平行.师肯定并板书,点出主题 .1.直线与平面的位置关系 .师:有谁能讲出这三种( 1)直线在平面内——有无数位置有什么特点吗?个公共点 .生:直线在平面内时二( 2)直线与平面相交——有且者有无数个公共点 .仅有一个公共点 .直线与平面相交时,二( 3)直线在平面平行——没有者有且仅有一个公共点 .公共点 .直线与平面平行时,三其中直线与平面相交或平行的者没有公共点(师板书).情况,统称为直线在平面外,记作师:我们把直线与平面加强a.相交或直线与平面平行的对知直线 a 在面内的符号语言是情况统称为直线在平面外 .识的a. 图形语言是:师:直线与平面的三种理解位置关系的图形语言、符号培养,主题语言各是怎样的?谁来画自觉探究图表示一个和书写一下 .钻研合作学生上台画图表示 .的学交流直线 a 与面相交的 a∩ = A.师;好 . 应该注意:画习习图形语言是符号语言是:直线在平面内时,要把直线惯,数画在表示平面的平行四边形结形内;画直线在平面外时,合,加应把直线或它的一部分画深理在表示平面的平行四边形解 .外 .直线 a 与面平行的符号语言是a∥. 图形语言是:10人教版新课标普通高中◎数学 2 必修(A 版)续上表2.平面与平面的位置关系师:下面请同学们思考以( 1)问题 1:拿出两本书,看下两个问题(投影).作两个平面,上下、左右移动和翻生:平行、相交 .转,它们之间的位置关系有几种?师:它们有什么特点?( 2)问题 2:如图所示,围成生:两个平面平行时二者长方体 ABCD –没有公共点,两个平面相交A′B′C′D′的六个时,二者有且仅有一条公共直通过面,两两之间的线(师板书).类比位置关系有几师:下面请同学们用图形探索,种?和符号把平面和平面的位置培养主题关系表示出来⋯⋯学生( 3)平面与平面的位置关系探究——没有公师:下面我们来看几个例知识平面与平面平行合作子(投影例 1).迁移共点 .交流能力 .平面与平面相交——有且只有一条公共直线 .加强平面与平面平行的符号语言知识是∥ . 图形语言是:的系统性 .11教师备课系统──多媒体教案续上表拓展创新应用提高例 1 下列命题中正确的个数是( B ).①若直线 l 上有无数个点不在平面内,则 l∥ .②若直线l 与平面平行,则l与平面内的任意一条直线都平行 .③如果两条平行直线中的一条与一个平面平行,那么另一条也与这个平面平行 .④若直线 l 与平面平行,则 l 与平面内的任意一条直线没有公共点 .A . 0B . 1 C. 2 D. 3例 2 已知平面∥,直线a,求证 a∥ .证明:假设 a 不平行,则 a在内或 a 与相交 .∴ a 与有公共点 .又 a.∴ a与有公共点,与面∥面矛盾 .∴∥ .学生先独立完成,然后讨例 1 通论、共同研究,得出答案. 教师过示范利用投影仪给出示范 .传授学师:如图,我们借助长方体生一个模型,棱 AA 1所在直线有无数点通过模在平型来研面究问题ABCD的方外,但法,加棱 AA 1深对概所在直线与平面ABCD 相交,所念的理以命题①不正确; A1B1所在直线解. 例 2平行于平面 ABCD ,A1B1显然不目标训平行于 BD,所以命题②不正确;练学生A1 B1∥AB,A1B1所在直线平行于思维的平面 ABCD ,但直线 AB平灵活,面 ABCD ,所以命题③不正确;并加深l 与平面平行,则 l 与无公对面面共点, l与平面内所有直线都平行、没有公共点,所以命题④正确,线面平应选 B .行的理师:投影例2,并读题,先解.让学生尝试证明,发现正面证明并不容易,然后教师给予引导,共同完成,并归纳反证法步骤和线面平行、面面平行的理解 .1.直线与平面、平面与平培养学面的位置关系 .生整合2.“正难到反”数学思想知识能与反证法解题步骤 .学生归纳总结、教师给予点力,以小结拨、完善并板书 .及思维3. “分类讨论”数学思想.的灵活性与严谨性 . 12人教版新课标普通高中◎数学 2 必修(A 版)课堂作业1.直线与平面平行的充要条件是这条直线与平面内的().A .一条直线不相交B.两条直线不相交C.任意一条直线都不相交 D .无数条直线都不相交【解析】直线与平面平行,则直线与平面内的任意直线都不相交,反之亦然;故应选C.2. “平面内有无穷条直线都和直线l 平行”是“l //”的().A.充分而不必要条件 B .必要而不充分条件C.充分必要条件 D .即不充分也不必要条件【解析】如果直线在平面内,直线可能与平面内的无穷条直线都平行,但直线不与平面平行,应选 B.3.如图,试根据下列要求,把被遮挡的部分改为虚线:( 1)AB 没有被平面遮挡;( 2)AB 被平面遮挡.答案:略4.已知,,直线a,b,且∥,a,b,则直线 a 与直线 b 具有怎样的位置关系?【解析】平行或异面.5.如果三个平面两两相交,那么它们的交线有多少条?画出图形表示你的结论.【解析】三个平面两两相交,它们的交线有一条或三条.6.求证:如果过一个平面内一点的直线平行于与该平面平行的一条直线,则这条直线在这个平面内 .已知: l ∥,点P∈,P∈ m,m∥ l,求证: m.证明:设 l 与 P 确定的平面为,且= m′,则 l ∥ m′.又知 l ∥ m, m m P ,由平行公理可知,m 与 m′重合 .所以 m.13教师备课系统──多媒体教案教案 B第 1 课时教学内容: 2. 1. 1 平面教学目标1.了解平面的概念,掌握平面的画法、表示法及两个平面相交的画法;2.理解公理一、二、三,并能运用它们解决一些简单的问题;3.通过实践活动,感知数学图形及符号的作用,从而由感性认识提升为理性认识,注意区别空间几何与平面几何的不同,多方面培养学生的空间想象力.教学重点:公理一、二、三,实践活动感知空间图形.教学难点:公理三,由抽象图形认识空间模型.学法指导:动手实践操作,由模型到图形,由图形到模型不断感知.教学过程一、引入在平面几何中,我们已经了解了平面图形都是由点和线构成的,我们所做的一切都是在一个无形的平面中进行,请同学谈谈到底平面是什么样子的?可以举实例说明.在平面几何中,我们也知道直线是无限延伸的,我们是怎样表示这种无限延伸的?那么你认为平面是否有边界?你又认为如何去表示平面呢?二、新课以上问题经过学生分小组充分讨论,由各小组代表陈述你这样表示的理由?教师暂不作评判,继续往下进行 .实践活动:1.仔细观察教室,举出空间的点、线、面的实例.2.只准切三刀,请你把一块长方体形状的豆腐切成形状、大小都相同的八块.3.请你准备六根游戏棒,以每根游戏棒为一边,设法搭出四个正三角形.以上这些问题已经走出了平面的限制,是空间问题. 今后我们将研究空间中的点、线、面之间的关系.图 1问题:指出上述活动中几何体的面,并想想如何在一张纸上画出这个几何体?至此我们应感受到画几何体与我们的视角有一定的关系.练习一:试画出下列各种位置的平面.1.水平放置的平面2.竖直放置的平面14人教版新课标普通高中◎数学 2 必修(A 版)图 2( 1)图2(2)3.倾斜放置的平面图 34.请将以下四图中,看得见的部分用实线描出.图 4(1)图4(2)图4(3)图4(4)小结:平面的画法和表示法.我们常常把水平的平面画成一个平行四边形,用平行四边形表示一个平面,如图 5.平行四边形的锐角通常画成45o,且横边长等于其邻边长的 2 倍.如果一个平面被另一个平面遮挡住,为了增强它的立体感,我们常把被遮挡部分用虚线画出来,如图 6.βFA DA DααB E CB C图 5图 6图 7平面常用希腊字母, ,等表示(写在代表平面的平行四边形的一个角上),如平面、平面;也可以用代表平面的平行四边形的四个顶点,或相对的两个顶点的大写英文字母作为平面的名称,图 5 的平面,也可表示为平面ABCD ,平面 AC 或平面BD .前面我们感受了空间中面与面的关系及画法,现在让我们研究一下点、线与一个平面会有怎样的关系?15教师备课系统──多媒体教案显然,一个点与一个平面有两种位置关系:点在平面内和点在平面外.我们知道平面内有无数个点,可以认为平面是由它内部的所有的点组成的点集,因此点和平面的位置关系可以引用集合与元素之间关系.从集合的角度,点 A 在平面内,记为A;点B在平面外,记为B (如图 7).再来研究一下直线与平面的位置关系.将学生分成小组,并动手实践操作后讨论:把一把直尺边缘上的任意两点放在桌面上,直尺的整个边缘就落在桌面上吗?请同学们再试着想一下,如何用图形表示直线与平面的这些空间关系?由“两点确定一条直线”这一公理,我们不难理解如下结论:公理 1如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在这个平面内 .A l ,B l , 且 A, B,l.A l Bα图8例1 分别用符号语言、文字语言描述下列图形.AA aa图 9( 1)图 9( 2)图 9( 3)例 2 识图填空(在空格内分别填上, , ,).A____ a;A____ α,B____ a; B____ α,Aa____ α;a____ α = B,B bb____ α;B____ b.a图 10图 11问题情景:制作一张桌子,至少需要多少条腿?为什么?公理 2 经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平A面 .CB实践活动:取出两张纸演示两个平面会有怎样的位置关α图 12系,并试着用图画出来 .图 12试问:如图13 是两个平面的另一种关系吗?(相对于同学们得出的关系)由平面的无限延展性,不难理解如下结论:公理 3如果两个不重合平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过这个公共点16人教版新课标普通高中◎数学 2 必修(A 版)的直线 .βP l 且P l.αP l图 13例 3如图14用符号表示下列图形中点、直线、平面之间的位置关系.l【分析】根据图形,先判断点、直线、平面之间的位置关系,然后用符号表示出来.【解析】在(1)中,l , a A , a B .l , a, b, a l P , B l P .在( 2)中,三、巩固练习教材 P43 练习 1— 4.四、课堂小结(1)本节课我们学习了哪些知识内容?(2)三个公理的内容及作用是什么?(3)判断共面的方法 .五、布置作业P51 习题 A 组 1, 2.第 2 课时教学内容: 2. 1. 2 空间中直线与直线之间的位置关系教学目标:一、知识目标1.了解空间中两条直线的位置关系;2.理解异面直线的概念、画法,培养学生的空间想象能力;3.理解并掌握公理 4.二、能力目标1.让学生在观察中培养自主思考的能力;17教师备课系统──多媒体教案2.通过师生的共同讨论培养合作学习的能力.三、情感、态度与价值观让学生感受到掌握空间两直线关系的必要性,提高学生的学习兴趣.教学重点、难点教学重点: 1.异面直线的概念; 2.公理 4.教学难点:异面直线的概念.学法与教学用具1.学法:学生通过观察、思考与教师交流、概括,从而较好地完成本节课的教学目标;2.教学用具:多媒体、长方体模型、三角板.教学过程一、复习引入1.平面内两条直线的位置关系有(相交直线、平行直线).相交直线(有一个公共点);平行直线(无公共点).2.实例 . 十字路口——立交桥.立交桥中,两条路线 AB , CD 既不平行,又不相交(非平面问题).六角螺母DCA B二、新课讲解1.异面直线的定义不同在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线.练习:在教室里找出几对异面直线的例子.注1:两直线异面的判别一 : 两条直线既不相交、又不平行.两直线异面的判别二 : 两条直线不同在任何一个平面内.合作探究一:分别在两个平面内的两条直线是否一定异面?答:不一定,它们可能异面,可能相交,也可能平行.空间两直线的位置关系:按平面基本性质分(1)同在一个平面内:相交直线、平行直线;( 2)不同在任何一个平面内:异面直线.按公共点个数分( 1)有一个公共点 : 相交直线;( 2)无公共点:平行直线、异面直线.2.异面直线的画法说明:画异面直线时,为了体现它们不共面的特点,常借助一个或两个平面来衬托. 18。
高一数学 人教A版2019必修第二册 8-4-2 空间点、直线、平面之间的位置关系 同步教案
一、教学目标:1. 理解空间点、直线、平面之间的位置关系。
2. 掌握判断空间点、直线、平面之间的位置关系的方法和技巧。
3. 利用所学知识解决实际问题。
二、教学重难点:1. 空间点、直线、平面之间的位置关系及其特征。
2. 判断空间点、直线、平面之间的位置关系的方法和技巧。
三、教学内容:1. 点、直线、平面的定义。
2. 点与直线、点与平面、直线与平面之间的位置关系。
四、教学过程:1. 导入教师用三维图形向学生介绍空间点、直线、平面,并提出空间点、直线、平面之间的位置关系。
2. 学习新知识(1)点、直线、平面的定义教师给出空间点、直线、平面的定义,并介绍它们的符号表示法。
(2)点与直线的位置关系教师向学生介绍点与直线的位置关系,如点在直线上、点不在直线上等,并告诉学生如何判断一个点是否在直线上。
(3)点与平面的位置关系教师向学生介绍点与平面的位置关系,如点在平面上、点在平面下方或上方等,并告诉学生如何判断一个点是否在平面上。
(4)直线与平面的位置关系教师向学生介绍直线与平面的位置关系,如直线与平面相交、平行或垂直等,并告诉学生如何判断一条直线是否与一个平面相交、平行或垂直。
3. 练习教师出题目,让学生运用所学知识解决问题。
4. 总结回顾本节课所学知识,对学生在本节课中表现突出的同学进行表扬。
同时,强调课后学习的重要性,鼓励学生利用空余时间加强巩固。
五、板书设计:1. 点、直线、平面的定义和符号表示法2. 点、直线、平面之间的位置关系及其特征3. 判断点、直线、平面之间位置关系的方法和技巧六、教学反思:通过本节课的讲解和练习,学生对空间点、直线、平面之间的位置关系有了更深入的理解,并掌握了判断它们之间位置关系的方法和技巧。
教师在讲解时,注重引导学生,多让学生举例和画图,让学生通过实际操作来理解知识点。
在练习环节中,教师注重培养学生的观察能力和运用数学知识解决实际问题的能力,可以让学生更好地掌握所学知识。
(2019新教材)人教A版高中数学必修第二册:空间点、直线、平面之间的位置关系
■名师点拨 (1)异面直线的定义表明异面直线不具备确定平面的条件.异面直线 既不相交,也不平行. (2)不能把异面直线误认为分别在不同平面 内的两条直线,如图中,虽然有 a⊂α,b⊂β, 即 a,b 分别在两个不同的平面内,但是因 为 a∩b=O,所以 a 与 b 不是异面直线.
2.空间中直线与平面的位置关系
2.[变条件]在本例中,若将条件改为平面 α 内有无数条直线与 平面 β 平行,那么平面 α 与平面 β 的关系是什么? 解:如图,α 内都有无数条直线与平面 β 平行.
由图知,平面 α 与平面 β 可能平行或相交.
3.[变条件]在本例中,若将条件改为平面 α 内的任意一条直线 与平面 β 平行,那么平面 α 与平面 β 的关系是什么? 解:因为平面 α 内的任意一条直线与平面 β 平行,所以只有这 两个平面平行才能做到,所以平面 α 与平面 β 平行.
平行.( × ) (10)若两个平面都平行于同一条直线,则这两个平面平行.( × )
异面直线是指( ) A.空间中两条不相交的直线 B.分别位于两个不同平面内的两条直线 C.平面内的一条直线与平面外的一条直线 D.不同在任何一个平面内的两条直线
解析:选 D.对于 A,空间两条不相交的直线有两 种可能,一是平行(共面),另一个是异面,所以 A 应排除.对于 B,分别位于两个平面内的直线, 既可能平行也可能相交也可能异面,如图,就是 相交的情况,所以 B 应排除.对于 C,如图中的 a,b 可看作是平 面 α 内的一条直线 a 与平面 α 外的一条直线 b,显然它们是相交直 线,所以 C 应排除.只有 D 符合定义.
位置关系
直线 a 在 平面 α 内
直线 a 在平面 α 外
直线 a 与平
直线 a 与
人教A版高中数学必修二空间中直线与平面、平面与平面之间的位置关系教案
§2.1.3 —2.1.4 空间中直线与平面、平面与平面之间的位置关系一、教学目标:1、知识与技能(1)了解空间中直线与平面的位置关系;(2)了解空间中平面与平面的位置关系;(3)培养学生的空间想象能力。
2、过程与方法(1)学生通过观察与类比加深了对这些位置关系的理解、掌握;(2)让学生利用已有的知识与经验归纳整理本节所学知识。
二、教学重点、难点重点:空间直线与平面、平面与平面之间的位置关系。
难点:用图形表达直线与平面、平面与平面的位置关系。
三、学法与教学用具1、学法:学生借助实物,通过观察、类比、思考等,较好地完成本节课的教学目标。
2、教学用具:投影仪、投影片、长方体模型四、教学思想(一)创设情景、导入课题教师以生活中的实例以及课本P49的思考题为载体,提出了:空间中直线与平面有多少种位置关系?(板书课题)(二)研探新知1、引导学生观察、思考身边的实物,从而直观、准确地归纳出直线与平面有三种位置关系:(1)直线在平面内——有无数个公共点(2)直线与平面相交——有且只有一个公共点(3)直线在平面平行——没有公共点指出:直线与平面相交或平行的情况统称为直线在平面外,可用a α来表示a α a∩α=A a∥α例4(投影)师生共同完成例4例4的给出加深了学生对这几种位置关系的理解。
2、引导学生对生活实例以及对长方体模型的观察、思考,准确归纳出两个平面之间有两种位置关系:(1)两个平面平行——没有公共点(2)两个平面相交——有且只有一条公共直线用类比的方法,学生很快地理解与掌握了新内容,这两种位置关系用图形表示为α∥β α∩β= L教师指出:画两个相互平行的平面时,要注意使表示平面的两个平行四边形的对应边平行。
教材P51 探究让学生独立思考,稍后教师作指导,加深学生对这两种位置关系的理解教材P51 练习学生独立完成后教师检查、指导(三)归纳整理、整体认识教师引导学生归纳,整理本节课的知识脉络,提升他们掌握知识的层次。
空间点、直线、平面之间的位置关系(2个课时)(课件)(人教A版2019 必修第二册)
作用:证明点共线、线共点.
证:P,Q,R三点共线 证:AB,CD,l三线共点
点共线的证明
课本P132-8.已知△ABC在平面α外,AB∩α=P,
AC∩α=R,BC∩α=Q,求证:P,Q,R三点共线.
证明:∵ AB P,P 且P AB,
又∵ AB 平面ABC,P 平面ABC.
设平面ABC 平面 l,P l.
l
A
①直线l在平面α内:直线l上的所有点都在平面α上. 记为l
l ②直线l与平面α相交:直线l与平面α只有一个公共点A. 记为l A ③直线l与平面α平行:直线l与平面α没有公共点.记为l //.
3.点、直线、平面的关系
a
(4)直线与直线的位置关系:
o
b
共面直线平 相行 交::
a a
// b b
D
αβ
C
空间四边形
例.三个平面最多能把空间分成____部分,最少能把空 间分成____部分。 [考]三个平面能把空间分成4或6或7或8部分.
面与面的交线
例.正方体中,平面ACC1与平面BDC1的交线是_____.
D1C1基本Fra bibliotek实2.若一条直线
A1
B1
上的两点在一个平面内,
那么这条直线在此平面
内.
(√) P131-4.直线a⊂α,b⊂β,α//β,判断直线a,b的位置关系. 平行或异面
[考]若a⊂α,b⊂β,α//β,则a与b平行或异面.
P131-132习题8.4
2.若直线a不平行于平面α,且a⊂α,则下列结论成立的是( B ) a
A.α内的所有直线与a是异面直线 B.α内不存在与a平行的直线
O
(a
b)
2019-2020学年新人教A版必修二 空间点、直线、平面之间的位置关系 教案
2019-2020学年新人教A版必修一空间点、直线、平面之间的位置关系教案第三节空间点、直线、平面之间的位置关系空间点、线、面的位置关系(1)理解空间直线、平面位置关系的定义.(2)了解可以作为推理依据的公理和定理.(3)能运用公理、定理和已获得的结论证明一些空间图形的位置关系的简单命题.知识点一平面的基本性质公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内.公理2:过不共线的三点,有且只有一个平面.公理3:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线.易误提醒三点不一定能确定一个平面.当三点共线时,过这三点的平面有无数个,所以必须是不在一条直线上的三点才能确定一个平面.[自测练习]1.下列命题中,真命题是()A.空间不同三点确定一个平面B.空间两两相交的三条直线确定一个平面C.两组对边相等的四边形是平行四边形D.和同一直线都相交的三条平行线在同一平面内解析:A是假命题,当三点共线时,过三点有无数个平面;B不正确,两两相交的三条直线不一定共线;C不正确,两组对边相等的四边形可能是空间四边形;D正确,故选D.答案:D知识点二空间点、直线、平面之间的位置关系易误提醒 (1)直线与平面的位置关系包括线在面内与线在面外.其中线在面外包括线与面相交和线与面平行,易出错.(2)两平面的位置关系不平行一定相交,一般指的是两不重合的平面.[自测练习]2.若直线a ⊥b ,且直线a ∥平面α,则直线b 与平面α的位置关系是________. 答案:b 与α相交或b ⊂α或b ∥α知识点三 异面直线所成角、平行公理及等角定理 1.异面直线所成的角(1)定义:设a ,b 是两条异面直线,经过空间中任一点O 作直线a ′∥a ,b ′∥b ,把a ′与b ′所成的锐角或直角叫作异面直线a 与b 所成的角.(2)范围:⎝⎛⎦⎤0,π2. 2.平行公理平行于同一条直线的两条直线平行. 3.等角定理空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补. 易误提醒1.有关异面直线问题的易误点:(1)“不同在任何一个平面内”指这两条直线不能确定任何一个平面,因此异面直线既不平行,也不相交;(2)不能把异面直线误解为分别在是不同平面内的两条直线.(3)异面直线不具有传递性,即若直线a 与b 异面,b 与c 异面,则a 与c 不一定是异面直线.2.关于等角定理的易忽视点:(1)如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,并且方向相同,那么这两个角相等.(2)如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,并且其中一组方向相同,另一组方向相反,那么这两个角互补.(3)如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,并且方向都相反,那么这两个角相等.[自测练习]3.已知a ,b 是异面直线,直线c ∥直线a ,那么c 与b ( ) A .一定是异面直线 B .一定是相交直线 C .不可能是平行直线 D .不可能是相交直线解析:若c ∥b ,∵c ∥a ,∴a ∥b ,与a ,b 异面矛盾.∴c ,b 不可能是平行直线. 答案:C4.长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AB =BC =1,AA 1=2,则异面直线BD 1与CC 1所成的角为( )A.π4 B.π6 C.π3D.π2解析:长方体中BB 1∥CC 1,则∠D 1BB 1为异面直线BD 1与CC 1所成的角,在BB 1D 1中,B 1D 1=BB 1=2,所以∠D 1BB 1=π4,故选A.答案:A考点一 平面的基本性质|1.如图所示,ABCD -A 1B 1C 1D 1是长方体,O 是B 1D 1的中点,直线A 1C 交平面AB 1D 1于点M ,则下列结论正确的是( )A .A ,M ,O 三点共线B.A,M,O,A1不共面C.A,M,C,O不共面D.B,B1,O,M共面解析:连接A1C1,AC,则A1C1∥AC,∴A1,C1,A,C四点共面,∴A1C⊂平面ACC1A1,∵M∈A1C,∴M∈平面ACC1A1,又M∈平面AB1D1,∴M在平面ACC1A1与平面AB1D1的交线上,同理O在平面ACC1A1与平面AB1D1的交线上.∴A,M,O三点共线.答案:A2.如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是AB,AA1的中点.求证:(1)E,C,D1,F四点共面;(2)CE,D1F,DA三线共点.证明:(1)如图,连接EF,CD1,A1B.因为E,F分别是AB,AA1的中点,所以EF∥A1B.又A1B∥CD1,所以EF∥CD1,所以E,C,D1,F四点共面.(2)因为EF∥CD1,EF<CD1,所以CE与D1F必相交,设交点为P,则由P∈CE,CE⊂平面ABCD,得P∈平面ABCD.同理P∈平面ADD1A1.又平面ABCD∩平面ADD1A1=DA,所以P∈直线DA.所以CE,D1F,DA三线共点.证明线共面或点共面的三种常用方法(1)直接法:证明直线平行或相交,从而证明线共面.(2)纳入平面法:先确定一个平面,再证明有关点、线在此平面内.(3)辅助平面法:先证明有关的点、线确定平面α,再证明其余元素确定平面β,最后证明平面α、β重合.考点二空间两直线的位置关系|1.(2016·绵阳模拟)已知a,b,c为三条不重合的直线,已知下列结论:①若a⊥b,a ⊥c,则b∥c;②若a⊥b,a⊥c,则b⊥c;③若a∥b,b⊥c,则a⊥c.其中正确的个数为() A.0B.1C.2 D.3解析:在空间中,若a⊥b,a⊥c,则b,c可能平行,也可能相交,还可能异面,所以①②错,③显然成立,故选B.答案:B2.下列四个命题中错误的是()A.若直线a,b互相平行,则直线a,b确定一个平面B.若四点不共面,则这四点中任意三点都不共线C.若两条直线没有公共点,则这两条直线是异面直线D.两条异面直线不可能垂直于同一个平面解析:过两条平行直线,有且只有一个平面,A正确;如果四点中存在三点共线,则四点共面,B正确;两条直线没有公共点,这两条直线可能平行,也可能异面,C错误;垂直于同一个平面的两条直线平行,这样的两条直线共面,D正确.答案:C判断空间两直线位置关系的三种策略(1)对于异面直线,可采用直接法或反证法进行判定.(2)对于平行直线,可利用三角形(梯形)中位线的性质、公理4及线面平行与面面平行的性质定理来判断.(3)对于线线垂直,往往利用线面垂直的定义,由线面垂直得到线线垂直.考点三异面直线所成角|(2015·高考浙江卷)如图,在三棱锥A-BCD中,AB=AC=BD=CD=3,AD=BC=2,点M,N分别为AD,BC的中点,则异面直线AN,CM 所成的角的余弦值是________.[解析] 如图所示,连接ND , 取ND 的中点E ,连接ME ,CE ,则ME ∥AN ,则异面直线AN ,CM 所成的角即为∠EMC . 由题可知CN =1,AN =22, ∴ME = 2.又CM =22, DN =22,NE =2, ∴CE =3,则cos ∠CME =CM 2+EM 2-CE 22CM ×EM =8+2-32×22×2=78.[答案] 78(1)作异面直线所成的角常用平移法,平移法一般有三种类型:利用图中已有的平行线平移;利用特殊点(线段的端点或中点)作平行线平移;补形平移.(2)求异面直线所成的角的三步曲为:“一作、二证、三求”.计算异面直线所成的角通常放在三角形中进行.直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,若∠BAC =90°,AB =AC =AA 1,则异面直线BA 1与AC 1所成的角等于( )A .30°B .45°C .60°D .90°解析:分别取AB ,AA 1,A 1C 1的中点D ,E ,F ,则BA 1∥DE ,AC 1∥EF .所以异面直线BA1与AC1所成的角为∠DEF(或其补角),设AB=AC=AA1=2,则DE=EF=2,DF=6,由余弦定理得,∠DEF=120°.答案:C22.构造模型法判断空间线面位置关系【典例】已知m,n是两条不同的直线,α,β为两个不同的平面,有下列四个命题:①若m⊥α,n⊥β,m⊥n,则α⊥β;②若m∥α,n∥β,m⊥n,则α∥β;③若m⊥α,n∥β,m⊥n,则α∥β;④若m⊥α,n∥β,α∥β,则m⊥n.其中所有正确的命题是()A.①④B.②④C.①D.④[思维点拨]构造一个长方体模型,找出适合条件的直线与平面,在长方体内判断它们的位置关系.[解析]借助于长方体模型来解决本题,对于①,可以得到平面α,β互相垂直,如图(1)所示,故①正确;对于②,平面α、β互相垂直,如图(2)所示;对于③,平面α、β可能垂直,如图(3)所示;对于④,由m⊥α,α∥β可得m⊥β,因为n∥β,所以过n作平面γ,且γ∩β=g,如图(4)所示,所以n与交线g平行,因为m⊥g,所以m⊥n.[答案] A[方法点评](1)构造法实质上是结合题意构造合题意的直观模型,然后将问题利用模型直观地作出判断,这样减少了抽象性,避免了因考虑不全面而导致解题错误;(2)对于线面、面面平行、垂直的位置关系的判定,可构造长方体或正方体化抽象为直观去判断.[跟踪练习]下列命题正确的是()A.若两条直线和同一个平面所成的角相等,则这两条直线平行B.若一个平面内有三个点到另一个平面的距离相等,则这两个平面平行C.若一条直线平行于两个相交平面,则这条直线与这两个平面的交线平行D.若两个平面都垂直于第三个平面,则这两个平面平行解析:如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,A1D与D1A和平面ABCD所成的角都是45°,但A1D与D1A不平行,故A错;在平面ABB1A1内,直线A1B1上有无数个点到平面ABCD的距离相等,但平面ABB1A1与平面ABCD不平行,故B错;平面ADD1A1与平面DCC1D1和平面ABCD都垂直,但两个平面相交,故D错,从而C正确.答案:CA组考点能力演练1.l1,l2,l3是空间三条不同的直线,则下列命题正确的是()A.l1⊥l2,l2⊥l3⇒l1⊥l3B.l1⊥l2,l2∥l3⇒l1⊥l3C.l1∥l2∥l3⇒l1,l2,l3共面D.l1,l2,l3共点⇒l1,l2,l3共面解析:如图长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB⊥AD,CD⊥AD但有AB∥CD,因此A不正确;又AB∥DC∥A1B1,但三线不共面,因此C不正确;又从A出发的三条棱不共面,所以D不正确;因此B正确,且由线线平行和垂直的定义易知B正确.答案:B2.(2016·广东佛山模拟)如图所示,正三棱柱ABC-A1B1C1的各棱长(包括底面边长)都是2,E,F分别是AB,A1C1的中点,则EF与侧棱C1C所成的角的余弦值是()A.55 B.255 C.12D .2解析:如图,取AC 中点G ,连FG ,EG ,则FG ∥C 1C ,FG =C 1C ;EG ∥BC ,EG =12BC ,故∠EFG 即为EF 与C 1C 所成的角,在Rt △EFG 中,cos ∠EFG =FG FE =25=255.答案:B3.如图是正方体或四面体,P ,Q ,R ,S 分别是所在棱的中点,这四个点不共面的一个图是( )解析:在A 图中分别连接PS ,QR ,易证PS ∥QR ,∴P ,Q ,R ,S 共面; 在C 图中分别连接PQ ,RS , 易证PQ ∥RS ,∴P ,Q ,R ,S 共面;如图所示,在B 图中过P ,Q ,R ,S 可作一正六边形,故四点共面; D 图中PS 与QR 为异面直线,∴四点不共面,故选D. 答案:D4.(2016·衡水中学模拟)如图所示,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M ,N 分别是BC 1,CD 1的中点,则下列说法错误的是( )A .MN 与CC 1垂直B .MN 与AC 垂直 C .MN 与BD 平行 D .MN 与A 1B 1平行解析:连接C 1D ,BD .∵N 是D 1C 的中点,∴N 是C 1D 的中点,∴MN ∥BD .又∵CC 1⊥BD ,∴CC 1⊥MN ,故A ,C 正确.∵AC ⊥BD ,MN ∥BD ,∴MN ⊥AC ,故B 正确.故选D.答案:D5.如图所示,在四面体ABCD 中,截面PQMN 是正方形,且PQ ∥AC ,则下列命题中,错误的是( )A .AC ⊥BDB .AC ∥截面PQMN C .AC =BDD .异面直线PM 与BD 所成的角为45°解析:由题意可知PQ ∥AC ,QM ∥BD ,PQ ⊥QM ,所以AC ⊥BD ,故A 正确;由PQ ∥AC 可得AC ∥截面PQMN ,故B 正确;由PN ∥BD 知,异面直线PM 与BD 所成的角等于PM 与PN 所成的角,又四边形PQMN 为正方形,所以∠MPN =45°,故D 正确;而AC =BD 没有条件说明其相等,故选C.答案:C6.设a ,b ,c 是空间中的三条直线,下面给出四个命题: ①若a ∥b ,b ∥c ,则a ∥c ; ②若a ⊥b ,b ⊥c ,则a ∥c ;③若a 与b 相交,b 与c 相交,则a 与c 相交; ④若a ⊂平面α,b ⊂平面β,则a ,b 一定是异面直线. 上述命题中正确的命题是________(写出所有正确命题的序号).解析:由公理4知①正确;当a ⊥b ,b ⊥c 时,a 与c 可以相交、平行或异面,故②错;当a 与b 相交,b 与c 相交时,a 与c 可以相交、平行,也可以异面,故③错;a ⊂α,b ⊂β,并不能说明a 与b “不同在任何一个平面内”,故④错.答案:①7.(2016·济南一模)在正四棱锥V -ABCD 中,底面正方形ABCD 的边长为1,侧棱长为2,则异面直线VA 与BD 所成角的大小为________.解析:如图,设AC ∩BD =O ,连接VO ,因为四棱锥V -ABCD 是正四棱锥,所以VO ⊥平面ABCD ,故BD ⊥VO .又四边形ABCD 是正方形,所以BD ⊥AC ,所以BD ⊥平面VAC ,所以BD ⊥VA ,即异面直线VA 与BD 所成角的大小为π2.答案:π28.如图所示,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M 、N 分别为棱C 1D 1、C 1C 的中点,有以下四个结论:①直线AM 与CC 1是相交直线;②直线AM 与BN 是平行直线;③直线BN 与MB 1是异面直线;④直线MN 与AC 所成的角为60°.其中正确的结论为________(注:把你认为正确的结论序号都填上).解析:由图可知AM 与CC 1是异面直线,AM 与BN 是异面直线,BN 与MB 1为异面直线.因为D 1C ∥MN ,所以直线MN 与AC 所成的角就是D 1C 与AC 所成的角,且角为60°.答案:③④9.已知正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别为D 1C 1、C 1B 1的中点,AC ∩BD =P ,A 1C 1∩EF =Q .求证:(1)D 、B 、F 、E 四点共面;(2)若A 1C 交平面DBFE 于R 点,则P 、Q 、R 三点共线.证明:(1)如图所示,因为EF 是△D 1B 1C 1的中位线,所以EF ∥B 1D 1.在正方体AC 1中,B 1D 1∥BD ,所以EF ∥BD .所以EF ,BD 确定一个平面,即D 、B 、F 、E 四点共面.(2)在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,设平面A 1ACC 1确定的平面为α,又设平面BDEF 为β. 因为Q ∈A 1C 1,所以Q ∈α.又Q ∈EF ,所以Q ∈β.则Q 是α与β的公共点,同理,P 点也是α与β的公共点.所以α∩β=PQ .又A 1C ∩β=R ,所以R ∈A 1C ,R ∈α且R ∈β.则R ∈PQ ,故P 、Q 、R 三点共线.10.如图,在三棱锥P -ABC 中,P A ⊥底面ABC ,D 是PC 的中点.已知∠BAC =π2,AB=2,AC =23,P A =2.求:(1)三棱锥P -ABC 的体积;(2)异面直线BC 与AD 所成角的余弦值.解:(1)S △ABC =12×2×23=23, 三棱锥P -ABC 的体积为V =13S △ABC ·P A =13×23×2=433.(2)如图,取PB 的中点E ,连接DE ,AE ,则ED ∥BC ,所以∠ADE (或其补角)是异面直线BC 与AD 所成的角.在△ADE 中,DE =2,AE =2,AD =2,cos ∠ADE =22+22-22×2×2=34. B 组 高考题型专练1.(2014·高考广东卷)若空间中四条两两不同的直线l 1,l 2,l 3,l 4,满足l 1⊥l 2,l 2∥l 3,l 3⊥l 4,则下列结论一定正确的是( )A .l 1⊥l 4B .l 1∥l 4C .l 1与l 4既不垂直也不平行D .l 1与l 4的位置关系不确定解析:如图所示正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1,取l 1为BB 1,l 2为BC ,l 3为AD ,l 4为CC 1,则l 1∥l 4,可知选项A 错误;取l 1为BB 1,l 2为BC ,l 3为AD ,l 4为C 1D 1,则l 1⊥l 4,故B 错误,则C 也错误,故选D.答案:D2.(2015·高考广东卷)若直线l 1和l 2是异面直线,l 1在平面α内,l 2在平面β内,l 是平面α与平面β的交线,则下列命题正确的是( )A .l 与l 1,l 2都不相交B .l 与l 1,l 2都相交C .l 至多与l 1,l 2中的一条相交D .l 至少与l 1,l 2中的一条相交解析:可用反证法.假设l 与l 1,l 2都不相交,因为l 与l 1都在平面α内,于是l ∥l 1,同理l ∥l 2,于是l 1∥l 2,与已知矛盾,故l 至少与l 1,l 2中的一条相交.答案:D3.(2014·高考大纲卷)已知正四面体ABCD 中,E 是AB 的中点,则异面直线CE 与BD 所成角的余弦值为( )A.16B.36C.13D.33解析:设正四面体ABCD 的棱长为2.如图,取AD 的中点F ,连接EF ,CF .在△ABD 中,由AE =EB ,AF =FD ,得EF ∥BD ,且EF =12BD =1. 故∠CEF 为直线CE 与BD 所成的角或其补角.在△ABC 中,CE =32AB =3; 在△ADC 中,CF =32AD = 3. 在△CEF 中,cos ∠CEF =CE 2+EF 2-CF 22CE ·EF=(3)2+12-(3)223×1=36. 所以直线CE 与BD 所成角的余弦值为36. 答案:B4.(2015·高考四川卷)如图,四边形ABCD 和ADPQ 均为正方形,它们所在的平面互相垂直,动点M 在线段PQ 上,E ,F 分别为AB ,BC 的中点.设异面直线EM 与AF 所成的角为θ,则cos θ的最大值为________.解析:取BF 的中点N ,连接MN ,EN ,则EN ∥AF ,所以直线EN 与EM 所成的角就是异面直线EM 与AF 所成的角. 在△EMN 中,当点M 与点P 重合时,EM ⊥AF ,所以当点M 逐渐趋近于点Q 时,直线EN 与EM 的夹角越来越小,此时cos θ越来越大.故当点M 与点Q 重合时,cos θ取最大值.设正方形的边长为4,连接EQ ,NQ ,在△EQN 中,由余弦定理,得cos ∠QEN =EQ 2+EN 2-QN 22EQ ·EN =20+5-332×20×5=-25,所以cos θ的最大值为25. 答案:25。
2019-2020年新课标人教A版必修二第二章 空间点、直线、平面之间的位置关系 (教案)
2019-2020年新课标人教A版必修二第二章空间点、直线、平面之间的位置关系(教案)点、线、面的位置关系其中异面直线的判断是学习的重难点之一;空间中直线与平面的位置关系包括直线在平面内、直线与平面平行及直线与平面相交三种位置关系,其中直线与平面相交及直线与平面平行统称为直线在平面外,这是本章学习的易错点之一;空间中平面与平面具有相交、平行两种位置关系.另外学习中应体会公理1、2、3、4在处理点、线、面位置关系中的作用,掌握好“点共线”、“线共点”等问题的求解策略.如图所示,空间四边形ABCD中,E,F分别为AB,AD的中点,G,H分别在BC,CD上,且BG∶GC=DH∶HC=1∶2.求证:(1)E、F、G、H四点共面;(2)EG与HF的交点在直线AC上.【思路点拨】(1)利用三角形的中位线性质及公理4证明EF∥GH便可.(2)先证明EG与HF相交,再说明交点落在平面ABC与平面ACD的交线上.【规范解答】(1)∵BG∶GC=DH∶HC,∴GH∥BD.∵E,F分别为AB,AD的中点,∴EF∥BD,∴EF∥GH,∴E,F,G,H四点共面.(2)∵G,H不是BC,CD的中点,∴EF∥GH,且EF≠GH,故EFHG为梯形.∴EG与FH必相交,设交点为M,而EG⊂平面ABC,FH⊂平面ACD,∴M∈平面ABC,且M∈平面ACD.又∵平面ABC∩平面ACD=AC,∴M∈AC,即GE与HF的交点在直线AC上.正方体ABCD-A1B1C1D1中,对角线A1C与平面BDC1交于点O,AC、BD交于点M.求证:点C1、O、M共线.【证明】如图,因为A1A∥C1C,所以直线A1A,C1C确定平面A1C.因为O∈A1C,A1C⊂平面A1C,所以O∈平面A1C.因为平面BC1D∩直线A1C=O,所以O∈平面BC1D,所以O在平面A1C与平面BC1D的交线上.因为AC∩BD=M,所以M∈平面BC1D,且M∈平面A1C.所以平面BC1D∩平面A1C=C1M.所以O∈C1M.即O、C1、M三点共线.空间中的平行关系在本章中,空间中的平行关系主要是指空间中线与线、线与面及面与面的平行,其中三种关系相互渗透.在解决线面、面面平行问题时,一般遵循从“低维”到“高维”的转化,即从“线线平行”到“线面平行”,再到“面面平行”;而利用性质定理时,其顺序相反,且“高维”的性质定理就是“低维”的判定定理.特别注意,转化的方法总是由具体题目的条件决定,不能过于呆板僵化,要遵循规律而不局限于规律.如下图所示是平行关系相互转化的示意图.如图所示,四边形ABCD是平行四边形,PB⊥平面ABCD,MA∥PB,PB=2MA.在线段PB上是否存在一点F,使平面AFC∥平面PMD?若存在,请确定点F的位置;若不存在,请说明理由.【思路点拨】假设存在满足条件的点F,由于平面AFC∥平面PMD,且平面AFPM 与平面AFC、平面PMD分别交于直线AF、PM,则必有AF∥PM,又PB=2MA,则点F是PB的中点.【规范解答】当点F是PB的中点时,平面AFC∥平面PMD,证明如下:如图连接AC和BD交于点O,连接FO,那么PF=12PB.∵四边形ABCD是平行四边形,∴O是BD的中点.∴OF∥PD. 又OF⊄平面PMD,PD⊂平面PMD,∴OF∥平面PMD.又MA綊12PB,∴PF綊MA.∴四边形AFPM是平行四边形.∴AF∥PM.又AF⊄平面PMD,PM⊂平面PMD.∴AF∥平面PMD.又AF∩OF=F,AF⊂平面AFC,OF⊂平面AFC.∴平面AFC∥平面PMD.已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是AA1,CC1的中点.求证:平面EB1D1∥平面FBD.【证明】如图,取BB1的中点G,连接EG,GC1.∵AC1是正方体,∴四边形EGC1D1是平行四边形,∴C1G∥ED1.又∵四边形GBFC1是平行四边形,∴C1G∥BF,所以ED1∥BF,∵ED1⊄平面FBD,BF⊂平面FBD,∴ED1∥平面FBD.又∵B1D1∥BD,∴B1D1∥平面FDB,且ED1∩B1D1=D1,∴平面EB1D1∥平面FBD.空间中的垂直关系在本章中,空间中的垂直关系包括线与线的垂直、线与面的垂直及面与面的垂直,三种垂直关系是本章内容的核心,学习时要突出三者间的互化意识.如在证明两平面垂直时一般从现有直线中寻找平面的垂线,若这样的垂线不存在,则可通过作辅助线来解决.如有面面垂直时,一般要用性质定理,在一个平面内作交线的垂线,使之转化为线面垂直,进一步转化为线线垂直.如图所示,在斜三棱柱A1B1C1-ABC中,底面是等腰三角形,AB=AC,侧面BB1C1C⊥底面ABC.(1)若D是BC的中点,求证:AD⊥CC1;(2)过侧面BB1C1C的对角线BC1的平面交侧棱于点M,若AM=MA1,求证:截面MBC1⊥侧面BB1C1C.【思路点拨】(1)由面面垂直的性质可证.(2)先证明C1N⊥侧面BB1C1C,再证截面MBC1⊥侧面BB1C1C.【规范解答】(1)∵AB=AC,D是BC的中点,∴AD⊥BC.∵底面ABC⊥平面BB1C1C,∴AD⊥侧面BB1C1C.∴AD⊥CC1.(2)延长B1A1与BM交于点N,连接C1N.∵AM=MA1,∴NA1=A1B1.∵A1C1=A1N=A1B1,∴C1N⊥B1C1,∴C1N⊥侧面BB1C1C.∴截面MBC1⊥侧面BB1C1C.如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是∠DAB=60°且边长为a的菱形,侧面P AD为正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD,若G为AD边的中点.(1)求证:BG⊥平面P AD;(2)求证:AD⊥PB;(3)若E为BC边的中点,能否在棱PC上找到一点F,使平面DEF⊥平面ABCD,并证明你的结论.【解】(1)证明:在菱形ABCD中,∠DAB=60°,G为AD的中点,所以BG⊥AD.又因为平面P AD⊥平面ABCD.平面P AD∩平面ABCD=AD.所以BG⊥平面P AD.(2)证明:连接PG,因为△P AD为正三角形,G为AD的中点,得PG⊥AD,由(1)知BG⊥AD,PG∩BG=G.PG⊂平面PGB,BG⊂平面PGB.所以AD⊥平面PGB.因为PB⊂平面PGB,所以AD⊥PB.(3)解当F为PC的中点时,满足平面DEF⊥平面ABCD.取PC的中点F,连接DE、EF、DF,在△PBC中,FE∥PB.在菱形ABCD中,GB∥DE,而FE⊂平面DEF,DE⊂平面DEF,EF∩DE=E,所以平面DEF∥平面PGB,由(1)得PG⊥平面ABCD,而PG⊂平面PGB,所以平面PGB⊥平面ABCD.所以平面DEF⊥平面ABCD.空间角的求法1.空间中的角包括:异面直线所成的角、直线与平面所成的角以及二面角.空间角的题目一般都是各种知识的交汇点,因此,它是高考重点考查的内容之一,应引起足够重视.2.求异面直线所成的角常用平移转化法(转化为相交直线的夹角).3.求直线与平面所成的角常用射影转化法(即作垂线、找射影).4.二面角的平面角的作法常有三种:(1)定义法;(2)垂线法;(3)垂面法.如图,正方体的棱长为1,B′C∩BC′=O,求:(1)AO与A′C′所成角的度数;(2)AO与平面ABCD所成角的正切值;(3)平面AOB与平面AOC所成角的度数.【思路点拨】先找出(或作出)空间角的平面角,再用解三角形的办法求其大小.【规范解答】(1)∵A′C′∥AC,∴AO与A′C′所成的角就是∠OAC.∵OC⊥OB,AB⊥平面BCC′B′,∴OC⊥AB且AB∩BO=B.∴OC⊥平面ABO.又OA⊂平面ABO,∴OC⊥OA.在Rt△AOC中,OC=22,AC=2,sin∠OAC=OCAC=12,∴∠OAC=30°,即AO与A′C′所成角的度数为30°.(2)如图,作OE⊥BC于E,连接AE,∵平面BCC′B′⊥平面ABCD,∴OE⊥平面ABCD,∴∠OAE为OA与平面ABCD所成的角.在Rt△OAE中,OE=12,AE=12+⎝⎛⎭⎪⎫122=52,∴tan∠OAE=OEAE=55.(3)∵OC⊥OA,OC⊥OB,OA∩OB=O,∴OC⊥平面AOB. 又∵OC⊂平面AOC,∴平面AOB⊥平面AOC,即平面AOB与平面AOC所成角的度数为90°.AB ⊥平面BCD ,CD ⊥CB ,AD 与平面BCD 所成的角为30°,且AB =BC .(1)求AD 与平面ABC 所成角的大小;(2)求二面角C —AD —B 的余弦值.【解】 (1)如图所示,∵AB ⊥平面BCD ,∴∠ADB =30°.∵DC ⊥CB ,AB ⊥CD ,∴DC ⊥平面ABC ,设AB =BC =a ,则AC =2a ,BD =3a ,AD =2a ,在Rt △ACD 中,cos ∠CAD =AC AD =2a 2a =22.∴∠CAD =45°.即AD 与平面ABC 所成的角为45°.(2)取AD 的中点E ,连接CE .∵△ACD 为等腰直角三角形,AD 为斜边,∴CE ⊥AD .又AB ⊥平面BCD ,AB ⊂平面ABD .∴平面BCD ⊥平面ABD ,过点C 作CF ⊥BD 于F ,∴CF ⊥平面ABD .连接EF ,则EF ⊥AD ,则∠CEF 为二面角C —AD —B 的平面角,在Rt △CEF 中,CE =12AD =a ,EF =a ·tan 30°=33a .∴cos ∠CEF =EF CE =33.即二面角C -AD -B 的余弦值为33. 等价转化思想这是一种降维转化思想.线线、线面、面面的位置关系可以相互转化,使它们建立联系,揭示本质.点面距、线面距、面面距、点线距之间也可相互转化.例如求点面距时,可沿平行线平移,找到一个合适的点求点面距离,这就体现了“点面距→线面距→点面距”的转化思想.如图所示,矩形ABCD 中,AB =6,BC =23,沿对角线BD 将△ABD 折起,使点A 移至点P ,P 在平面BCD 内的射影为O ,且O 在DC 上.(1)求证:PD ⊥PC ;(2)求二面角P -DB -C 的平面角的余弦值.【思路点拨】(1)证明PD⊥PC,可以转化为证线面垂直.(2)求二面角时,一般是在棱上找一特殊点,在两个半平面内分别作棱的垂线,两垂线的夹角即为二面角.但这里我们可转化为求两个面积的比,即求S△BODS△PBD,求得的值即为所求二面角的余弦值.【规范解答】(1)P在平面BCD内的射影为O,则PO⊥平面BCD,∵BC⊂平面BCD,∴PO⊥BC.∵BC⊥CD,CD∩PO=O,∴BC⊥平面PCD. ∵DP⊂平面PCD,∴BC⊥DP.又∵DP⊥PB,PB∩BC=B,∴DP⊥平面PBC. 而PC⊂平面PBC,∴PD⊥PC.(2)△PBD在平面BCD内的射影为△OBD,且S△PBD=12×6×23=63,S△OBD=S△CBD-S△BOC=63-12×23×OC.在Rt△DPC中,PC2=DC2-DP2=24.设OC=x,则OD=6-x,∴PC2-OC2=DP2-DO2,即24-x2=12-(6-x)2.解得x=4.∴S△BOD=63-43=2 3.过点P作PQ⊥DB,连接OQ,则DB⊥平面OPQ,∴∠OQP即为二面角P-DB-C的平面角,∴cos∠OQP=S△BODS△PBD=2363=13.如图所示,正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面边长为22,侧棱长为4,E,F分别为棱AB,BC的中点,EF∩BD=G.(1)求证:平面B1EF⊥平面BDD1B1;(2)求点D1到平面B1EF的距离.【解】(1)证明:连接AC.∵正四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是正方形,∴AC⊥BD.又AC⊥DD1,且BD∩DD1=D,故AC⊥平面BDD1B1,∵E,F分别为棱AB,BC的中点,故EF∥AC,∴EF⊥平面BDD1B1,又∵EF⊂平B1EF,∴平面B1EF⊥平面BDD1B1.(2)由(1)平面B1EF⊥平面BDD1B1且交线为B1G,所以作D1H⊥B1G于H,则D1H⊥平面B1EF,即D1H为D1到平面B1EF的距离.∵B1D1∥BD,∴∠D1B1H=∠B1GB,∴sin∠D1B1H=sin∠B1GB=442+12=417.△D1B1H中,D1B1=4,sin∠D1B1H=417,∴D1H=1617=161717.。
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8.4.1 平面
本节课选自《普通高中课程标准数学教科书-必修第二册》(人教A版)第三章《立体几何初步》,本节课主要学习三个基本事实及三个结论及其应用。
平面是最基本的几何概念,教材以课桌面、黑板面、海平面为例,对它只是加以描述而不不定义。
立体几何中的平面又不同于上面的例子,是上面例子的抽象和概括,它的特征是无限延展性。
为了更精准地理解平面,教材重点介绍了平面的基本性质,即教科书的三个基本事实,这也是本节的重点。
另外,本节还应充分展现三种数学语言的转换与翻译,特别注意图形语言与符号语言的转换。
1.教学重点:符号语言描述空间点、直线、平面之间的位置关系;
2.教学难点:平面的画法及表示方法,三个基本事实的地位与作用。
多媒体
一、情境引入
教室里的桌面、黑板面、海平面,它们呈现出怎样的形象?
二、探索新知
1.平面的概念:光滑的桌面、平静的湖面等都是我们熟悉的平面形象,
数学中的平面概念是现实平面加以抽象的结果.
2.平面的特征:平面没有大小、厚薄和宽窄,平面在空间是无限延伸的.
(1)平展性(2)无限延展性(3)没有厚度
练习:
判断下列各题的说法正确与否:
(1)、一个平面长4 米,宽 2 米;( )(2)、平面有边界;( )(3)、一个平面的面积是25 cm 2;( )(4)、菱形的面积是4 cm 2;( )(5)、一个平面可以把空间分成两部分. ()【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
3.平面的画法:
当平面水平放置时,平行四边形的锐角通常画成45º,且横边长等于其邻边长的2倍。
(1)水平放置的平面:
(2)垂直放置的平面:
4.平面的表示
常把希腊字母α、β、γ等写在代表平面的平行四边形的一个角上,如平面α、平面β等;也可以用代表平面的四边形的四个顶点,或者相对的两个顶点的大写英文字母作为这个平面的名称.
记作:平面α、平面ABCD 、平面AC 或平面BD
思考1:我们知道,两点可以确定一条直线,那么几点可以确定一个平面?
【答案】过不共线三点
基本事实1 过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面.
图形语言:
作用:确定平面的主要依据。
5.点与直线、平面的位置关系
直线上有无数个点,平面内有无数个点,直线、平面都可以看成点的集合.点在直线上和点不在直线上、点在平面内和点在平面外都可以用元素与集合的属于、不属于关系来表示. 图形语言:
符号语言:αα∉∈B A , l A ∈ l A ∉ 思考2:如果直线 l 与平面α有一个公共点P ,直线 l 是否在平面α内?如果直线 l 与平面α有两个公共点呢? 【答案】直线与平面的关系:
直线在平面外 直线在平面内
图形:
符号语言:α⊄l α⊂l
基本事实2 如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内.
图形语言:
符号语言:
作用:判断直线是否在平面内的依据.
思考3:如图,把三角尺的一个角立在课桌面上,三角尺所在平面与课桌面所在平面是否只相交于一点B ?为什么?
【答案】交于一点直线。
基本事实 3 如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线.
图形语言:
符号语言:l P l P P ∈=⇒∈∈且,,βαβα 作用:①判断两个平面相交的依据. ②判断点在直线上. 6.两个相交平面的画法:
注意:画两个平面相交时,当一个平面的一部分被另一个平面遮住时,应把被遮住的部分画成虚线或不画.
7.利用基本事实1和基本事实2,再结合“两点确定一条直线”,可得下面三个推论
推论1 经过一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面。
推论2 经过两条相交直线,有且只有一个平面。
推论3 经过两条平行直线,有且只有一个平面。
作用:确定一个平面。
例1:用符号表示下列图形中点、直线、平面之间的位置关系.
解:().,,1B a A a l ===βαβα
().,,,,2P l b P l a b a l ==⊂⊂= βαβα 例2. 如图,已知
.//,,,,a PQ b P A b a b a ∈=⋂⊂⊂αα
求证:α⊂PQ 。
证明: ∵PQ ∥a ,∴PQ 与 a 确定一个平面β.
通过思考,引入基本事实3,了解两个相交平面交于一条直线。
通过讲解,让学生能用数学语言表示基本事实3,提高学生的数学素养。
三、达标检测
1.判断正误
(1)平面是处处平的面.()
(2)平面是无限延展的.()
(3)平面的形状是平行四边形.()
(4)一个平面的厚度可以是0.001 cm.()
【答案】(1)√(2)√(3)×(4)×
2.下列空间图形画法错误的是()
A B C D 【答案】D
【解析】遮挡部分应画成虚线.故D错,选D.
3.如果点A在直线a上,而直线a在平面α内,点B在平面α内,
则可以表示为()
A.A⊂a,a⊂α,B∈α
B.A∈a,a⊂α,B∈α
C.A⊂a,a∈α,B⊂α
D.A∈a,a∈α,B∈α
【答案】B
【解析】点A在直线a上,而直线a在平面α内,点B在平面α内,
表示为A∈a,a⊂α,B∈α.
4.如图,已知D,E是△ABC的边AC,BC上的点,平面α经过D,
E两点,若直线AB与平面α的交点是P,求证:点P在直线DE上.
证明:因为P∈AB,AB⊂平面ABC,
所以P∈平面ABC.
又P∈α,平面ABC∩平面α=DE,
所以P∈直线DE.
在教学过程中,应倡导“动手实验、直观感知、归纳猜想、操作确认”学习方式,充分体现学生的“主体性”,让学生不断经历“概念及定义的探索及发现过程”。
这样能降低学生学习的难度,激发学生学习兴趣。