垂直與平行教學(xué)設(shè)計(jì)
發(fā)表時間:2021-08-14高一數(shù)學(xué)教案:《直線與平面垂直的判定》教學(xué)設(shè)計(jì)。
高一數(shù)學(xué)教案:《直線與平面垂直的判定》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教學(xué)目標(biāo)
1.借助對圖片、實(shí)例的觀察,抽象概括出直線與平面垂直的定義,并能正確理解直線與平面垂直的定義。
2.通過直觀感知,操作確認(rèn),歸納直線與平面垂直判定的定理,并能運(yùn)用判定定理證明一些空間位置關(guān)系的簡單命題,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念。
3.讓學(xué)生親身經(jīng)歷數(shù)學(xué)研究的過程,體驗(yàn)探索的樂趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn):操作確認(rèn)并概括出直線與平面垂直的定義和判定定理。
2.教學(xué)難點(diǎn):操作確認(rèn)并概括出直線與平面垂直的判定定理及初步運(yùn)用。
三、課前準(zhǔn)備
1.教師準(zhǔn)備:教學(xué)課件
2.學(xué)生自備:
三角形紙片、鐵絲(代表直線)、紙板(代表平面)、三角板
四、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1.直線與平面垂直定義的建構(gòu)
(1)創(chuàng)設(shè)情境
①請同學(xué)們觀察圖片,說出旗桿與地面、高樓的側(cè)棱與地面的位置有什么關(guān)系?
②請把自己的數(shù)學(xué)書打開直立在桌面上,觀察書脊與桌面的位置有什么關(guān)系?
③請將①中旗桿與地面的位置關(guān)系畫出相應(yīng)的幾何圖形。
(2)觀察歸納
①思考:一條直線與平面垂直時,這條直線與平面內(nèi)的直線有什么樣的位置關(guān)系?
②多媒體演示:旗桿與它在地面上影子的位置變化。
③歸納出直線與平面垂直的定義及相關(guān)概念。
定義:如果直線l與平面α內(nèi)的任意一條直線都垂直,我們就說直線l與平面α互相垂直,記作:l⊥α.
直線l叫做平面α的垂線,平面α叫做直線l的垂面.直線與平面垂直時,它們唯一的公共點(diǎn)P叫做垂足。
用符號語言表示為:
(3)辨析(完成下列練習(xí)):
①如果一條直線垂直于一個平面內(nèi)的無數(shù)條直線,那么這條直線就與這個平面垂直。
②若a⊥α,bα,則a⊥b。
在創(chuàng)設(shè)情境中,學(xué)生練習(xí)本上畫圖,教師針對學(xué)生出現(xiàn)的問題,如不直觀、不標(biāo)字母等加以強(qiáng)調(diào),并指出這就叫直線與平面垂直,引出課題。
在多媒體演示時,先展示動畫1使學(xué)生感受到旗桿AB所在直線與過點(diǎn)B的直線都垂直。再展示動畫2使學(xué)生明確旗桿AB所在直線與地面內(nèi)任意一條不過點(diǎn)B的直線B1C1也垂直,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生歸納出直線與平面垂直的定義。
在辨析問題中,解釋“無數(shù)”與“任何”的不同,并說明線面垂直的定義既是線面垂直的判定又是性質(zhì),線線垂直與線面垂直可以相互轉(zhuǎn)化,給出常用命題:
2.直線與平面垂直的判定定理的探究
(1)設(shè)置問題情境
提出問題:學(xué)校廣場上樹了一根新旗桿,現(xiàn)要檢驗(yàn)它是否與地面垂直,你有什么好辦法?
(2)折紙?jiān)囼?yàn)
如圖,請同學(xué)們拿出準(zhǔn)備好的一塊(任意)三角形的紙片,我們一起來做一個實(shí)驗(yàn):過△ABC的頂點(diǎn)A翻折紙片,得到折痕AD,將翻折后的紙片豎起放置在桌面上,(BD、DC與桌面接觸).觀察并思考:
①折痕AD與桌面垂直嗎?
②如何翻折才能使折痕AD與桌面所在的平面垂直?
③多媒體演示翻折過程。
(3)歸納直線與平面垂直的判定定理
①思考:由折痕AD⊥BC,翻折之后垂直關(guān)系,即AD⊥CD,AD⊥BD發(fā)生變化嗎?由此你能得到什么結(jié)論?
②歸納出直線與平面垂直的判定定理。
定理:一條直線與一個平面內(nèi)的兩條相交直線都垂直,則該直線與此平面垂直。
用符號語言表示為:
在討論實(shí)際問題時,學(xué)生同桌合作進(jìn)行試驗(yàn)(將鐵絲當(dāng)旗桿,桌面當(dāng)?shù)孛妫┖蠼涣鞣桨?,如用直角三角板量一次,量兩次等。教師不作點(diǎn)評,說明完成下面的折紙?jiān)囼?yàn)后就有結(jié)論。
在折紙?jiān)囼?yàn)中,學(xué)生會出現(xiàn)“垂直”與“不垂直”兩種情況,引導(dǎo)這兩類學(xué)生進(jìn)行交流,根據(jù)直線與平面垂直的定義分析“不垂直”的原因。學(xué)生再次折紙,進(jìn)而探究直線與平面垂直的條件,經(jīng)過討論交流,使學(xué)生發(fā)現(xiàn)只要保證折痕AD是BC邊上的高,即AD⊥BC,翻折后折痕AD就與桌面垂直,再利用多媒體演示翻折過程,增強(qiáng)幾何直觀性。
在歸納直線與平面垂直的判定定理時,先讓學(xué)生敘述結(jié)論,不完善的地方教師引導(dǎo)、補(bǔ)充完整,并結(jié)合“兩條相交直線確定一個平面”的事實(shí),簡要說明直線與平面垂直的判定定理。然后,學(xué)生試用圖形語言表述,練習(xí)本上畫圖,可能出現(xiàn)垂足與兩相交直線交點(diǎn)重合的情況(如圖),教師加以說明,同時給出符號語言表述。
在理解直線與平面垂直的判定定理時,強(qiáng)調(diào)“兩條”、“相交”缺一不可,并結(jié)合前面“檢驗(yàn)旗桿與地面垂直”問題再進(jìn)行確認(rèn)。指出要判斷一條直線與一個平面是否垂直,取決于在這個平面內(nèi)能否找到兩條相交直線和已知直線垂直,這充分體現(xiàn)了“直線與平面垂直”與“直線與直線垂直”相互轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想。
3.直線與平面垂直的判定定理的初步應(yīng)用
(1)嘗試練習(xí):
求證:與三角形的兩條邊同時垂直的直線必與第三條邊垂直。
學(xué)生根據(jù)題意畫圖,將其轉(zhuǎn)化為幾何命題:不妨設(shè)
請三位同學(xué)板演,其余同學(xué)在練習(xí)本上完成,師生共同評析,明確運(yùn)用線面垂直判定定理時的具體步驟,防止缺少條件,同時指出:這為證明“線線垂直”提供了一種方法。
(2)嘗試練習(xí):如圖,有一根旗桿AB高8m,它的頂端A掛有兩條長10m的繩子,拉緊繩子并把它的下端放在地面上的兩點(diǎn)(和旗桿腳不在同一條直線上)C、D。如果這兩點(diǎn)都和旗桿腳B的距離是6m,那么旗桿就和地面垂直.為什么?
本題需要通過計(jì)算得到線線垂直。學(xué)生練習(xí)本上完成后,對照課本P69例1,完善自己的解題步驟。
(3)嘗試練習(xí):如圖,已知a∥b,a⊥α,求證:b⊥α。
此題有一定難度,教師引導(dǎo)學(xué)生分析思路,可利用線面垂直的定義證,也可用判定定理證,提示輔助線的添法,學(xué)生練習(xí)本上完成,對照課本P69例2,完善自己的解題步驟。
4.總結(jié)反思
(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),你學(xué)會了哪些判斷直線與平面垂直的方法?
(2)在證明直線與平面垂直時應(yīng)注意哪些問題?
(3)本節(jié)課你還有哪些問題?
學(xué)生發(fā)言,互相補(bǔ)充,教師點(diǎn)評,歸納出判斷直線與平面垂直的方法,給出框圖(投影展示),同時,說明本課蘊(yùn)含著轉(zhuǎn)化、類比、歸納、猜想等數(shù)學(xué)思想方法,強(qiáng)調(diào)“平面化”是解決立體幾何問題的一般思路,并鼓勵學(xué)生反思,大膽質(zhì)疑,教師作好記錄,以便查缺補(bǔ)漏。
五.布置作業(yè)
(1)如圖,點(diǎn)P是平行四邊形ABCD所在平面外一點(diǎn),O是對角線AC與BD的交點(diǎn),且PA=PC,PB=PD.
求證:PO⊥平面ABCD
(2)課本P70 練習(xí)2
(3)探究:如圖,PA⊥圓O所在平面,AB是圓O的直徑,C是圓周上一點(diǎn),則圖中有幾個直角三角形?由此你認(rèn)為三棱錐中最多有幾個直角三角形?四棱錐呢?
【板書設(shè)計(jì)】
教學(xué)設(shè)計(jì)說明
在這次新課程數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容中,立體幾何不論從教材編排還是教學(xué)要求上都發(fā)生了很大變化,因而,我在本節(jié)課的處理上也作了相應(yīng)調(diào)整,借助多媒體輔助教學(xué),采用“引導(dǎo)—探究式”教學(xué)方法。整個教學(xué)過程遵循“直觀感知—操作確認(rèn)—?dú)w納總結(jié)”的認(rèn)知規(guī)律,注重發(fā)展學(xué)生的合情推理能力,降低幾何證明的難度,同時,加強(qiáng)空間觀念的培養(yǎng),注重知識產(chǎn)生的過程性,具體體現(xiàn)在以下幾個方面:
1.線面垂直的定義沒有直接給出,而是讓學(xué)生在對圖形、實(shí)例的觀察感知基礎(chǔ)上,借助動畫演示幫助學(xué)生概括得出,并通過辨析問題深化對定義的理解。這樣就避免了學(xué)生死記硬背概念,有利于理解數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)。
2.線面垂直的判定定理不易發(fā)現(xiàn),在教學(xué)中,通過創(chuàng)設(shè)問題情境引起學(xué)生思考,安排折紙?jiān)囼?yàn),討論交流,給學(xué)生充分活動的時間與空間,幫助學(xué)生從自己的實(shí)踐中獲取知識。教師盡量少講,學(xué)生能做的事就讓他們自己去做,使學(xué)生更好的參與教學(xué)活動,展開思維,體驗(yàn)探索的樂趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
3.本節(jié)中教師不作例題示范,而是讓學(xué)生先嘗試完成,后講評明晰。為更好地鞏固判定定理,設(shè)置了有梯度的練習(xí),其中練習(xí)(1)是補(bǔ)充題,是判定定理的最簡單的運(yùn)用。作業(yè)中增加了基礎(chǔ)題(第1題)和開放性題目(第3題),這樣,有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維,使學(xué)生在不同的幾何體中體會線面垂直關(guān)系,發(fā)展學(xué)生的幾何直觀能力與一定的推理論證能力。同時,在教學(xué)中,始終注重訓(xùn)練學(xué)生準(zhǔn)確地進(jìn)行三種語言(文字語言、圖形語言和符號語言)的轉(zhuǎn)換,培養(yǎng)運(yùn)用圖形語言進(jìn)行交流的能力。
4.以問題討論的方式進(jìn)行小結(jié),培養(yǎng)學(xué)生反思的習(xí)慣,鼓勵學(xué)生對問題多質(zhì)疑、多概括。
精選閱讀
《直線與平面垂直的判定》教學(xué)設(shè)計(jì)
《直線與平面垂直的判定》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教學(xué)目標(biāo)】
1.學(xué)生能借助直線與平面垂直的具體實(shí)例,解釋直線與平面垂直的含義;
2.學(xué)生能通過參與折紙?jiān)囼?yàn),歸納和確認(rèn)直線與平面垂直的判定定理;
3.在對定義和判定定理的探究和運(yùn)用的過程中,體會線線垂直與線面垂直相互轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想;
【教學(xué)重點(diǎn)】
1.直線與平面垂直的定義;
2.直線與平面垂直的判定定理.
【教學(xué)難點(diǎn)】
1.直線與平面垂直的判定定理的探究;
2.定義和定理中轉(zhuǎn)化思想的挖掘.
【教學(xué)方式】啟發(fā)探究式
【教學(xué)手段】計(jì)算機(jī)、自制課件、實(shí)物模型
【教學(xué)過程】
一、創(chuàng)設(shè)情境,引出新知
1.復(fù)習(xí)空間直線與平面的位置關(guān)系,學(xué)生通過舉例感知生活中直線與平面相交的位置關(guān)系,在此基礎(chǔ)上提出本節(jié)課將重點(diǎn)研究線面的垂直關(guān)系.
【設(shè)計(jì)意圖】:從已有知識中引出新的學(xué)習(xí)問題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣.
2.給出學(xué)生熟悉的圖片,引導(dǎo)他們觀察國旗旗桿與地面的位置關(guān)系,廣播塔與地面的位置關(guān)系,火箭與地面的位置關(guān)系等。然后引出:
問題1:將國旗旗桿與地面上的影子抽象為幾何圖形,再用數(shù)學(xué)語言對幾何圖形進(jìn)行精確描述,從而引出
直線與平面垂直的定義:如果直線與平面內(nèi)的任意一條直線都垂直,我們就說直線與平面互相垂直.
【設(shè)計(jì)意圖】:通過具體形象幾何圖形數(shù)學(xué)語言的學(xué)習(xí)過程,引導(dǎo)學(xué)生體會定義的合理性.
3.線面垂直定義的辨析
(1)說明直線與平面垂直的畫法;介紹相關(guān)概念:垂面,垂線,垂足。
(2)提出辨析問題:能否將定義中的任意一條直線換成一條直線或有限條直線或無數(shù)條直線,并舉例說明。
(3)如何說明一條直線與一個平面不垂直?只需找到這條直線與這個平面內(nèi)一條直線不垂直即可,即一票否決.
【設(shè)計(jì)意圖】:通過定義辨析,加強(qiáng)對定義中任意一條直線的正確認(rèn)識.
二、群策群力,探知循規(guī)
任意一個定義既可用作性質(zhì),即如果已知一條直線與一個平面垂直,那么這條直線垂直于平面內(nèi)任意一條直線;又可用作判定,即要證一條直線與一個平面垂直,需要滿足平面內(nèi)的每一條直線都與該直線垂直,由于平面內(nèi)有無數(shù)條直線,所以若用定義來判斷直線與平面垂直,有時是困難的,甚至是無法完成的,是否有更簡潔的判斷方法呢?引出課題:2.2.3直線與平面垂直的判定.
試驗(yàn):準(zhǔn)備一個三角形紙片,三個頂點(diǎn)分別記作A,B,C.如圖,過△ABC的頂點(diǎn)A折疊紙片,得到折痕AD,將折疊后的紙片打開豎起放置在桌面上.(使BD、DC邊與桌面接觸)
高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》
問題:2:折痕AD與桌面一定垂直嗎?
追問:為什么圖2中折痕不一定與桌面垂直?(引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)定義進(jìn)行回答)
【設(shè)計(jì)意圖】:從另一個角度理解定義:如果想說明一條直線與平面不垂直,只需要在平面內(nèi)找到一條直線與它不垂直就夠了,實(shí)際上就是舉反例.
問題3:如何翻折才能使折痕AD與桌面所在的平面垂直?
追問:為什么圖1中折痕AD與桌面是垂直的?(引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)定義進(jìn)行確認(rèn))
高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》
(1)組織學(xué)生以小組的形式探究討論:折疊圖形1不論在桌面上如何平移和轉(zhuǎn)動,折痕AD與桌面的垂直關(guān)系為什么始終不變?
(2)在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上教師用課件進(jìn)行動畫演示(如右圖),以折痕AD為軸轉(zhuǎn)動紙片,來說明AD與平面高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》內(nèi)過D點(diǎn)的所有直線都垂直,平面高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》內(nèi)不過D點(diǎn)的直線,可以通過平移到D點(diǎn),說明它們與AD都垂直,于是符合直線與平面垂直的定義.
在學(xué)生感知直線與平面垂直的判定定理的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對判定定理中兩個關(guān)鍵條件雙垂直和相交進(jìn)行理解和確認(rèn).
(3)引導(dǎo)學(xué)生從文字語言、符號語言、圖形語言三個方面表述直線和平面垂直的判定定理.
文字語言:一條直線與一個平面內(nèi)的兩條相交直線都垂直,則該直線與此平面垂直.
強(qiáng)調(diào):兩條相交直線,必須滿足,不可忽略.
高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》
【設(shè)計(jì)意圖】:通過折紙?jiān)囼?yàn),讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)定理的過程中,先通過直觀感知,再操作確認(rèn)并理性說明,以提高幾何直觀能力和理性說理能力.
三、遷移拓展,學(xué)以致用
1.基礎(chǔ)練習(xí),規(guī)范格式
高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》
分析:(1)教師引導(dǎo)學(xué)生完成說理過程,注意規(guī)范語言.(2)欲證線面垂直,需證線與面內(nèi)兩條相交直線垂直;而已知線面垂直,可得線線垂直,所以,在平面內(nèi)可作兩條相交直線m、n為輔助線,命題可證.
高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》
方法二:引導(dǎo)學(xué)生用定義證明,并全班集體共同整理思路.
【設(shè)計(jì)意圖】:此題兩問都是對判定定理的直接應(yīng)用,第一個問題中通過觀察即可得到定理的條件,目的是進(jìn)一步強(qiáng)化定理的條件以及定理在應(yīng)用過程中的準(zhǔn)確表述;第二個問題中強(qiáng)調(diào)線面垂直與線線垂直的相互轉(zhuǎn)化.此題重視對學(xué)生思維策略的引導(dǎo)和啟發(fā),培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力;同時規(guī)范證明題的書寫.
2.深化認(rèn)識,提升能力
如圖,在直四棱柱ABCDA?B?C?D?中,已知底面ABCD為正方形,
高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》
(1)試判斷直線BD與平面A?AC是否垂直?
(2)試判斷直線BD與A?C是否垂直?
解析:
高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》
高中幾何優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及評析《直線與平面垂直的判定》
分析:要證線線垂直,只需滿足線面垂直,而要滿足線面垂直,還需線線直,體現(xiàn)數(shù)學(xué)中線線垂直與線面垂直相互轉(zhuǎn)化的思想.
【設(shè)計(jì)意圖】:本題為課本第66頁的探究題,本題思路跳躍性較大,如果直接讓學(xué)生去做就會有一部分學(xué)生比較困難,產(chǎn)生畏難情緒,所以在探究之前先搭建兩個臺階,這樣學(xué)生思維活動就比較平緩,大部分學(xué)生都能順利探究出問題答案,從而樹立學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的自信心。
四、自我總結(jié),系統(tǒng)梳理
1.學(xué)習(xí)小結(jié):從知識和方法兩個方面進(jìn)行.
知識方面:線面垂直的定義(11)、線面垂直的判定定理(121).方法方面:轉(zhuǎn)化思想.概括為:1-1-1
2.布置作業(yè):
(1)閱讀課本相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí);
(2)做課本79頁復(fù)習(xí)參考題A組第10題,B組第1題;
(3)完成課本66頁課后探究題并寫出規(guī)范步驟.
直線與平面垂直的判定
第一課時直線與平面垂直的判定
(一)教學(xué)目標(biāo)
1.知識與技能
(1)使學(xué)生掌握直線和平面垂直的定義及判定定理;
(2)使學(xué)生掌握直線和平面所成的角求法;
(3)培養(yǎng)學(xué)生的幾何直觀能力,使他們在直觀感知,操作確認(rèn)的基礎(chǔ)上學(xué)會歸納、概括結(jié)論.
2.過程與方法
(1)通過教學(xué)活動,使學(xué)生了解,感受直線和平面垂直的定義的形成過程;
(2)探究判定直線與平面垂直的方法.
3.情態(tài)、態(tài)度與價值觀
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會從“感性認(rèn)識”到“理性認(rèn)識”過程中獲取新知.
(二)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn):(1)直線與平面垂直的定義和判定定理;
(2)直線和平面所成的角.
難點(diǎn):直線與平面垂直判定定理的探究.
教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容師生互動設(shè)計(jì)意圖
新課導(dǎo)入問題:直線和平面平行的判定方法有幾種?師投影問題,學(xué)生回答.
生:可用定義可判斷,也可依判定定理判斷.復(fù)習(xí)鞏固
探索新知一、直線和平面垂直的定義、畫法
如果直線l與平面內(nèi)的任意一條直線都垂直,我們說直線l與平面互相垂直,記作l⊥.直線l叫做平面的垂線,平面叫做直線l的垂面.直線與平面垂直時,它們惟一的公共點(diǎn)P叫做垂足.
畫直線與平面垂直時,通常把直線畫成與表不平面的平行四邊形的一邊垂直,如圖.
師:日常生活中我們對直線與平面垂直有很多感性認(rèn)識,如旗桿與地面,橋柱與水面等,你能舉出更多的例子來嗎?
師:在陽光下觀察,直立于地面的旗桿及它在地面的影子,它們的位置關(guān)系如何?
生:旗桿與地面內(nèi)任意一條經(jīng)B的直線垂直.
師:那么旗桿所在直線與平面內(nèi)不經(jīng)過B點(diǎn)的直線位置關(guān)系如何,依據(jù)是什么?(圖)
生:垂直,依據(jù)是異面直線垂直的定義.
師:你能嘗試給線面垂直下定義嗎?
……
師:能否將任意直線改為無數(shù)條直線?學(xué)生找一反例說明.培養(yǎng)學(xué)生的幾何直觀能力使他們在直觀感知,操作確認(rèn)的基礎(chǔ)上學(xué)會歸納概括結(jié)論.
探索新知二、直線和平面垂直的判定
1.試驗(yàn)如圖,過△ABC的頂點(diǎn)A翻折紙片,得到折痕AD,將翻折后的紙片豎起放置在桌面上(BD、DC與桌面接觸).
(1)折痕AD與桌面垂直嗎?
(2)如何翻折才能使折痕AD與桌面所在平面垂直?
2.直線與平面垂直的判定定理:
一條直線與一個平面內(nèi)兩條相交直線都垂直,則該直線與此平面垂直.
思考:能否將直線與平面垂直的判定定理中的“兩條相交直線”改為一條直線或兩條平行直線?師:下面請同學(xué)們準(zhǔn)備一塊三角形的小紙片,我們一起來做一個實(shí)驗(yàn),(投影問題).
學(xué)生動手實(shí)驗(yàn),然后回答問題.
生:當(dāng)且僅當(dāng)折痕AD是BC邊上的高時,AD所在直線與桌面所在平面垂直.
師:此時AD垂直上的一條直線還是兩條直線?
生:AD垂直于桌面兩條直線,而且這兩條直線相交.
師:怎么證明?
生:折痕AD⊥BC,翻折之后垂直關(guān)系不變,即AD⊥CD,AD⊥BD
……
師:直線和平面垂直的判定定理體現(xiàn)了“直線與平面垂直”與“直線與直線垂直”互相轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想.培養(yǎng)學(xué)生的幾何直觀能力使他們在直觀感知,操作確認(rèn)的基礎(chǔ)上學(xué)會歸納概括結(jié)論.
典例剖析例1如圖,已知a∥b,a⊥,求證:b⊥.
證明:在平面內(nèi)作兩條相交直線m、n.
因?yàn)橹本€a⊥,根據(jù)直線與平面垂直的定義知
a⊥m,a⊥n.
又因?yàn)閎∥a,
所以b⊥m,b⊥n.
又因?yàn)椋琺、n是兩條相交直線,
b⊥.
師:要證b⊥,需證b與內(nèi)任意一條直線的垂直,又a∥b,問題轉(zhuǎn)化為a與面內(nèi)任意直線m垂直,這個結(jié)論顯然成立.
學(xué)生依圖及分析寫出證明過程.
……
師:此結(jié)論可以直接利用,判定直線和平面垂直.鞏固所知識培養(yǎng)學(xué)生轉(zhuǎn)化化歸能力、書寫表達(dá)能力.
探索新知二、直線和平面所成的角
如圖,一條直線PA和一個平面相交,但不與這個平面垂直,這條直線叫做這個平面的斜線,斜線的平面的交點(diǎn)A叫做斜足.過斜線上斜足以外的一點(diǎn)向平面引垂線PO,過垂足O和斜足A的直線AO叫做斜線在這個平面上的射影.平面的一條斜線和它在平面上的射影所成的銳角,叫做這條直線和這個平面所成的角.
一條直線垂直于平面,我們說它們所成的角是直角;一條直線和平面平行,或在平面內(nèi),我們說它們所成的角是0°的角.教師借助多媒體直接講授,注意直線和平面所成的角是分三種情況定義的.借助多媒體講授,提高上課效率.
典例剖析例2如圖,在正方體ABCD–A1B1C1D1中,求A1B和平面A1B1CD所成的角.
分析:找出直線A1B在平面A1B1CD內(nèi)的射影,就可以求出A1B和平面A1B1CD所成的角.
解:連結(jié)BC1交B1C于點(diǎn)O,連結(jié)A1O.
設(shè)正方體的棱長為a,因?yàn)锳1B1⊥B1C1,A1B1⊥B1B,所以A1B1⊥平面BCC1B1.
所以A1B1⊥BC1.
又因?yàn)锽C1⊥B1C,所以B1C⊥平面A1B1CD.
所以A1O為斜線A1B在平面A1B1CD內(nèi)的射影,∠BA1O為A1B與平面A1B1CD所成的角.
在Rt△A1BO中,
,,
所以,
∠BA1O=30°
因此,直線A1B和平面A1B1CD所成的角為30°.師:此題A1是斜足,要求直線A1B與平面A1B1CD所成的角,關(guān)鍵在于過B點(diǎn)作出(找到,面A1B1CD的垂線,作出(找到)了面A1B1CD的垂線,直線A1B在平面A1B1CD內(nèi)的射影就知道了,怎樣過B作平面A1B1CD的垂線呢?
生:連結(jié)BC1即可.
師:能證明嗎?
學(xué)生分析,教師板書,共同完成求解過程.點(diǎn)拔關(guān)鍵點(diǎn),突破難點(diǎn),示范書寫及解題步驟.
隨堂練習(xí)1.如圖,在三棱錐V–ABC中,VA=VC,AB=BC,求證:VB⊥AC.
2.過△ABC所在平面外一點(diǎn)P,作PO⊥,垂足為O,連接PA,PB,PC.
(1)若PA=PB=PC,∠C=90°,則點(diǎn)O是AB邊的心.
(2)若PA=PB=PC,則點(diǎn)O是△ABC的心.
(3)若PA⊥PB,PB⊥PC,PB⊥PA,則點(diǎn)O是△ABC的.心.
3.兩條直線和一個平面所成的角相等,這兩條直線一定平行嗎?
4.如圖,直四棱柱A′B′C′D′–ABCD(側(cè)棱與底面垂直的棱柱稱為直棱柱)中,底面四邊形ABCD滿足什么條件時,A′C⊥B′D′?
學(xué)生獨(dú)立完成
答案:
1.略
2.(1)AB邊的中點(diǎn);(2)點(diǎn)O是△ABC的外心;(3)點(diǎn)O是△ABC的垂心.
3.不一定平行.
4.AC⊥BD.鞏固所學(xué)知識
歸納總結(jié)1.直線和平面垂直的定義判定
2.直線和平面所成的角定義與解答步驟、完善.
3.線線垂直線面垂直學(xué)生歸納總結(jié)教師補(bǔ)充鞏固學(xué)習(xí)成果,使學(xué)生逐步養(yǎng)成愛總結(jié),會總結(jié)的習(xí)慣和能力.
課后作業(yè)2.7第一課時習(xí)案學(xué)生獨(dú)立完成強(qiáng)化知識
提升能力
備選例題
例1如圖,在空間四邊形ABCD中,AB=AD,CB=CD,M為BD中點(diǎn),作AO⊥MC,交MC于O.求證:AO⊥平面BCD.
【解析】連結(jié)AM
∵AB=AD,CB=CD,M為BD中點(diǎn).
∴BD⊥AM,BD⊥CM.
又AM∩CM=M,∴BD⊥平面ACM.
∵AO平面ACM,∴BD⊥AO.
又MC⊥AO,BD∩MC=M,∴AO⊥平面貌BCD.
【評析】本題為了證明AO⊥平面BCD,先證明了平面BCD內(nèi)的直線垂直于AO所在的平面.這一方法具有典型性,即為了證明線與面的垂直,需要轉(zhuǎn)化為線與線的垂直;為了解決線與線的垂直,又需轉(zhuǎn)化為另一個線與面的垂直,再化為新的線線垂直.這樣互相轉(zhuǎn)化,螺旋式往復(fù),最終使問題得到解決.
例2已知棱長為1的正方體ABCD–A1B1C1D1中,E是A1B1的中點(diǎn),求直線AE與平面ABC1D1所成的角的正弦值.
【解析】取CD的中點(diǎn)F,連接EF交平面ABC1D1于O,連AO.
由已知正方體,易知EO⊥ABC1D1,所以∠EAO為所求.
在Rt△EOA中,
,
,
sin∠EAO=.
所以直線AE與平面ABC1D1所成的角的正弦值為.
【評析】求直線和平面所成角的步驟:
(1)作——作出斜線和平面所成的角;
(2)證——證明所作或找到的角就是所求的角;
(3)求——常用解三角形的方法(通常是解由垂線、斜線、射影所組成的直角形)
(4)答.
直線與平面垂直的判定教學(xué)設(shè)計(jì)
一、內(nèi)容和內(nèi)容解析
本節(jié)課是在學(xué)生學(xué)習(xí)了空間點(diǎn)、直線、平面之間的位置關(guān)系和直線、平面平行的判定及其性質(zhì)之后進(jìn)行的,其主要內(nèi)容是直線與平面垂直的定義、直線與平面垂直的判定定理及其應(yīng)用。
直線與平面垂直是通過直線和平面內(nèi)的任意一條直線(無一例外)都垂直來定義的,定義本身也表明了直線與平面垂直的意義,即如果一條直線垂直于一個平面,那么這條直線就垂直于這個平面內(nèi)的所有直線,這也可以看成是線線垂直的一個判定方法;直線與平面垂直的判定定理本節(jié)是通過折紙?jiān)囼?yàn)來感悟的,即一條直線只要與平面內(nèi)的兩條相交直線垂直就可以判定直線與平面垂直了,它把原來定義中要求與任意一條(無限)垂直轉(zhuǎn)化為只要與兩條(有限)相交直線垂直就行了,概言之,線不在多,相交就行。直線與平面垂直的判定方法除了定義法、判定定理外,還有如果兩條平行直線中的一條直線垂直于一個平面,那么另一條直線也垂直于這個平面,這是直線與平面垂直判定的一種間接方法,也是十分重要的。
本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容蘊(yùn)含豐富的數(shù)學(xué)思想,即“空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題”,“無限轉(zhuǎn)化為有限”“線線垂直與線面垂直互相轉(zhuǎn)化”等數(shù)學(xué)思想。
直線與平面垂直是研究空間中的線線關(guān)系和線面關(guān)系的橋梁,為后繼面面垂直的學(xué)習(xí)、距離的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
二、目標(biāo)和目標(biāo)解析
1.借助對實(shí)例、圖片的觀察,提煉直線與平面垂直的定義,并能正確理解直線與平面垂直的定義;
2.通過直觀感知,操作確認(rèn),歸納直線與平面垂直的判定定理,并能運(yùn)用判定定理證明一些空間位置關(guān)系的簡單命題;
3.在探索直線與平面垂直判定定理的過程中發(fā)展合情推理能力,同時感悟和體驗(yàn)“空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題”、“線面垂直轉(zhuǎn)化為線線垂直”、“無限轉(zhuǎn)化為有限”等數(shù)學(xué)思想.
三、教學(xué)問題診斷分析
學(xué)生已有的認(rèn)知基礎(chǔ)是熟悉的日常生活中的具體直線與平面垂直的直觀形象(學(xué)生的客觀現(xiàn)實(shí))和直線與直線垂直的定義、直線與平面平行的判定定理等數(shù)學(xué)知識結(jié)構(gòu)(學(xué)生的數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí)),這為學(xué)生學(xué)習(xí)直線與平面垂直定義和判定定理等新知識奠定基礎(chǔ)。
學(xué)生學(xué)習(xí)的困難在于如何從直線與平面垂直的直觀形象中提煉出直線與平面垂直的定義,感悟直線與平面垂直的意義;以及如何從折紙?jiān)囼?yàn)中探究出直線與平面垂直的判定定理。
教學(xué)的重點(diǎn)是直線與平面垂直的定義和直線與平面垂直判定定理的探究;教學(xué)的難點(diǎn)是操作確認(rèn)并概括出直線與平面垂直的判定定理及初步運(yùn)用。
四、學(xué)習(xí)行為分析
本節(jié)課安排在立體幾何的初始階段,是學(xué)生空間觀念形成的關(guān)鍵時期,課堂上學(xué)生通過感知、觀察、提煉直線與平面垂直的定義,進(jìn)而通過辨析討論,深化對定義的理解。進(jìn)一步,在一個具體的數(shù)學(xué)問題情境中猜想直線與平面垂直的判定定理,并在教師的指導(dǎo)下,通過動手操作、觀察分析、自主探索等活動,切身感受直線與平面垂直判定定理的形成過程,體會蘊(yùn)涵在其中的思想方法。繼而,通過課本例1的學(xué)習(xí)概括直線與平面垂直的幾種常用判定方法。再通過練習(xí)與課后小結(jié),使學(xué)生進(jìn)一步加深對直線與平面垂直的判定定理的理解。
五、教學(xué)支持條件分析
觀察和展示現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例與圖片,以直觀感知直線與平面垂直的形象;準(zhǔn)備三角形紙片,用于探究直線與平面垂直的判定定理;制作多媒體課件動態(tài)演示,以加深對直線與平面垂直定義及判定定理的感知與理解。
六、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1.從實(shí)際背景中感知直線與平面垂直的形象
問題1:空間一條直線和一個平面有哪幾種位置關(guān)系?
設(shè)計(jì)意圖:此問基于學(xué)生已有的數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí),通過對已學(xué)相關(guān)知識的追憶,尋找新知識學(xué)習(xí)的“固著點(diǎn)”。
問題2:在日常生活中你見得最多的直線與平面相交的情形是什么?請舉例說明。
設(shè)計(jì)意圖:此問基于學(xué)生的客觀現(xiàn)實(shí),通過對生活事例的觀察,讓學(xué)生直觀感知直線與平面相交中一種特例:直線與平面垂直的初步形象,激起進(jìn)一步探究直線與平面垂直的意義。
2.提煉直線與平面垂直的定義
問題3:你能給出直線和平面垂直的定義嗎?回憶一下直線與直線垂直是如何定義的?
設(shè)計(jì)意圖:兩直線垂直有相交垂直和異面垂直,而異面直線垂直是轉(zhuǎn)化為兩直線相交垂直,實(shí)質(zhì)上是將空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題,讓學(xué)生回憶直線與直線垂直的定義,旨在由此得到啟發(fā):用“平面化”的思想來思考問題,即能否用一條直線垂直于一個平面內(nèi)的直線,來定義這條直線與這個平面垂直?
問題4:結(jié)合對下列問題的思考,試著給出直線和平面垂直的定義.
(1)陽光下,旗桿AB與它在地面上的影子BC所成的角度是多少?
(2)隨著太陽的移動,影子BC的位置也會移動,而旗桿AB與影子BC所成的角度是否會發(fā)生改變?
(3)旗桿AB與地面上任意一條不過點(diǎn)B的直線B1C1的位置關(guān)系如何?依據(jù)是什么?
設(shè)計(jì)意圖:第(1)與(2)兩問旨在讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)旗桿AB所在直線始終與地面上任意一條過點(diǎn)B的直線垂直,第(3)問進(jìn)一步讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)旗桿AB所在直線始終與地面上任意一條不過點(diǎn)B的直線也垂直,在這里,主要引導(dǎo)學(xué)生通過觀察直立于地面的旗桿與它在地面的影子的位置關(guān)系來分析、歸納直線與平面垂直這一概念。
(學(xué)生敘寫定義,并建立文字、圖形、符號這三種語言的相互轉(zhuǎn)化)
思考:(1)如果一條直線垂直于一個平面內(nèi)的無數(shù)條直線,那么這條直線是否與這個平面垂直?
(2)如果一條直線垂直于一個平面,那么這條直線是否垂直于這個平面內(nèi)的所有直線?
(對問(1),在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上用直角三角板在黑板上直觀演示;對問(2)可引導(dǎo)學(xué)生給出符號語言表述:若,則)
設(shè)計(jì)意圖:通過對問題(1)的辨析討論,深化直線與平面垂直的概念。通過對問題(2)的辨析討論旨在讓學(xué)生掌握線線垂直的一種判定方法。
通常定義可以作為判定依據(jù),但由于利用直線與平面垂直的定義直接判定直線與平面垂直需要考察平面內(nèi)的每一條直線與已知直線是否垂直,這給我們的判定帶來困難,因?yàn)槲覀儫o法去一一檢驗(yàn)。這就有必要去尋找比定義法更簡捷、可行的直線與平面垂直的判定方法。
3.探究直線與平面垂直的判定定理
創(chuàng)設(shè)情境猜想定理:某公司要安裝一根8米高的旗桿,兩位工人先從旗桿的頂點(diǎn)掛兩條長10米的繩子,然后拉緊繩子并把繩子的下端放在地面上兩點(diǎn)(和旗桿腳不在同一直線上)。如果這兩點(diǎn)都和旗桿腳距離6米,那么表明旗桿就和地面垂直了,你知道這是為什么嗎?
設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)直觀感知以及已有經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行合情推理,猜想判定定理。
師生活動:(折紙?jiān)囼?yàn))請同學(xué)們拿出一塊三角形紙片,我們一起做一個試驗(yàn):過三角形的頂點(diǎn)A翻折紙片,得到折痕AD(如圖1),將翻折后的紙片豎起放置在桌面上(BD、DC與桌面接觸)
問題5:(1)折痕AD與桌面垂直嗎?
(2)如何翻折才能使折痕AD與桌面所在的平面垂直?
(組織學(xué)生動手操作、探究、確認(rèn))
設(shè)計(jì)意圖:通過折紙讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)當(dāng)且僅當(dāng)折痕AD是BC邊上的高時,且B、D、C不在同一直線上的翻折之后豎起的折痕AD才不偏不倚地站立著,即AD與桌面垂直(如圖2),其它位置都不能使AD與桌面垂直。
問題6:在你翻折紙片的過程中,紙片的形狀發(fā)生了變化,這是變的一面,那么不變的一面是什么呢?(可從線與線的關(guān)系考慮)如果我們把折痕抽象為直線,把BD、CD抽象為直線,把桌面抽象為平面(如圖3),那么你認(rèn)為保證直線與平面垂直的條件是什么?
對于兩條相交直線必須在平面內(nèi)這一點(diǎn),教師可引導(dǎo)學(xué)生操作:將紙片繞直線AD(點(diǎn)D始終在桌面內(nèi))轉(zhuǎn)動,使得直線CD、BD不在桌面所在平面內(nèi)。問:直線AD現(xiàn)在還垂直于桌面所在平面嗎?(此處引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到直線CD、BD都必須是平面內(nèi)的直線)
設(shè)計(jì)意圖:通過操作讓學(xué)生認(rèn)識到兩條相交直線必須在平面內(nèi),從而更凸現(xiàn)出直線與平面垂直判定定理的核心詞:平面內(nèi)兩條相交直線。
問題7:如果將圖3中的兩條相交直線、的位置改變一下,仍保證
,(如圖4)你認(rèn)為直線還垂直于平面嗎?
設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生明白要判定一條已知直線和一個平面是否垂直,取決于在這個平面內(nèi)能否找出兩條相交直線和已知直線垂直,至于這兩條相交直線是否和已知直線有公共點(diǎn),這是無關(guān)緊要的。
根據(jù)試驗(yàn),請你給出直線與平面垂直的判定方法。
(學(xué)生敘寫判定定理,給出文字、圖形、符號這三種語言的相互轉(zhuǎn)化)
問題8:(1)與直線與平面垂直的定義相比,你覺得這個判定定理的優(yōu)越性體現(xiàn)在哪里?
(2)你覺得定義與判定定理的共同點(diǎn)是什么?
設(shè)計(jì)意圖:通過和直線與平面垂直定義的比較,讓學(xué)生體會“無限轉(zhuǎn)化為有限”的數(shù)學(xué)思想,通過尋找定義與判定定理的共同點(diǎn),感悟和體會“空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題”、“線面垂直轉(zhuǎn)化為線線垂直”的數(shù)學(xué)思想.
思考:現(xiàn)在,你知道兩位工人是根據(jù)什么原理安裝旗桿的嗎?為什么要求繩子在地面上兩點(diǎn)和旗桿腳不在同一直線上?
如果安裝完了,請你去檢驗(yàn)旗桿與地面是否垂直,你有什么好方法?
設(shè)計(jì)意圖:用學(xué)到手的知識解釋實(shí)際生活中的問題,增強(qiáng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的意識,同時通過提出“為什么要求繩子在地面上兩點(diǎn)和旗桿腳不在同一直線上?”(對該問題可引導(dǎo)學(xué)生用三角形紙片來驗(yàn)證),從而來深化對直線與平面垂直判定定理的理解。
4.直線與平面垂直判定定理的應(yīng)用
如圖5,在長方體ABCD-A1B1C1D1中,請列舉與平面ABCD垂直的直線。并說明這些直線有怎樣的位置關(guān)系?
思考:如圖6,已知,則嗎?請說明理由。
(分別用直線與平面垂直的判定定理、直線與平面垂直的定義證明;并讓學(xué)生用語言敘述:如果兩條平行直線中的一條直線垂直于一個平面,那么另一條直線也垂直于這個平面)
設(shè)計(jì)意圖:這個例題給出了判斷直線和平面垂直的一個常用的命題,這個命題體現(xiàn)了平行關(guān)系與垂直關(guān)系之間的聯(lián)系。
練習(xí):如圖,在三棱錐V-ABC中,VA=VC,AB=BC,K是AC的中點(diǎn)。
求證:AC⊥平面VKB
思考:
(1)在三棱錐V-ABC中,VA=VC,AB=BC,求證:VB⊥AC;
(2)在⑴中,若E、F分別是AB、BC的中點(diǎn),試判斷EF與平面VKB的位置關(guān)系;
(3)在⑵的條件下,有人說“VB⊥AC,VB⊥EF,∴VB⊥平面ABC”,對嗎?
設(shè)計(jì)意圖:例2重在對直線與平面垂直判定定理的應(yīng)用.變式(1)在例2的基礎(chǔ)上,應(yīng)用了直線與平面垂直的意義;變式(2)是對例1判定方法的應(yīng)用;變式(3)的判斷在于進(jìn)一步鞏固直線與平面垂直的判定定理。3個小題環(huán)環(huán)相扣,匯集了本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容,突出了知識間內(nèi)在聯(lián)系和融會貫通。
5.小結(jié)回授
(1)本節(jié)課你學(xué)會了哪些判斷直線與平面垂直的方法?試用自己理解的語言敘述。
(2)直線與平面垂直的判定定理中體現(xiàn)了哪些數(shù)學(xué)思想方法?
設(shè)計(jì)意圖:以問題討論的方式進(jìn)行小結(jié),培養(yǎng)學(xué)生反思的習(xí)慣,鼓勵學(xué)生運(yùn)用自己理解的語言對問題進(jìn)行質(zhì)疑和概括。
七、目標(biāo)檢測設(shè)計(jì)
1.課本P73探究:如圖2.3-7,直四棱柱A1B1C1D1-ABCD(側(cè)棱與底面垂直的棱柱稱為直棱柱)中,底面四邊形ABCD滿足什么條件時,A1C⊥B1D1.
2.如圖,PA⊥平面ABC,BC⊥AC,寫出圖中所有的直角三角形。
3.課本P74練習(xí)2
設(shè)計(jì)意圖:第1題是本節(jié)教材中的一道探究題,主要運(yùn)用直線與平面垂直的意義與判定定理;第2題也是活用直線與平面垂直的意義與判定定理,前兩題重在檢測本節(jié)課的知識與技能目標(biāo),檢測運(yùn)用知識解決問題的能力;第3題通過學(xué)生探索,培養(yǎng)學(xué)生觀察——分析——?dú)w納和綜合運(yùn)用知識的能力。
直線與平面垂直的判定(一)
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時都會提前最好準(zhǔn)備,高中教師要準(zhǔn)備好教案為之后的教學(xué)做準(zhǔn)備。教案可以讓學(xué)生能夠聽懂教師所講的內(nèi)容,幫助高中教師提高自己的教學(xué)質(zhì)量。寫好一份優(yōu)質(zhì)的高中教案要怎么做呢?下面是小編幫大家編輯的《直線與平面垂直的判定(一)》,僅供參考,希望能為您提供參考!
一、教學(xué)目標(biāo)
1.借助對圖片、實(shí)例的觀察,抽象概括出直線與平面垂直的定義,并能正確理解直線與平面垂直的定義。
2.通過直觀感知,操作確認(rèn),歸納直線與平面垂直判定的定理,并能運(yùn)用判定定理證明一些空間位置關(guān)系的簡單命題,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念。
3.讓學(xué)生親身經(jīng)歷數(shù)學(xué)研究的過程,體驗(yàn)探索的樂趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn):操作確認(rèn)并概括出直線與平面垂直的定義和判定定理。
2.教學(xué)難點(diǎn):操作確認(rèn)并概括出直線與平面垂直的判定定理及初步運(yùn)用。
三、課前準(zhǔn)備
1.教師準(zhǔn)備:教學(xué)課件
2.學(xué)生自備:
三角形紙片、鐵絲(代表直線)、紙板(代表平面)、三角板
四、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1.直線與平面垂直定義的建構(gòu)
(1)動體的特征,對“線面垂直”有了一些初淺認(rèn)識和感知,在高中階段,創(chuàng)設(shè)情境
①請同學(xué)們觀察圖片,說出旗桿與地面、高樓的側(cè)棱與地面的位置有什么關(guān)系?
②請把自己的數(shù)學(xué)書打開直立在桌面上,觀察書脊與桌面的位置有什么關(guān)系?
③請將①中旗桿與地面的位置關(guān)系畫出相應(yīng)的幾何圖形。
(2)觀察歸納
①思考:一條直線與平面垂直時,這條直線與平面內(nèi)的直線有什么樣的位置關(guān)系?
②多媒體演示:旗桿與它在地面上影子的位置變化。
③歸納出直線與平面垂直的定義及相關(guān)概念。
定義:如果直線l與平面α內(nèi)的任意一條直線都垂直,我們就說直線l與平面α互相垂直,記作:l⊥α.
直線l叫做平面α的垂線,平面α叫做直線l的垂面.直線與平面垂直時,它們唯一的公共點(diǎn)P叫做垂足。
用符號語言表示為:
(3)辨析(完成下列練習(xí)):
①如果一條直線垂直于一個平面內(nèi)的無數(shù)條直線,那么這條直線就與這個平面垂直。
②若a⊥α,bα,則a⊥b。
在創(chuàng)設(shè)情境中,學(xué)生練習(xí)本上畫圖,教師針對學(xué)生出現(xiàn)的問題,如不直觀、不標(biāo)字母等加以強(qiáng)調(diào),并指出這就叫直線與平面垂直,引出課題。
在多媒體演示時,先展示動畫1使學(xué)生感受到旗桿AB所在直線與過點(diǎn)B的直線都垂直。再展示動畫2使學(xué)生明確旗桿AB所在直線與地面內(nèi)任意一條不過點(diǎn)B的直線B1C1也垂直,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生歸納出直線與平面垂直的定義。
在辨析問題中,解釋“無數(shù)”與“任何”的不同,并說明線面垂直的定義既是線面垂直的判定又是性質(zhì),線線垂直與線面垂直可以相互轉(zhuǎn)化,給出常用命題:
2.直線與平面垂直的判定定理的探究
(1)設(shè)置問題情境
提出問題:學(xué)校廣場上樹了一根新旗桿,現(xiàn)要檢驗(yàn)它是否與地面垂直,你有什么好辦法?
(2)折紙?jiān)囼?yàn)
如圖,請同學(xué)們拿出準(zhǔn)備好的一塊(任意)三角形的紙片,我們一起來做一個實(shí)驗(yàn):過△ABC的頂點(diǎn)A翻折紙片,得到折痕AD,將翻折后的紙片豎起放置在桌面上,(BD、DC與桌面接觸).觀察并思考:
①折痕AD與桌面垂直嗎?
②如何翻折才能使折痕AD與桌面所在的平面垂直?
③多媒體演示翻折過程。
(3)歸納直線與平面垂直的判定定理
①思考:由折痕AD⊥BC,翻折之后垂直關(guān)系,即AD⊥CD,AD⊥BD發(fā)生變化嗎?由此你能得到什么結(jié)論?
②歸納出直線與平面垂直的判定定理。
定理:一條直線與一個平面內(nèi)的兩條相交直線都垂直,則該直線與此平面垂直。
用符號語言表示為:
在討論實(shí)際問題時,學(xué)生同桌合作進(jìn)行試驗(yàn)(將鐵絲當(dāng)旗桿,桌面當(dāng)?shù)孛妫┖蠼涣鞣桨福缬弥苯侨前辶恳淮?,量兩次等。教師不作點(diǎn)評,說明完成下面的折紙?jiān)囼?yàn)后就有結(jié)論。
在折紙?jiān)囼?yàn)中,學(xué)生會出現(xiàn)“垂直”與“不垂直”兩種情況,引導(dǎo)這兩類學(xué)生進(jìn)行交流,根據(jù)直線與平面垂直的定義分析“不垂直”的原因。學(xué)生再次折紙,進(jìn)而探究直線與平面垂直的條件,經(jīng)過討論交流,使學(xué)生發(fā)現(xiàn)只要保證折痕AD是BC邊上的高,即AD⊥BC,翻折后折痕AD就與桌面垂直,再利用多媒體演示翻折過程,增強(qiáng)幾何直觀性。
在歸納直線與平面垂直的判定定理時,先讓學(xué)生敘述結(jié)論,不完善的地方教師引導(dǎo)、補(bǔ)充完整,并結(jié)合“兩條相交直線確定一個平面”的事實(shí),簡要說明直線與平面垂直的判定定理。然后,學(xué)生試用圖形語言表述,練習(xí)本上畫圖,可能出現(xiàn)垂足與兩相交直線交點(diǎn)重合的情況(如圖),教師加以說明,同時給出符號語言表述。
在理解直線與平面垂直的判定定理時,強(qiáng)調(diào)“兩條”、“相交”缺一不可,并結(jié)合前面“檢驗(yàn)旗桿與地面垂直”問題再進(jìn)行確認(rèn)。指出要判斷一條直線與一個平面是否垂直,取決于在這個平面內(nèi)能否找到兩條相交直線和已知直線垂直,這充分體現(xiàn)了“直線與平面垂直”與“直線與直線垂直”相互轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想。
3.直線與平面垂直的判定定理的初步應(yīng)用
(1)嘗試練習(xí):
求證:與三角形的兩條邊同時垂直的直線必與第三條邊垂直。
學(xué)生根據(jù)題意畫圖,將其轉(zhuǎn)化為幾何命題:不妨設(shè)
請三位同學(xué)板演,其余同學(xué)在練習(xí)本上完成,師生共同評析,明確運(yùn)用線面垂直判定定理時的具體步驟,防止缺少條件,同時指出:這為證明“線線垂直”提供了一種方法。
(2)嘗試練習(xí):如圖,有一根旗桿AB高8m,它的頂端A掛有兩條長10m的繩子,拉緊繩子并把它的下端放在地面上的兩點(diǎn)(和旗桿腳不在同一條直線上)C、D。如果這兩點(diǎn)都和旗桿腳B的距離是6m,那么旗桿就和地面垂直.為什么?
本題需要通過計(jì)算得到線線垂直。學(xué)生練習(xí)本上完成后,對照課本P69例1,完善自己的解題步驟。
(3)嘗試練習(xí):如圖,已知a∥b,a⊥α,求證:b⊥α。
此題有一定難度,教師引導(dǎo)學(xué)生分析思路,可利用線面垂直的定義證,也可用判定定理證,提示輔助線的添法,學(xué)生練習(xí)本上完成,對照課本P69例2,完善自己的解題步驟。
4.總結(jié)反思
(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),你學(xué)會了哪些判斷直線與平面垂直的方法?
(2)在證明直線與平面垂直時應(yīng)注意哪些問題?
(3)本節(jié)課你還有哪些問題?
學(xué)生發(fā)言,互相補(bǔ)充,教師點(diǎn)評,歸納出判斷直線與平面垂直的方法,給出框圖(投影展示),同時,說明本課蘊(yùn)含著轉(zhuǎn)化、類比、歸納、猜想等數(shù)學(xué)思想方法,強(qiáng)調(diào)“平面化”是解決立體幾何問題的一般思路,并鼓勵學(xué)生反思,大膽質(zhì)疑,教師作好記錄,以便查缺補(bǔ)漏。
5.布置作業(yè)
(1)如圖,點(diǎn)P是平行四邊形ABCD所在平面外一點(diǎn),O是對角線AC與BD的交點(diǎn),且PA=PC,PB=PD.
求證:PO⊥平面ABCD
(2)課本P70練習(xí)2
(3)探究:如圖,PA⊥圓O所在平面,AB是圓O的直徑,C是圓周上一點(diǎn),則圖中有幾個直角三角形?由此你認(rèn)為三棱錐中最多有幾個直角三角形?四棱錐呢?
【板書設(shè)計(jì)】
教學(xué)設(shè)計(jì)說明
在這次新課程數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容中,立體幾何不論從教材編排還是教學(xué)要求上都發(fā)生了很大變化,因而,我在本節(jié)課的處理上也作了相應(yīng)調(diào)整,借助多媒體輔助教學(xué),采用“引導(dǎo)—探究式”教學(xué)方法。整個教學(xué)過程遵循“直觀感知—操作確認(rèn)—?dú)w納總結(jié)”的認(rèn)知規(guī)律,注重發(fā)展學(xué)生的合情推理能力,降低幾何證明的難度,同時,加強(qiáng)空間觀念的培養(yǎng),注重知識產(chǎn)生的過程性,具體體現(xiàn)在以下幾個方面:
1.線面垂直的定義沒有直接給出,而是讓學(xué)生在對圖形、實(shí)例的觀察感知基礎(chǔ)上,借助動畫演示幫助學(xué)生概括得出,并通過辨析問題深化對定義的理解。這樣就避免了學(xué)生死記硬背概念,有利于理解數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)。
2.線面垂直的判定定理不易發(fā)現(xiàn),在教學(xué)中,通過創(chuàng)設(shè)問題情境引起學(xué)生思考,安排折紙?jiān)囼?yàn),討論交流,給學(xué)生充分活動的時間與空間,幫助學(xué)生從自己的實(shí)踐中獲取知識。教師盡量少講,學(xué)生能做的事就讓他們自己去做,使學(xué)生更好的參與教學(xué)活動,展開思維,體驗(yàn)探索的樂趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
3.本節(jié)中教師不作例題示范,而是讓學(xué)生先嘗試完成,后講評明晰。為更好地鞏固判定定理,設(shè)置了有梯度的練習(xí),其中練習(xí)(1)是補(bǔ)充題,是判定定理的最簡單的運(yùn)用。作業(yè)中增加了基礎(chǔ)題(第1題)和開放性題目(第3題),這樣,有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維,使學(xué)生在不同的幾何體中體會線面垂直關(guān)系,發(fā)展學(xué)生的幾何直觀能力與一定的推理論證能力。同時,在教學(xué)中,始終注重訓(xùn)練學(xué)生準(zhǔn)確地進(jìn)行三種語言(文字語言、圖形語言和符號語言)的轉(zhuǎn)換,培養(yǎng)運(yùn)用圖形語言進(jìn)行交流的能力。
4.以問題討論的方式進(jìn)行小結(jié),培養(yǎng)學(xué)生反思的習(xí)慣,鼓勵學(xué)生對問題多質(zhì)疑、多概括。