1.3球面上两点间的距离和球面直线

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1、《球面距离》教学设计及说明长沙县第一中学　李飞一．教学内容的地位、作用分析球是我们在日常生活中经常见到的熟悉而特殊的一种旋转体。在学生已经掌握圆柱、圆锥的概念和性质后进一步探究球的相关性质，使学生摆脱旋转体的母线只能是线段的狭隘理解，也是对旋转体知识体系的完善。球面距离是在学生了解了球的有关概念及性质基础上的一节内容，它既是教材中关于球的最后一个知识点，也是立体几何中继“异面直线间的距离”、“点到平面的距离”、“直线到平面的距离”、“平面到平面的距离”之后又一距离概念,是高中阶段研究的最后一种距离。区别于其他距离的是“球面距离”是一段圆弧的长度。

2、学习球面距离，有助于学生空间想象能力的培养，有助于学生思维能力的训练与提高。它不但能加深学生对球面及球的截面的理解,而且在求其解过程中,可以帮助学生运用扇形、弧长、解三角形等众多数学知识，并且沟通了立体几何中两个重要的角(直线和平面所成的角、二面角)的概念，具有实质的教学意义。另外，“球面距离”具有一定的实际应用意义。通过学习，使学生认识到数学源于实践又作用于实践，同时数学中的球面距离与地理中的经纬度等知识的综合运用，体现二期课改中学科整合的思想。二．教学目标和重点、难点分析“球面距离”是上海市高中数学教材中高三年级的教学内容，《上海市中小学数学

3、课程标准》对“球面距离”的教学要求是：知道球面距离和经度、纬度等概念，进一步认识数学和实际的联系。结合课程标准，我将这节课的教学目标和重点难点定为：教学目标:1.知道球面距离的概念，会在简单情形下计算两点间的球面距离。    2.体验将空间中的计算转换为平面上的问题的求解方法。    3.会求地球上同经度和同纬度两点间的球面距离，感受数学知识在实际问题中的应用价值。教学重点：会计算简单情形下球面上两点间的球面距离。教学难点：地球上同纬度的两点间的球面距离的求法。三．教学问题诊断  这节课的授课对象是上海市示范性高中的学生，他们有较好的学习习惯，有

4、一定的口头和书面表达能力。学生已经知道球的相关概念、球的截面的性质、球大圆的定义，具备了理解球面距离概念的基础，并能运用相关三角知识解三角形。  本节课的教学难点是地球上同纬度的两点间的球面距离的求法。对教学难点的突破我采取了三个策略：1.教材在引出球面距离的概念后，直接进入了地球上同经度、同纬度两点间的球面距离的求法（例1、例2），从概念到应用之间的跨度较大。为此，我设计了一组过渡性的练习，为难点的突破作铺垫。2.学生在高一地理课上已初步了解经度和纬度的定义，但由于时间相隔较长，可能已生疏。所以在讲解例题前我运用教具和多媒体演示对地球经纬度知识

5、作了简单回顾，以唤起学生的记忆。3．在例题2的讲解中通过师生、生生互动利用分析法引导学生寻找解决问题的途径。另外，由于球面不能展开成平面图形，教学中学生在认知上可能产生的困难及其应对策略是：1.对球面距离概念的理解——按照课程标准的规定，本节内容对球面距离概念的引入采用直接告知的做法，不要求对“通过球面上两点的大圆劣弧是这两点在球面上的最短路径”作出证明或说明。并且在给出概念后我设置了一组相关的辨析题来强化概念中的“大圆”和“劣弧”等关键词，同时在作业中加强训练。2.球面距离计算公式的推导——通过教师设问，以问题推进的方式引导学生得到公式。3.球

6、小圆上两点间线段长度的计算——课本在例2中求AB的长度是把它投影到赤道平面上，但实施过程中AB的长也可以利用纬度圈这个小圆来解决，所以我预设了两种途径。同时在求AB长的方法上，我也预设了区别于教材的另一种解法，即通过解直角三角形求得。四．教学过程教学过程设计说明一．引入： 教师演示圆柱、棱柱表面上两点间的最短路径； 通过实验和类比使学生感受和了解球面距离的概念。由学生动手探索球面上两点间的最短路径。思考：假如你要乘坐从北京直飞法国巴黎的飞机,设想一下,它需要沿着怎样的航线飞行呢?航程大约是多少呢?（1）在某一高度上，北京和法国巴黎间的距离是一条线

7、段的长吗?（2）经过球面上的这两点有多少条弧呢?（3）这无数条弧长哪条最短?二．  新知构建1.      球面距离定义的给出：可以证明，通过球面上两点的大圆劣弧是这两点在球面上的最短路径，我们把它的长度定义为两点间的球面距离。由于证明“通过球面上两点的大圆劣弧是这两点在球面上的最短路径”需要更多数学知识，学生的基础不够，所以课本表述为“可以证明”但没有给出证明。2.   强化定义，落实关键词：练习：判断图中联结A、B两点的红色曲线的长度是否A、B间的球面距离？    3. 球面上两点的球面距离具有唯一性在定义中指出球面距离是大圆上一段劣弧的长度

8、，所以该定义有没有涉及A、B、O三点共线的情况？在不涉及A、B、O三点共线的情况下，通过A、  B两点的球的大圆是否唯一？大圆上A、B间