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第六章立体几何初步刻画空间点、线、面位置关系的公理(2)
11.认识基本事实4和定理,并能做简单的应用.2.认识异面直线的概念,识别异面直线,并能够求简单的异面直线夹角.3.提升直观想象和数学抽象素养.认识基本事实4、定理、异面直线的概念及夹角通过平移,体会将空间问题转化为平面问题的思想,求异面直线的夹角
2上节课,我们学习了哪些刻画空间点、线、面的公理及推论?基本事实1:过不在一条直线的三个点,有且只有一个平面.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.推论1:一条直线和该直线外一点确定一个平面.推论2:两条相交直线确定一个平面.推论3:两条平行直线确定一个平面.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.
3我们知道在平面中,平行线具有传递性,在空间中,平行线是否仍具有传递性?如图,已知AB∥CD,CD∥C′D′,那么AB∥C′D′吗?A′D′B′C′ABCD平行基本事实4:平行于同一直线的两条直线平行.空间平行线的传递性符号语言:a∥b,b∥ca∥c
4两条没有公共点的直线一定平行吗?不一定不同在任何一个平面内(不共面)的两条直线称为异面直线abcA′D′B′C′ABCD长方体中与AD异面的直线有几条?4条,BB′、CC′、A′B′、C′D′
5相交直线平行直线共面直线异面直线不同在任何一个平面内,没有公共点在同一平面内,没有公共点在同一平面内,有且只有一个公共点若空间中有直线a、b、c,有,那么成立吗?acb平行异面abc垂直没有传递性!abc相交空间中直线与直线的位置关系:
6如果空间中两个角的两条边分别对应平行,那么这两个角的大小有什么关系?通过平移,空间中两角关系可转化为平面中两角关系①两组边方向相同②两组边方向相反③一组方向相同,另一组相反相等相等互补相等或互补定理:如果空间中两个角的两条边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.
7正方体ABCD-A′B′C′D′中,E为BC的中点,判断直线A′C′、B′C′、C′E、C′C与直线AB的位置关系.异面A′D′B′C′ABCDE仅用“异面”不足以描述异面直线的相对位置“异面直线所成的角”ab平移(各自与AB的相对位置却不同)如何确定?
8ab如图,已知两条异面直线a,b,过空间任一点O作直线a′∥a,b′∥b,这时a′,b′共面,我们把a′与b′所成的不大于90°的角称为异面直线a,b所成的角(或夹角).a′b′O若两条异面直线a,b所成的角为直角,则称这两条直线互相垂直,记作:a⊥b.平移使得空间问题转化为平面几何问题相交垂直异面垂直(0°,90°]异面直线夹角的范围?垂直
9四个顶点不在同一平面内的四边形称为空间四边形.如图,在空间四边形ABCD中,点E,F,G,H分别是边AB,BC,CD,DA的中点,求证:四边形EFGH是平行四边形.ABDCHEFG连接BD,构造中位线,凑“一组对边平行且相等”的条件解:如图,连接BD,∵FG是△CBD的中位线,∴FG∥BD,FGBD又∵EH是△ABD的中位线,∴EH∥BD,EHBD∴FG∥EH,FGEH∴四边形EFGH是平行四边形
10如图,已知正方体ABCD-A′B′C′D′的棱长为a.(1)正方体的哪些棱所在的直线与直线BC′是异面直线?(2)求异面直线AA′与BC所成的角;(3)求异面直线BC′与AC所成的角.AA′BDCB′D′C′根据定义判断异面直线;通过平行求异面直线的夹角解:(1)A′A,A′B′,A′D′,DA,DC,DD′(2)∵BC∥AD,AD⊥AA′∴AA′与BC所成的角为90°(3)连接A′B,A′C′,在正方体ABCD-A′B′C′D′中易得AC∥A′C′∴∠BC′A′即所求角∵A′B=A′C′=BC′∴△BA′C′是等边三角形∴BC′与AC所成的角为60°
11求两条异面直线所成的角的一般步骤:(1)构造:根据异面直线的定义,用平移法(常用三角形中位线、平行四边形性质等)作出异面直线所成的角.(2)证明:证明作出的角就是要求的角.(3)计算:求角度,常放在三角形内求解.(4)结论:若求出的角是锐角或直角,则它就是所求异面直线所成的角;若求出的角是钝角,则它的补角就是所求异面直线所成的.
12如图,在正方体ABCD-A′B′C′D′中,E,F,G,H,M,N分别是所在棱的中点,则下列结论正确的是()A.GH和MN平行,GH和EF相交B.GH和MN平行,MN和EF相交C.GH和MN相交,GH和EF异面D.GH和EF异面,MN和EF异面ABCDA′B′C′D′MNGHEFB∵GH∥A′B,A′B∥D′C,∴GH∥D′C又∵MN∥D′C,∴GH∥MN由异面直线定义可知,GH与EF异面延长EF,MN,易证二者相交故选:B
13如图,正方体ABCD-A′B′C′D′中,AA′=a,E,F分别是BC,DC的中点,求直线AD′与EF的夹角.ABCDA′B′C′D′NEF通过平移将空间问题转化为平面几何问题解:如图,连接BC′,BD在正方体ABCD-A′B′C′D′中,易得AD′∥BC′∵E,F分别是BC,DC的中点∴EF∥BD连接C′D易得△BCD、△CDC′、△BCC′为全等的等腰直角三角形∴BD=BC′=C′D∴△BC′D是等边三角形∴∠DBC′=60°∴直线AD′与EF的夹角为60°.
14如图,在空间四边形ABCD中,已知AD=BC=2,E,F分别是AB,CD的中点,若EF=,求异面直线AD,BC所成角的大小.取BD中点G,连接EG、FG,构造中位线和三角形,则∠EGF即所求角或所求角的补角.解:取BD中点G,连接EG、FG∵E,F分别是AB,CD的中点∴EGAD,FGBC,EG∥AD,FG∥BC∴∠EGF即所求角或所求角的补角.由余弦定理得∴∠EGF=120°∴异面直线AD,BC所成角的大小为.ABDCEFG
15课堂小结1、基本事实4:相交直线平行直线共面直线异面直线不同在任何一个平面内,没有公共点在同一平面内,没有公共点在同一平面内,有且只有一个公共点3、定理:平行于同一直线的两条直线平行.2、空间中直线与直线的位置关系:如果空间中两个角的两条边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.4、异面直线所成的角通过平移把空间问题转化为平面几何问题.
16教材第214页习题6-3A组第3题,215页B组第1题.
17谢谢大家!敬请各位老师提出宝贵意见!
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