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1、2022年高三數(shù)學總復習 平面與平面垂直教案 理
教材分析
兩個平面垂直的判定定理及性質(zhì)定理是平面與平面位置關(guān)系的重要內(nèi)容.通過這節(jié)的學習可以發(fā)現(xiàn):直線與直線垂直、直線與平面垂直及平面與平面垂直的判定和性質(zhì)定理形成了一套完整的證明體系,而且可以實現(xiàn)利用低維位置關(guān)系推導高維位置關(guān)系,利用高維位置關(guān)系也能推導低維位置關(guān)系,充分體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化思想在立體幾何中的重要地位.這節(jié)課的重點是判定定理及性質(zhì)定理,難點是定理的發(fā)現(xiàn)及證明.
教學目標
1. 掌握兩平面垂直的有關(guān)概念,以及兩個平面垂直的判定定理和性質(zhì)定理,能運用概念和定理進行有關(guān)計算與證明.
2. 培養(yǎng)學生的空間想象能力,邏輯思維能力,知識遷
2、移能力,運用數(shù)學知識和數(shù)學方法觀察、研究現(xiàn)實現(xiàn)象的能力,整理知識、解決問題的能力.
3. 通過對實際問題的分析和探究,激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生認真參與、積極交流的主體意識和樂于探索、勇于創(chuàng)新的科學精神.
任務(wù)分析
判定定理證明的難點是畫輔助線.為了突破這一難點,可引導學生這樣分析:在沒有得到判定定理時,只有根據(jù)兩平面互相垂直的定義來證明,那么,哪個平面與這兩個平面都垂直呢?對性質(zhì)定理的引入,不是采取平鋪直敘,而是根據(jù)數(shù)學定理的教學是由發(fā)現(xiàn)與論證這兩個過程組成的,所以應(yīng)把“引出命題”和“猜想”作為本部分的重要活動內(nèi)容.
教學設(shè)計
一、問題情境
1. 建筑工人在砌墻時,常用一根鉛垂
3、的線吊在墻角上,這是為什么?(為了使墻面與地面垂直)
2. 什么叫兩個平面垂直?怎樣判定兩平面垂直,兩平面垂直有哪些性質(zhì)?
二、建立模型
如圖19-1,兩個平面α,β相交,交線為CD,在CD上任取一點B,過點B分別在α,β內(nèi)作直線BA和BE,使BA⊥CD,BE⊥CD.于是,直線CD⊥平面ABE.
容易看到,∠ABE為直角時,給我們兩平面垂直的印象,于是有定義:
如果兩個相交平面的交線與第三個平面垂直,并且這兩個平面與第三個平面相交所得的兩條交線互相垂直,就稱這兩個平面互相垂直.
平面α,β互相垂直,記作α⊥β.
[問 題]
1. 建筑工人在砌墻時,鉛垂線在墻面內(nèi),墻面與地面
4、就垂直嗎?
如圖19-1,只要α經(jīng)過β的垂線BA,則BA⊥β,∴BA⊥BE,∠ABE=Rt∠.依定義,知α⊥β.于是,有判定定理:
定理 如果一個平面經(jīng)過另一個平面的一條垂線,則兩個平面互相垂直.
2. 如果交換判定定理中的條件“BA⊥β”和結(jié)論“α⊥β”.即,也就是從平面與平面垂直出發(fā),能否推出直線與平面垂直?
平面α內(nèi)滿足什么條件的直線才能垂直于平面β呢?讓學生用教科書、桌面、筆擺模型.通過模型發(fā)現(xiàn):當α⊥β時,只有在一個平面(如α)內(nèi),垂直于兩平面交線的直線(如BA)才會垂直于另一個平面(如β).
于是,有定理:
定理 如果兩個平面互相垂直,那么在一個平面內(nèi)垂直于它們交線的直
5、線垂直于另一個平面.
(先分析命題的條件和結(jié)論,然后畫出圖形,再結(jié)合圖形,寫出已知,求證)
已知:如圖,α⊥β,α∩β=CD,ABα,AB⊥CD,求證:AB⊥β.
分析:要證AB⊥β,只需在β內(nèi)再找一條直線與AB 垂直,但β內(nèi)沒有這樣的直線,如何作出這條直線呢?因為α⊥β,所以可根據(jù)二面角的定義作出這個二面角的平面角.在平面β內(nèi)過點B作BE⊥CD.因為AB⊥CD,所以∠ABE是二面角α-CD-β的平面角,并且∠ABE=90°,即AB⊥BE.又因為CDβ,BEβ,所以AB⊥β.
三、解釋應(yīng)用
[例 題]
1. 已知:如圖,平面α⊥平面β,在α與β的交線上取線段AB=4cm,AC,
6、BD分別在平面α和平面β內(nèi),它們都垂直于交線AB,并且AC=3cm,BD=12cm,求CD長.
解:連接BC.
因為AC⊥AB,
所以AC⊥β,AC⊥BD.
因為BD⊥AB,
所以BD⊥α,BD⊥BC.
所以,△CBD是直角三角形.
在Rt△BAC中,BC==5(cm),
在Rt△CBD中,CD==13(cm).
2. 已知:在Rt△ABC中,AB=AC=a,AD是斜邊BC的高,以AD為折痕使∠BDC折成直角(如圖19-4).
求證:(1)平面ABD⊥平面BDC,平面ACD⊥平面BDC.
(2)∠BAC=60°.
證明:(1)如圖19-4(2),
因為AD⊥B
7、D,AD⊥DC,所以AD⊥平面BDC.
因為平面ABD和平面ACD都過AD,
所以平面ABD⊥平面BDC,平面ACD⊥平面BDC.
(2)如圖19-4(1),在Rt△BAC中,
因為AB=AC=a,
所以BC=a,BD=DC=.
如圖19-4(2),△BDC是等腰直角三角形,
所以BC=BD=2×=a.
得AB=AC=BC.所以∠BAC=60°.
[練 習]
1. 如圖19-5,有一個正三棱錐體的零件,P是側(cè)面ACD上一點.問:如何在面ACD上過點P畫一條與棱AB垂直的線段?試說明理由.
2. 已知:如圖19-6,在空間四邊形ABCD中,AC=AD,BC=BD,E是CD 的中點.
求證:(1)平面ABE⊥平面BCD.(2)平面ABE⊥平面ACD.
四、拓展延伸
能否將平面幾何中的勾股定理推廣到立體幾何學中去?試寫一篇研究性的小論文.
點 評
這篇案例結(jié)構(gòu)完整,構(gòu)思新穎.案例開始以一個生活中常見的例子引入問題,得到了兩平面垂直的定義.還是這個例子,改變了問法又得到了兩平面垂直的判定定理.即把學科理論和學生的生活實際相結(jié)合,激起了學生探索問題的熱情.對性質(zhì)定理和判定定理的引入和證明也不是平鋪直敘,而是充分展現(xiàn)了定理的發(fā)現(xiàn)和形成過程.通過學生的認真參與,師生之間的民主交流,培養(yǎng)了學生的主體意識和樂于探索、勇于創(chuàng)新的科學精神.