垂直与平行的教学设计(精选11篇)
学习目标:
1、理解垂直与平行的概念,初步认识平行线、垂线。
2、通过讨论交流,使独立思考能力与合作精神得到和谐发展。
3、在比较分析,综合的观察与思维中渗透分类的思想方法。培养学以致用的习惯,体会数学的应用与美感,激发学习数学的兴趣。
学习重点: 通过自主探究,初步认识平行线与垂线。
学习难点:理解永不相交的含义。
一、导入
1:同学们喜欢玩游戏吗?现在我们就来玩两个游戏。
A:请闭上你的双眼,伸出你的双手,摸摸你的桌面,向同桌的方向移动。并想象着触摸的面正在慢慢延伸。
B:好,第二个游戏,还是闭上你的双眼,伸出你的双手,摸摸你自己的桌面,紧接着摸摸你抽屉的面。
2:坐好了,同学们请问在第一个游戏中触摸到了几个面?在第二个游戏中你又触摸到了几个面?(2个)
3:是的,在第二个游戏中我们触摸到了两个不同的面,今天这节课我们将学习和探讨在同一个平面内,两条直线平行与垂直的位置关系。(板书:平行与垂直)我们一起来读一读!(出示屏幕内容)
把纸看着平面,在纸上任意画两条直线,开始吧!2:画
1:生画师巡
A:画完的同学再想想还有没有其它的情况,再拿一张图卡纸试试看!
B:画好的同学互相交流交流,看看其他的同学画的情况。(贴画)
2:画好了吗?我们一起来看看。同学们画了很多种情况,再这里有没有相同的类型。能否给他它们分分类,可以怎样分,分成几类?请4人为一小组进行探讨!开始!(生说师巡)三:画后汇报
1:好了,我们全班来交流交流。谁来说说你分成了几类?哪几类?能说说你的理由吗?
女:我分成了三类,14 23 567 A:大家听清楚了没有,这位小女孩说14交叉,像这样两条直线的位置关系,在数学中我们也把他叫做相交。贴(板书:相交)
B:它们在在哪儿相交?给你一支笔,谁来画一画?
C:画对了没有,平面内的两条直线是不是相交在这个点上。这个点,在数学中我们把它叫做什么?
2:还有谁是不同的分类方法?分类的理由是什么?
男:我分成了两类,12345 67,直线是可以延长
A:对呀,我们画的什么线?直线的特点是什么?我们来一起来延伸。看,235是不是和14一样的情况。那剩下的67延长它会相交吗?(板书不相交)
B:同学们再看看自己画的两条直线,像这样相交的请举起来?像这样不相交的就要起来给老师看看。还有其他的情况吗?
C:也就是说:我们把平面内的两条直线按相交和不相交分成了两类,一类相交,一类不相交。
二:探究平行
A:我们先来看看不相交的两条直线。瞧,在这一平面不相交的两条直线难道是因为它太短了吗?如果我们延长它的两端会相交吗?我们一起去验证,有没有相交?如果继续延长会相交吗?
B:像这样在同一个平面内不相交的两条直线我们把它叫做平行线,也可以说这两条直线互相平行。(板书互相平行)一起读一读(多媒体出示)
1:说来说说你怎样理解什么是平行线?我们一起去验证他说的是否正确!
A看这个长方体有六个面,而在这一面上有两根小棒,如果我们把这两根小棒看着是两条直线,会相交吗?不相交,我们就说他是平行线。
B这一长方体上也有两根小棒,如果把他们也看着是两条直线,会相交吗?能叫他们是平行线?为什么
C是的,要不相交的两条直线是不是平行线,必须要确定他们是否在同一个平面内!(板书在同一个平面内)
2:谁来帮老师解释一下为什么在这里一定要加上互相两个字? A是的像这不相交的两条直线,一条取名叫a,一条取名叫b,能说a是平行线吗?能说b是平行线吗?我们应该怎样描述他们之间的关系?谁来试一试?
B大家说的都正确,我们一起说一说直线a是直线b的平行线….C:按自己喜欢的方式读一读!
D:好了,像这样的两条直线的关系我们把它记着aⅡb, Ⅱ像我们学过的什么号?哪里又不一样。我们用手划一划。读着…。当然还可以记着bⅡa。像这样平面内的两条直线,一条取名叫c一条取名叫d,说来说他们之间的关系?你来说..3:好了,我们学习了互相平行,老师来考考你,下列图1….4:同学们在我们生活中能能找到互相垂直的事物吗?
三:研究相交
1:我们研究了不相交的两条直线?那相交的呢?在这里这么多中情况,谁很特殊?理由是什么?你来说说!
(生:1号相交成直角,其他是钝角和锐角)
A:同意他的观点吗?为了便于观察,我们把它放在大屏幕上!那如何来验证他们相交就是一个直角
(生:三角板或者量角器)
B:好,我们就用三角板的直角去验证,是直角吗?其他三个角呢?它是直角我们就给它作上直角符号
C:像这样的两条直线相交成直角我们就把它叫做互相垂直板书:(互相垂直)
一起读一读(多媒体出示)
1:它们相交的这一点有个特殊的名字叫:垂足。一般用字母0来表示。
A:那这两条直线相交的垂足在哪里? B:那这里能叫垂足吗?为什么? 生(相交不是直角)
2:那这里为什么要加上互相这两个字?(生:一条不能叫垂线,必须两条)A:是的像这样,在这同一平面内有两条直线,能说a是垂线吗?能说b是垂线吗?又应该怎样表述他们之间的关系。谁来试试,你再说。
B:我们一起读一读:直线a是直线b的垂线,直线 b是直线a的垂行线,也可以说: 直线a和直线b平行垂直
C:它们关系在数学中我们记作a+b(板书a+b),+像我们学过的什么号?哪里又不一样。我们用手划一划。读着…。当然还可以记着b+a。
D:这里两条直线互相垂直,一条取名叫c一条取名叫d,谁说来说他们之间的关系?你来说..3:好了,我们学习了互相平行,老师来考考你,下列1号… 4:我们生活中能能找到互相垂直的事物吗?
四:练习巩固
1:不仅我们的生活中有互相平行,互相垂直的事物,在我们的几何图形里也有互相平行,互相垂直。
2:请看大屏幕,请同学们选择一副你自己喜欢的图形,给同桌说一说那哪些是线段互相平行,哪些线段是互相垂直? A:谁来给我们大家说一说,选择的图几?。B你们真是非常能干的孩子
3:你们想要当一名公正小判官吗?我们就来判断小动物们说的话。
4:还想要玩游戏.我们来玩手指手臂比划游戏,我说你做,谁愿意上来做。准备好了吗?
5:其实在我们的生活中,互相平行,互相垂直运用非常广泛。
A:像这里一道道醒目的斑马线,提醒着我们注意交通安全,遵爱生命!
B:像这平行的铁轨,它是火车直速前进,以及工人叔叔正在用名叫铅锤的工具,测量墙与地面是否垂直。
C::同学们,只要我们善于发现善于观察,生活处处都有互相垂直互相平行的现象。
6:你们还想要进一步探究他们之间的的奥秘吗?好我们一起摆一摆。
A。谁来读一读,开始吧,谁来说一说它们之间关系。
1.通过观察、讨论, 感知生活中垂直与平行的现象。
2.初步理解垂直与平行是同一平面内两条直线的两种位置关系, 认识垂直与平行。
3.培养学生的空间观念及空间想象能力, 引导学生合作探究的意识。
【教学重点】
正确理解“相交”“互相平行”“互相垂直”等概念, 发展空间观念。
【教具学具】
课件、三角板、直尺、白纸、彩笔、小棒。
【教学过程】
1.画图感知, 研究两条直线的位置关系
(让学生想象在无限大的平面上两条直线的位置关系)
师 (导入) :我们已经学习过直线、射线和线段三种图形, 谁来说说直线有什么特征?
(生答)
师:老师特别喜欢直线, 因为它没有端点, 可以向两端无限延伸, 想长就长, 想短就短。今天我们继续学习直线的有关知识。
(让学生画出同一平面内两条直线的各种位置关系)
师:我们一块来玩一个有趣的想象游戏!大家拿出准备好的白纸, 把这张白纸当作一个平面, 摸摸这个平面, 然后想象一下, 这个平面变得越来越大, 闭上眼睛接着想象, 越来越大, 变得无限大, 在这个无限大的平面上, 出现了一条直线, 又出现了一条直线, 想象这两条直线的位置是怎样的?请睁开眼睛把两条直线用直尺、彩笔画在纸上。
(学生动手操作)
2.观察分类, 了解平行与垂直的特征
(展示学生画出的各种线条)
师:画完的同学举起来互相看看, 相同吗?
生:不相同。
师:谁愿意把你画的两条直线展示给大家看看?
(学生展示)
师:仔细观察, 你们画的跟他一样吗?如果不一样, 可以补充。
(教师进行分类)
师:同学们的想象可真丰富, 想出了这么多不同的画法, 老师也画了4组直线。
(课件出示4组直线)
师:能把这4组直线分分类吗?互相讨论一下, 可以按什么标准分类?分成几类?
(小组讨论、交流, 探索平行的概念)
师:谁来说说你们把这4组直线分成了几类?谁和谁分为了一类?为什么把它们分为一类?
(学生交流)
师:刚才老师听到一个词“交叉”, 两条直线“交叉”了, 用数学语言应表述为两条直线“相交”了, 请同学们记住“相交”这个词。还有不同的分法吗?
生:我们组有别的分法。
师:给大家说说你们的分法。
生:把①②④分为一组, ③为一组。我们认为的①②④两条直线都是相交的, ③的两条直线是不相交的。
师:同意这样分吗?
生:同意。
生:不同意。
师:为什么?
生:②的两条直线明明没有相交。
师:对啊!这两条直线看起来好像是没有相交, 谁来说明一下。
生:这两条直线现在看起来虽然没有相交, 但直线是可以无限延伸的, 当我们把这两条直线再画长一些, 就可以清楚地看出这两条直线是相交的。
师:把②的两条直线向两端延长一些, 发现什么?
生:看似不相交的直线, 延长后都相交了。
师:那这两条直线, 到底是属于相交还是属于不相交呢?
生:相交。
师:那③的两条直线就一定不会相交吗?现在把这两条直线的两端延长, 相交了吗?
生:没有。
师:那想象一下, 如果把这两条直线无限延长下去, 它们会相交吗?
生:不会。
师:像这种在同一平面内永不相交的两条直线叫做平行线, 也可以说这两条直线互相平行。
师:在这个长方体上画了两条直线?这两条直线互相平行吗?为什么?
生:这两条直线不是互相平行的, 因为它们没在同一平面内。
师:那两条直线互相平行必须具备哪些条件?
生:在同一平面内, 永不相交。
师:生活中有哪些平行的例子呢?能说说吗?
生:黑板的上下两条边互相平行, 地板砖的左右两条边互相平行。
师:同学们真是生活中的细心人, 看下面哪组图形中的两条线互相平行, 为什么?
师:④这两条直线为什么不平行呢?
生:相交了。
师:相交形成了什么?
生:锐角、钝角。
师:形成几个角?几个什么角?
(生探索垂直的概念)
师:两条直线相交还能形成什么角?
生:直角。
师:刚才有谁画的两条直线相交成了直角。
生:我的同桌画的是直角。
师:你怎么知道?
生:用三角板量。
师:同学们真不简单, 知道用科学的方法验证, 让我们一起来量一量, 这两条直线相交成了什么角?
(让学生用三角板的直角去量)
师:这两条直线相交成什么角?
生:相交成直角。
师:两条直线相交成直角, 应画上直角符号。这种在同一平面内相交成直角的两条直线叫做互相垂直, 其中一条直线叫另一条直线的垂线, 这两条直线的交点叫做垂足。
师:生活中有哪些垂直的例子呢?谁来说说?
(生讨论并交流)
师 (小结) :这堂课, 我们研究的就是在同一平面内两条直线的两种特殊的位置关系, 即垂直与平行。
(引出课题———垂直与平行)
3.深化理解, 应用拓展
(学生回到主题图运动场)
师:一起看看运动场上有哪些地方运用到垂直与平行的知识?
生:双杠的两条横杠互相平行。
生:双杠的横杠和支架互相垂直。
师:同学们通过观察, 找到了运动场上的垂直与平行的现象。
师:认识了垂直和平行, 能用小棒摆一摆吗?
师:拿出一根红色和一根蓝色的小棒, 摆一摆, 使他们互相平行;再摆一根黄色的小棒, 使它跟红色的小棒互相平行, 请仔细观察蓝色的小棒和黄色的小棒, 发现了什么?
人教版数学四年级上册第四单元“垂直与平行”。
教学目标
1.认识同一个平面内两条直线的两种特殊位置关系,初步认识垂线和平行线
2.通过学生自主探究、合作交流,感知平行与垂直的特点,培养学生的空间观念和空间想象能力,以及抽象概括的能力
3.培养学生合作探究意识,感受数学与生活的密切联系
教学重点
正确理解“相交”“互相平行”“互相垂直”等概念。
教学难点
理解“同一平面内”“不相交”。
教学准备
三角板、磁钉、白纸、塑料棒、直尺。
教学过程
一、复习旧知,引发新知
师:同学们已经认识了直线,谁能说说直线的特点?
生:直线能无限延长。(出示课件演示直线无限延长)
二、画图感知,激发兴趣
1.感知平面
师:大家拿张纸平放桌上摸一摸。我们是不是摸到一个平平的面?(感知平面)
2.学生画图
师:同学们我们现在把纸张轻轻地捧在手中,闭上眼睛,想象一下,这张纸放大,再放大直到无穷。纸张上出现了一条直线,又出现了一条直线,他们将会是怎样的关系?请大家睁开眼,用彩笔把你所想象的两条直线的位置关系画在这张纸上。
三、观察分类,自主探索
1.学生动手画图
师:画完的同学举起来互相看看,相同吗?(不相同)
师:谁把自己画的两条直线展示给大家?
2.作品展示
师:同学们的想象可真丰富,想出了这么多不同的画法,现在我们选几组有代表性的直线来分析。
教师选出几幅有代表性的作品展示在黑板上。
师:你能根据黑板上每幅作品中两条直线的位置关系将他们分类吗?
3.学生上台尝试给作品进行分类,并说出这样分的原因
师:你能根据直线的位置关系把这些作品分类吗?(为了方
便,我们给他们编上序号后,指名上台分)
师:你能说说这样分的原因吗?
师:刚才老师听到一个词“交叉”,两条直线“交叉”了,用数学语言应表述为两条直线“相交”了,我们一起来说一遍“相交”这个词。(板书:相交不相交)
4.引导学生分类
师:大家对他的分法有不同意见吗?
(1)学生质疑,教师引导验证
重点:①对于看似不相交的,这两条直线无限延长后真的会相交吗?
②学生动手验证。
师:这两条直线无限延长后真的相交了,可以和相交的分为一类。
③小结:这种看似相交,实际不相交的情形,在判断的时候,要注意把它延长后再判断。
5.展示课件
师:在同一平面内,两条直线的位置关系有两种情况,相交和不相交。
四、动手验证,揭示概念
1.平行线
(1)教师指着不相交的一类,质疑:这两条直线是暂时不相交,还是永远不相交?你能用手中的工具验证一下吗?
(2)动手验证。
指名上台量,说出结果。引导学生说出:两端的宽度相同。
(3)揭示平行线的概念。
师:像这种在同一平面内不相交的两条直线叫做平行线。(板书:互相平行)。
师:知道为什么要加“互相”吗?
生:必须有2条或2条以上的直线,才说互相,一条直线不能说互相平行。
①强调:在同一平面内。
(出示模型)师:同学们,这是什么?有几个面?这条直线在哪个面上?这条呢?这两条直线会相交吗?为什么?那么平行吗?看来,平行线必须在同一平面内,并且不相交(板书:在同一平面内)
师:谁能说一说什么是互相平行呢?
②指着黑板上的作品和关键字引导描述。
③出示课件:指名读,齐读。
师:两条直线互相平行必须具备哪些条件?
生1:直线。
生2:同一平面。
生3:不相交。
2.垂线
师:我们已经研究了两条直线不相交的情况,现在我们来研究两条直线相交的情况。
(1)师指着相交的一类,质疑:在同一平面内,两条直线相交形成了什么?(角)都形成了哪些角?
(2)动手验证。
师:太棒了。同学们这么快就判断出这四个角是直角,但是数学很严谨,我们不能凭眼睛就认定是直角。那有什么办法能让我们可以很肯定地说这四个角是直角呢?
生4:(作思考状)对了,可以用上直角三角板。
师:(作好奇状)怎么用上直角三角板?你能给大家演示一
下吗?
学生拿着三角板量角,确定四个角中的一个角是直角。
师:老师发现还有同学举起了小手,他一定还有话要说。那我们请这位同学说说他的想法吧。
生:还可以用量角器量。
师:同学们真不简单!(板书:成直角不成直角)
(3)揭示垂线的概念。
师:像这样的两条直线,我们就说它们互相垂直。(板书:互相垂直)。其中一条直线叫做另一条直线的垂线,这两条直线的交点叫做垂足。
①指着黑板上的作品和关键字引导描述。
师:用自己的语言说说什么是互相垂直(学生试说后指名回答)
②课件出示互相垂直的概念
师:像这种在同一平面内,相交成直角的两条直线叫做互相垂直,两条直线互相垂直必须具备哪些条件呢?
生1:直线。
生2:相交成直角。
生3:同一平面。
3.联系实际,找一找
(1)在教室中找出平行与垂直的例子,交流。
(2)(出示课件)师:你能在操场上找到平行与垂直吗?(学生思考,相互交流。)
(3)生活中的垂直与平行(出示课件)。
五、巩固练习,深化理解
游戏:我说你摆
师:拿出一根绿色的小棒,再拿出两根红色的小棒,把它们都摆成和绿色小棒平行,这两根红色小棒是什么关系?
小结:如果两条直线仅都和第三条直线平行,那么这两条直线也互相平行。
(课件演示)
师:拿出一根绿色的小棒,再拿出两根红色的小棒,把它们都摆成和绿色小棒垂直,看看这两根小棒是什么关系?
小结:如果两条直线都和第三条直线垂直,那么这两条直线互相平行。
(课件演示)
六、欣赏图片,畅谈收获
师:生活中垂直与平行无处不在,它装点着我们美丽的世界,让我们共同去感受平行与垂直的美,出示生活中蕴含的垂直与
平行。
七、全课总结
1.揭示课题并板书(垂直与平行)
师:今天我们研究了同一平面内两条直线的什么关系呀?(板书:垂直与平行)
2.谈收获
师:那这节课你有哪些收获呢?(生交流)
同学们,我们的生活离不开数学,数学能使我们生活变得更加有序,更加美好,让我们都做生活的有心人吧!去感受数学的美,感受生活的美,创造生活的美。
【教材分析】
《垂直与平行》这部分内容是在学生认识了直线、射线和线段的性质,学习了角及角的度量等知识的基础上学习的。在“空间与图形”的领域中,垂直与平行是学生以后认识平行四边形、梯形以及长方体、正方体等几何形体的基础,也为培养学生的空间观念提供了一个很好的载体。【学生分析】
从学生思维角度看,垂直与平行这些几何图形,在日常生活中应用广泛,学生头脑中已经积累了许多表象,但由于学生生活的局限性,理解概念中的“永不相交”比较困难;还有学生年龄尚小,空间观念及空间想象能力尚不丰富,导致他们不能正确理解“同一平面”的本质;再加上以前学习的直线、射线、线段等研究的都是单一对象的特征,而垂线与平行线研究的是同一个平面内两条直线位置的相互关系,这种相互关系,学生还没有建立表象。这些问题都需要教师帮助他们解决。【教学目标】 1.知识与技能目标
(1)、引导学生通过观察、讨论感知生活中的垂直与平行的现象。
(2)、帮助学生初步理解垂直与平行是同一平面内两条直线的两种位置关系,初步认识垂线和平行线。2.过程性目标
通过观察、操作等活动,使学生经历自主探索的学习过程,在交流、合作中获得成功的体验。
3.情感、态度和价值观目标
通过创设情境,激发学生兴趣,创设大量的让学生动手操作、用眼观察、动口表达、用心思考的小组合作学习的实践活动,使学生主动探索、体验,成为课堂的主人。【教学重难点】
1.教学重点:正确理解“相交”“互相平行”“互相垂直”等概念,发展学生的空间想象能力。
2.教学难点:正确理解“在同一平面内”“永不相交”等概念的本质属性。【教学过程】
一、画图感知,研究两条直线的位置关系。
1.谜语导入(直直的,没有端点,向两端无限延长,它是谁?)
2.设疑:两支铅笔落下,可能会落在哪里?(学生汇报自己的猜想结果)教师说明:两支铅笔落在同一个桌面上或落在同一地面上,我们都称它们落到了同一平面内。今天我们就要研究同一平面内,两条直线的位置关系。
演示设疑:两只笔落在地上,可能会形成什么样的图形?(教师两只手各拿一支铅笔同时松手,两支铅笔落在讲桌后面,不让学生看到落地后的情形)
3.探究:先独立思考,再与同桌交流,画出想象到的所有图形。(教师巡视,并参与讨论)4.学生活动。
二、观察分类
(一)展示各种情况(在展台上展示),让学生欣赏。
(二)进行分类
1.师:同学们的想象力真丰富,画出了这么多不一样的图形。但为了研究方便,老师选择了其中最有代表性的图形来研究。(大屏幕出现六种图形)。你们能将它们分类吗?在小组中交流交流,看看你们小组决定要怎样分,为什么要这样分?
小组讨论、交流。
2.小组汇报分类情况。(让学生说明分类理由)师:同学们都有自己的想法。可是,我们研究问题不能只看表面现象,要透过现象看本质。如果,我们把两支铅笔看成两条直线,想想直线有什么特点?(向两端无限延长)那么,我们将5号图形两端无限延长会发生什么情况?(相交,课件演示)。把3号图形也进行延长(课件演示),现在请同学们再次分类,看看怎样分更合理? 3.再分类
4.引导学生概括出两条直线的位置关系
5.教师总结:在同一平面内的两条直线所组成的图形可以分为两类:一类为相交图形;一类为不相交图形。
三、归纳认识,明确平行与垂直的含义。1.揭示平行的概念
师:同学们说这组直线不相交,说说你们的想法,你们是怎么知道的呢? 师:像这样的两条直线是一组平行线。谁能说说什么样的两条直线互相平行?(生汇报)
引导学生看书,划出重点词。
质疑怎样理解“互相平行”?(让学生用自己的方式解释)
师:我们可以说直线a是直线b 的平行线,反过来可以怎样说?(b 是a的平行线)或a平行于b,反过来说?(b平行于a),这就是“互相平行”的意思。这时教师归纳总结:在同一平面内永不相交的两条直线叫做平行线,也可以说这两条直线互相平行。(利用多媒体做些练习,让学生说明判断理由)2.揭示垂直的概念。研究相交的一类图形
师:再来看看两条直线相交的情况,你认为相交的这些图形里,那种最特殊? 当有学生说两条直线相交后形成了四个直角时,教师适时引导:你是怎么知道他们相交后形成了四个直角呢? 学生验证。
师:在同一平面内,像这样的两条相交成直角的直线,我们就说这两条直线互相垂直,其中一条直线叫做另一条直线的垂线,这两条直线的交点叫做垂足。(看大屏幕出示垂直的定义,并且找出重点词、句。)质疑怎样理解“互相垂直”?(让学生用自己的方式解释)
师:我们可以说直线a是直线b 的垂线,反过来可以怎样说?(b 是a的垂线)或a垂直于b,反过来说?(b垂直于a),这就是“互相垂直”的意思。做些针对练习,让学生说明判断理由
四、习题设计 1.判断对错并改正.2.判断哪组图形互相平行?哪组图形互相垂直? 3.找出图形中哪些线段互相平行?哪些线段互相垂直?
五、生活中的平行与垂直现象 1.学生举几个例子 2.课件演示
1、创设问题情景,引导学生探索。
“同一张纸上的两条直线会有那些情况?”放手让学生展开丰富想象,画出可能出现的图形,这样学生在教师设置的问题情景中进入紧张的思维状态,从而使学生积极投入到探索活动中去,教学反思《平行与垂直教学反思》。
2、动手实践自主探索
由于这是一节概念课教师不能把现成概念简单的般给学生,而因通过学生多种感官参与到探索活动中去,所以,我先让学生想同一张纸上两条直线位置关系,然后画在纸上;再对这些图形进行分类;最后根据分类进行抽象概括。同一平面内两条直线的位置关系“相交与不相交”的概念建立在学生的感性认识基础上,学生认识深刻,概念清晰。所有一切活动都是依靠学生动手操作,自主探究完成的。
3、环节紧凑,结构严谨。
授课类型:新授课
授课对象:高二(1)班 教学目标:
1、充分掌握判定两直线平行的条件,能判断两直线是否为重合或平行
2、能利用两直线平行的判定条件解决一些简单的平面解析几何问题
3、掌握判定两直线垂直的判定条件,能利用判定条件解决一些平面解析几何问题
4、在探究斜率与两直线位置关系的过程中,体会分类讨论的重要思想,感受数学的严谨性
教学重点、难点:
1、当两直线的斜率都不存在时,两直线平行,且前提为两直线不重合2、两直线垂直的判定条件的推导
3、渗透分类讨论的重要数学思想
教具:多媒体课件三角板
教学方法:讲授法探究法
教学进程:
一、知识回顾导入新课
1、倾斜角(定义、范围)
2、斜率kktan(90)
3、斜率公式P1(x1,y1),P2(x2,y2)k0y2y1(x1x2)x2x
1问:平面上两条直线有几种位置关系呢?
①平行②相交③重合()
平行与垂直是两直线的特殊的位置关系,那这节课我们就来学习“两条直线平行与垂直的判定”
二、新课讲授
1、两直线平行的判定
已知一条直线倾斜角,不能确定这条直线的位置,可以任意平移直线l1,任意作直线l2,得到
l1//l2问:不重合的两直线,倾斜角相等,两直线有什么位置关系呢?(平行)
两条不重合的直线因此,我们得到:当l1和l2是,12l1//l
2问:如果两条直线互相平行,它们的倾斜角满足什么关系呢?(用PPT展示动态图画)
我们得到:若两直线平行,它们的倾斜角相等。也即12l1//l2
两条不重合的直线※结论:当l1和l2是
时,12l1//l2(互为充要条件),由12我们可以得到什么?
两条不重合的直线问:若没有前提条件l1和l2是
(学生回答平行或重合,这里要强调两直线重合的位置关系,并且和学生说明如果没有特殊说明,说两条直线l1和l2时,一般指两条不重合的直线)问:若两直线平行时,它们的斜率满足什么关系呢?
(这时要反复演示直线转动过程
ppt,让学生注意到当)
l1和l2同时垂直于x轴时的特殊情形
学生会注意到当1290时,l1//l2,而此时直线的斜率k不存在在时呢?l1//l2,斜问:那当两直线斜率k1,k2存率k1,k2满足什么关系呢
此时,l1//l212tan1tan2k1k2?
问:反过来,由k1k2能否得到l1//l2的位置关系?我们首先要考虑什么?
(先排除两直线l1和l2重合的可能),当两条不重合的直线的斜率k1k2时,k1k2tan1tan212l1//l2
※结论:两条直线不重合且斜率都存在时,l1//l2k1k2(充要条件)
练习
1、判断题⑴l1//l2是
12的充要条件(×)
⑵若两条直线的斜率相等,则这两条直线平行(×)⑶l1//l2是k1
k2的充要条件(×)
例
1、已知直线l1的倾斜角是450,且过定点(1,1),l2是经过两点A(x,1),B(4,3)的直线,满足l1//l2,求x的值
分析:由题设可知,两直线的斜率k1和k2都存在,且l1和l2是两条不重合的直线,要满足l1//l2,只要使k1k2成立即可。
解:
设直线l1的斜率为k1,直线l2的斜率为k2,有k1tan451,k2则
x8
2两直线垂直的判定
刚刚讨论了两直线平行时的情况,那两直线垂直又怎么样
问:类比平行的情况,我们是从倾斜角1和2出发的,进而讨论平行的情况。那这里我们是否也可以从倾斜角
1、2出发呢?那我们首先要找到这两条直线的倾斜角
(讨论垂直判定的时候,要让学生类比平行的情况,思考从何入手,启发学生思考如何找到垂直判定的条件)
· 由图我们可看到直线l1,l2与x
关系式
314
4因为l1//l2,则有k1k2,即1 4xx4x4
2
1900
问:那它们的斜率呢?首先要考虑它们的斜率是否存在?
(学生可能会忽视斜率的存在性这一重要条件,虑斜率是否存在,强调分类讨论的思想)
◎ 当一条直线的斜率不存
在,一条直线的斜率为0时,即
k1不存在,k20或k10,k2不
存在时,满足l1l
2问:那当两条直线的斜率都存在时呢?(首先来看看特殊情况)
学生分小组分别计算直线l1和l2的斜率k1、k
2k11,k2
1k1,k2
3k13,k2
问:你们发现了什么?
(学生们会发现k1k21)
问:猜想一下,当两条直线的斜率都存在时,如果l1l2,那么它们的斜率会满足什么关系呢?
(学生会猜想k1k21)
·为了验证这一猜想,我们来看看一般情况: 不妨设01900,则90021800,直线l1的斜率为k1tan1,直线l2的斜率为k2tan2
因
为
当
l1l2
时有
21900,所以
sin(1900)cos11
k2tan2tan(190)0
cos(190)sin1tan1
则有k1k2tan1()1 tan1
所以我们有当两条直线的斜率都存在时,l1l2k1k21
问:那么反过来,当两条直线的斜率满足k1k21时,此时l1与l2又有怎么样的位置关系呢?
(鼓励学生自己动手进行探究)
当k1k21时,即tan1tan21,则有tan2,而我们已推导公式tan1
sin(1900)cos11,所以有tan2tan(190)0
cos(190)sin1tan1
tan(1900),因为902180,0190,结合正切函数在0,上的函数图象,可得到
21900
即l1l2
所以当两条直线的斜率之积为1时,我们可以推出这两条直线垂直
※结论:当两条直线的斜率k1,k2都存在且不为0时,l1l2k1k21 练习:
1、判断题
⑴若两条直线的斜率之积为1,则这两条直线一定垂直(√)
⑵l
1l2是k1k2的充要条件(×)
例
2、已知A(5,1),B(1,1),C(2,3)三点,试判断
分析:首先在平面直角坐标系中画出图形,由图进行猜想ABBC,即为直角三角形
在学习本节课内容前,学生们可能会想到:①平面向量法
0即可证明ABBC
②余弦定理(勾股定理)(ABBCcosB
ABC的形状
x
AC
BCABAC
2BCAB
· 用今天这节课的内容又怎么做呢?
要证明两直线AB 和直线BC垂直,只要求出这两条直线的斜率,它们的斜率之积等于1 解:
设直线AB斜率为kAB,直线BC斜率为kBC,1113
1,kBC251221以kABkBC1,即有ABBC所
kAB
所以ABC为直角三角形
课堂小结:
1、两直线平行的判定条件
12l与l
l1//l
2合2重
l1//l2k1k2的前提条件是两条直线的斜率都存在,且两条直线不重合2、两直线垂直的判定条件
当一条直线的斜率不存在,一条直线的斜率为
时,即
k1不存在,k20或k10,k2不存在时,这两条直线垂直
当两条直线的斜率k1,k2都存在且不为0时,l1l2k1k2
1作业:教材P896
P907、8、1、2、6
板书设计:
§3.1.2 两直线平行与垂直的判定
一、两直线平行的判定
1、12l1//l2或l1和l2重合例
12、l1与l2是两条不重合直
线
当
k1、k2不存在时,12
l
l1//l21
21//l2
当 k1、k2都存在时,k1k2tan1tan2l1//l2k1k2
二、两直线垂直的判定
当k10,k2不存在时
l1l2
当k1和k2都存在且不为
0时k2tan2tan(1900)
l1
sin(0190)1l2k1k2cos(0cos1
190)sin1
1tan1
k1k2
【片段一】言简意赅, 直入主题意明了
师:直线我们认识过了, 谁来说一说直线有什么特征?
生:直线有两个端点。
生:直线可以向两端无限延长。
师:今天这节课, 我们一起来研究两条直线之间的位置关系。 (板书:两条直线)
师:请同学们在白纸上任意画两条直线。
师:会有哪些情况呢?请先在小组内互相交流、欣赏, 再进行展示。
……
赏析:
上课伊始, 陈老师先让学生回忆直线的特点, 然后直接让学生在一张白纸上任意画条直线。问题设计虽简单, 但却一环扣一环, 清晰明了, 摒弃了现在教师盲目追求的华而不实的外表, 不做修饰, 直入主题。这种干练的教学风格使得学生的思路清晰, 教学的效果扎实, 数学该有的理性也尽在其中, 值得我们深思与学习!
【片段二】亲身体验, 拨开云雾见真知
根据学生的交流汇报, 陈老师收集较有代表性的作品展示在黑板上, 再引导学生在小组内进行讨论:按照作品的相同点如何给它们进行分类。通过观察、讨论, 学生得出了不同的分类方法:
分两大类的:相交和不相交
分三大类的:相交的、快要相交和不相交的
……
师:请同学们观察自己的作品, 把没有相交的两条直线再画长一些, 看看会怎样?
生:我的延长后相交了。
生:我的延长后还是不相交。
师:如果按照相交和不相交来分类的话, 我们要把延长后相交了的放在哪一类?
生:相交的一类。
师:下面哪些同学画的两条直线也是相交关系的, 举起来给大家看看。
师:那些没举起来的作品, 如果我们再延长、再延长……会不会相交呢?你是怎么看出来的?
生:宽窄一样, 距离一样。
师:看来这样的两条直线很特殊哟, 不论怎么延长都不会相交, 在数学里, 我们把这样的两条直线叫做互相平行。 (板书:互相平行)
师:画的两条直线是互相平行的同学请上来展示给大家看看。
师:其他同学画的两条直线就一定是——
生:相交关系。
师:既然是相交关系, 那么它们都会相交成几个角?
生:4个角。
师:请同学们用手中三角尺的直角去量一量相交成的这四个角是什么角。
……
赏析:
这一环节令人赞叹不已, 教学过程环环相扣, 层层递进, 扎实有效, 更为重要的是, 每一环节陈老师都最大限度地把学生推到了主体的地位。从让学生根据作品进行第一次分类, 发现有争议, 再利用工具进行验证到第二次分类, 再在进一步的动手操作中顺势揭示主题——平行与垂直。每一环节就像剥笋似的让学生进行体验学习, 学生不但理清了平行与垂直的概念, 懂得了用“分类”的数学思想去发现问题、分析问题、解决问题, 更体会到了知识的形成过程。整个过程, 所有知识的生成都源于学生之手, 所有知识的提炼都出于学生之口, 学生的作品没有成为摆设, 学生自身也没有成为知识的纯接收者。自始至终, 陈老师都只是扮演着引导者的角色, 让学生在动手操作、亲身体验的学习过程中, 不知不觉地走向了本课的终极知识点, 充分体现了以学生为主体的新课程理念, 使整个课堂成为学生的发展场。
【片段三】巧妙设问, 思维之花齐绽放
师: (指着快要相交的作品) 这两条直线到底会不会相交?
生:会。
师:为什么?
生:因为直线可以向两端无限延长。
师:老师来给它延长试试, 但老师有疑问了, 往哪边延长会好一些, 为什么?
生:……
赏析:
新课改提出:要增强学生发现问题和提出问题的能力, 要重视学生的分析问题以及解决问题的综合能力的培养。课中“老师有疑问了, 往哪边延长会好一些, 为什么?”一出, 犹如一石激起千层浪, 让学生的思维涟漪得以扩散, 思维之花得以绽放。又如认识平行时, “你怎么看出这两条直线没有相交”, 这样一个简单的问题再次让学生的思维在疑惑中得以升华, 而不是仅停留在要延长以后才知有无相交这一水平, 为以后学习平行线之间的距离埋下伏笔。一个又一个诸如此类的问题, 培养了学生发现问题、解决问题、敢于质疑的数学学习习惯, 也提高了学生的观察力、想象力和创造力。数学教学的发展性得到了最好的诠释。
“平行与垂直”是《苏教版小学数学》四年级上册的内容,它是在学生认识了直线的基础上安排的,是深入学习空间与图形的重要基础。考虑到学生已有的认知结构和心理特征,这一课时,我将例1的认识平行线和例3的认识垂直线进行整合教学。
教学目标
1.感知生活中的垂直与平行现象,初步认识平行线和垂直线的本质,理解它们是同一平面内线与线的位置关系。2.引导学生观察、操作、讨论、辨析,培养主动探究的意识,发展空间想象能力。3.创设有序有趣有效的课堂,激发学生的学习热情。
难点:理解看似不相交而实际上相交的现象。
教学过程
一、在生活情境中引入
生活中,我们经常要在墙上贴挂东西,而往往会喊人站在远处帮忙看着正不正,我将这一生活情境再现课堂:“老师要贴一张画在黑板上,同学们帮我看看贴正没有?”接着我抛出一个问题:你是怎么判断这幅画贴“正”了?在学生一番交流后引导他们道出其中的奥秘:原来我们是在参照黑板边线,看画的边线到黑板边线两头的宽窄是不是一样。我将宽窄相同与不同两种情况抽象成图:
“这两组直线到底有什么本质的区别呢?今天我们就来研究同一平面内线与线的位置关系。”在这里我把“同一平面”板书出来并加以直观演示,让学生建立异面直线和平面直线的不同概念。
【设计意图】我这样巧设生活情境,引导学生运用已有的知识和经验进行观察讨论,把生活问题逐步抽象到数学研究的对象上来,唤起学生探究新知的欲望。
二、在自主探究中发现
这一环节是本课的重点,在这里要捋顺两层关系:即同一平面内的直线只有相交和不相交两种情况,关系是对立的;而相交中又有成直角与不成直角两种现象,垂直与相交属于包含关系;并弄清“相交、垂直、平行”三个概念。为此我搭建了三个活动平台:
扔一扔 摆一摆
首先是探究这两组直线的区别,先让学生通过想象延长和操作延长有一个感性认识:一组永不相交,一组会相交。再由学生通过自学去了解平行的定义,解决学生存在的疑问,重点理解互相平行中“互相”的意思。
接着我通过扔一扔,摆一摆的活动,引导学生进行深入探究。
扔一扔:把两根小棒当直线,随意扔在桌面上,判断其可能的位置关系并分析讨论。
经过小组交流,集中汇报以后,形成结论:同一平面内的直线如果不平行就会相交,如果不相交就一定平行。
摆一摆:既然随意扔出平行线的概率很小,那我们就摆一组平行线,在组内介绍摆的好方法,看看别人摆的有什么不同。
总结:直线平行要满足两个条件,即:同一平面,不相交。
【设计意图】这里我抓住重难点和疑点,进行多层次、多方位的设问,把问题引向纵深,启发学生积极思考,有效巩固和深化新知。
画一画 分一分
首先我让学生每人画一组不平行的直线,选择各种有代表性的作品展示出来,组织学生进行分类。最后引导学生观察思考:“到底哪种分法比较合理呢?”由学生自己争辩,达成共识:直线相交时有成直角和不成直角两种情况。
这时我将垂直的基本图形画在黑板上,让学生说说像什么。帮助学生建立表象以后,再让他们自学垂直的定义,了解垂直符号和垂足。
【设计意图】分类活动是开放的,分类结果也是多样的,引导学生在画、分、辩中达成一致,加深了对概念的理解。
说一说 看一看
生活中平行与垂直的现象无处不在,你能说说吗?学生各抒己见以后,我再引领他们进行欣赏。
三、在操作练习中拓展
这一环节,我设计的练习是一折二找三摆。
折,是让学生折出互相平行与垂直的折痕;找:在平面图形中找平行线段与垂直线段;摆:把两根小棒都摆成与第三根小棒互相平行,这两根小棒互相平行吗?把两根小棒都摆成与第三根小棒互相垂直,这两根小棒有什么关系?
【设计意图】这些活动都是学生喜欢的,这样一环接一环,层层深入,使学生进一步巩固了新知,发展了空间观念。
板书:
教学内容:人教版《义务教育课程标准实验教科书·数学》四年级上册第64-65页。教学目标:(1)知识目标:引导学生初步理解垂直与平行是同一平面内两条直线的两种特殊的位置关系,初步认识垂线和平行线。
(2)技能目标:培养学生亲自动手操作,合作探究新知的能力;培养空间观念和空间想象能力。
(3)情感目标:使学生进一步认识和体会学习数学的乐趣和数学的重要作用,感受数学与生活的密切联系。
教学重点:正确理解“相交”、“互相平行”、“互相垂直”等概念,发展学生的空间想象能力。教学难点:理解“同一平面”的含义,以及相交现象的正确理解(特别是看似不相交,而实际上是相交现象的理解)。教学过程:
一、复习旧知
1、出示“金箍棒”情景。
2、复习直线的特征。
二、导入新课,引入两条直线的位置关系。
1、想象。让学生闭上眼睛,根据提示想象一下。
2、动手操作。把刚才想象到的两条直线的位置关系画在白纸上。
3、分类。说一说,你是按什么标准分类的。
三、新课教学,理解平行与垂直的概念。
1、猜一猜。哪一类是平行,哪一类是垂直?
2、自学课本第65页内容,解答疑问。
3、揭示平行的概念,通过练习,巩固平行的概念。
4、揭示垂直的概念,通过练习,巩固垂直的概念。
5、感受平行与垂直在生活中的重要性。
四、拓展延伸,发展空间观念,深化对垂直与平行的理解。
1、找出图中的垂直和平行。(出示主题图)
2、说一说,生活中我们常常遇到垂直与平行的现象。
3、趣味游戏:水果解密。
璜田中心学校
吴甲仲
教学目标
知识与技能:
1、让学生结合生活情境,通过自主探究活动,初步认识平行线、垂线。
2、通过讨论交流,使学生独立思考能力与合作精神得到和谐发展。
3、在比较分析、综合的观察与思维中渗透分类的思想方法。过程与方法
通过观察、操作学习活动,让学生经历认识垂直与平行线的过程,掌握其特征。情感态度和价值观:
培养学生学以致用的习惯,体会数学的应用与美感,激发学生学习数学的兴趣、增强自信心。重点
通过学生的自主探究活动,初步认识平行线与垂线。难点
理解永不相交的含义
教具
铅笔、小棒、展示板、三角板、直尺、手工纸、挂图学具准备:
教学过程
一、创设情境,引入新课
通过创设情境,联系生活,提出问题:两根铅笔落在地上后可能会形成哪些图形?
二、探索比较,掌握特征
(一)动手操作,反馈展示。
1、每个同学先独立思考,把可能出现的图形用铅笔摆一摆,摆完后,小组长组织大家把可能出现的图形用小棒摆在展示板上。
2、教师巡视,参与讨论,了解情况。
3、集中显示典型图形,强化图形表征。(1)展示其中一个小组的展示板。
(2)除了展示板上的这几种情况,其他小组还有补充吗?
(二)小组讨论交流,探索图形特征。
1、整理图形,把其中具有代表性的图形通过电脑课件来展示,并编上序号。这些图形,同学们能不能对它们进行分类呢?可以分成几类?为什么这样分?
2、尝试把摆出的图形进行分类。(教师参与讨论,强调学生说明分类的标准)
3、把铅笔想象成直线,再次分类。
4、根据研究需要,按照“相交”和“不相交”的标准进行分类。师:同学们,我们在对物体进行分类时,可以有不同的分类标准,也就有了不同的分类结果。根据我们今天这堂课研究的需要,如果按照“相交”或者“不相交”来分的话,大家认为应该怎样分?
(三)归纳特征,构建新知
1、通过同学们自己的探索研究,我们发现了在同一平面内,两条直线的相互位置关系的两种不同情况:一种是相交,一种是不相交。
2、再次分类,并归纳“平行”与“垂直”的特征,让学生质疑。
3、今天我们就要一起来认识认识平行与垂直。(揭示课题)
4、其实我们天天都在和垂线与平行线打交道。你们看:书本面相邻的两边是互相垂直的,相对的两边是互相平行的。同学们,你们还能找一找、想一想你的身边还有哪些物体的边是互相垂直的,哪些物体的边是互相平行的?找到后快快把你的发现告诉同组的同学
5、学生试着说概念
师归纳总结并板书。互相平行和互相垂直、垂线和垂足的概念
三、解释应用,巩固新知
(一)折纸
1、同学们已经找到了生活中很多的平等线与垂线,那要是给每个同学一张这样的不规则纸,你们能动手折一折,折出垂线与平行线吗?这可有一定难度,愿意接受挑战吗?
2、学生动手折垂线,教师巡视,进行个别指导。
3、大家都折出垂线了吗?哪个小老师愿意向全班同学展示一下你是怎样折的?
4、请在刚才折的基础上,再折一折,使两条折痕互相平行。有困难的,可以和小组同学讨论讨论。
5、学生演示。
师:大家可真不简单,能够动手折出垂线和平行线!现在,请迅速把这些纸收好。这几个小组的动作可真快,看来,你们已经养成了良好的学习习惯!
(二)拓展练习:61页3题折一折。
四、全课总结,完善认知
同学们,你觉得这节课里你表现怎样?你有什么收获和体会?
类型一:直线与平面平行的证明
【例1】 在三棱柱ABCA1B1C1中,A点在底面A1B1C1上的射影是正△A1B1C1的中心.E为侧面BB1C1C对角线BC1上一点,且BE=2EC1,
证明:OE∥平面AA1C1C.
分析 (1) 从“量”上分析:①从BE=2EC1知E是一个三等分点(离C1较近);②从正△A1B1C1,O是△A1B1C1的中心,知O是△A1B1C1的重心,隐含O是B1C1边上中线的一个三等分点,与E点有遥相呼应之感;
(2) 从“形”上分析:由相似三角形的原理知延长CE与B1C1的交点必是B1C1的中点H,从而根据重心知识知A1、O、H共线,这样可形成△A1HC;同时可联想B1C1的中点是建立联系的纽带;
(3) 从方法上分析:应用线面平行的判定定理证明,设法在平面内找到平面外的直线OE的平行线,俗称“找线法”。
证明 连接CE并延长,交B1C1于点H,因为BC∥B1C1,BE=2EC1,所以△BCE∽△C1HE,且BC=2C1H,所以H点为B1C1的中点.
又因为点A在底面正△A1B1C1内的射影点O是△A1B1C1的中心,所以O是△A1B1C1的重心,显然A1、O、H共线.且A1O=2OH.
在△HCA1中,CE=2EH,A1O=2OH,所以△HEO∽△HCA1,所以EO∥CA1.又EO平面AA1C1C,CA1平面AA1C1C,所以OE∥平面AA1C1C.
点拨
(1) 从图形上可联想有一个三角形,过OE且与平面AA1C1C有一条交线,故联想到B1C1的中点;
(2) 在添加辅助线时,易出现错误.如:连CE交B1C1于H点,连A1、O、H等形式的错误;
(3) 除用判定定理证明外,也可以构造平面与平面AA1C1C平行,利用面面平行的性质来证明。
总结:证明线面平行的方法有:定义法、线面平行的判定定理、面面平行的性质定理等方法,常用的是线面平行的判定定理。
类型二:直线与平面垂直的证明
【例2】 已知四棱锥PABCD的底面ABCD是等腰梯形,AD∥BC且BC=2AB=2AD=2,侧面PAD是等边三角形,PB=PC=2,求证:PC⊥平面PAB.
分析 (1) 从“量”上分析:底面的等腰梯形中,可得出其他的基本关系,作AH⊥BC垂足为H,知BH=12,故易知∠ABC=60°,在△ABC中由余弦定理易知AC=3,在△PAC,PA=1,PC=2,AC=3,易知PC⊥PA;在△PBC中,PB=2,PC=2,BC=2,易知PC⊥PB;
(2) 从“形”上分析:应联想到PC应垂直平面PAB中两条相交的直线
PB,PA,AB中的其中两条即可,可联想连接AC,用勾股定理证明;
(3) 从方法上分析:应利用线面垂直的判定定理,
设法在平面PAB内找到与PC垂直的两条相交直线。
证明 由条件易知在△PBC中,PB=2,PC=2,BC=2,故PB2+PC2=BC2,即∠BPC=90°,故PC⊥PB.在等腰梯形ABCD中,
由BC=2AB=2AD=2,得BC=2,AB=AD=DC=1,
作AH⊥BC于点H,得BH=12,所以在Rt△ABH中,∠ABH=60°;
又在△ABC中使用余弦定理知:AC2=AB2+BC2-2AB•BC•cos∠ABC=3,
所以在△APC中,PA=1,AC=3,PC=2,满足勾股定理,即∠APC=90°,即PC⊥PA,
由上可知PC⊥PA,PC⊥PB,PA∩PB=P,所以PC⊥平面PAB.
点拨
(1) 本题从找线出发,联想到要证PC⊥PA与PC⊥PB,而PC⊥PA是本题的一个难点;
(2) 本题最终在△APC中利用勾股定理证得PC⊥PA,亦可以通过AB⊥平面PAC,证得PC⊥AB得到。
总结:证明线面垂直的方法有:定义法、线面垂直的判定定理法、面面垂直的性质定理等方法,常用的是线面垂直的判定定理。
恃国家之大,矜民人之众,欲见威于敌者,谓之骄兵。——魏相
类型三:利用线面平行、垂直的性质的探索性问题
【例3】 已知三棱锥PABC中,△ABC是边长为2的正三角形,PC⊥平面ABC,PA=22,E为PB的中点,F为AC的中点,试在线段PC上找一点Q,使得AE∥平面BFQ.
分析
(1) 从“量”上分析:△ABC为正三角形,PA=22,易得PC=2;从而知PB=22;
(2) 从“形”上分析:AE平面PAB,且AE∥平面BFQ;△PBC
为等腰直角三角形;同时可以联想在平面BFQ内有一条与AE平行的线;
(3)从方法上分析:利用线面平行的性质,通过线面平行得出线线
平行,从而确定Q点的位置。
解 因为△ABC是边长为2的正三角形,所以AC=2;
又因为PC⊥平面ABC,AC、BC平面ABC,所以PC⊥AC,PC⊥BC,所以△PAC为直角三角形,所以PC2=PA2-AC2=4,即PC=2,所以△PBC是以C为直角顶点的等腰直角三角形.不妨在PC上取一点Q,假设满足AE∥平面BFQ,则由线面平行的性质定理,连接CE交BQ于点H,连接HF,作出平面AEC.因为AE∥平面BFQ,
AE平面AEC,平面AEC∩平面BFQ=FH,所以AE∥FH;
显然在△AEC中,F为AC的中点,所以H为EC的中点.
过E作EG∥BQ,交PC于点G;
在△CEG中,HQ∥EG,H为EC的中点,所以Q为GC的中点,故GQ=QC;
在△PBQ中,EG∥BQ,E为BP的中点,所以G为PQ的中点,故GQ=PG;
所以PG=GQ=QC,故Q为PC的一个三等分点且靠近C点;因为PC=2,所以QC=23.
点拨 (1) 取Q点形成平面BFQ,利用线面平行的性质定理得AE∥FH,从而知H为EC的中点;
(2) 在△PBC中求Q的位置,除了用本题的方法外,还可以把△PBC平面化,利用解析几何知识建立直角坐标系,求出Q点的坐标,从而确定Q的位置;
(3) 学理科的同学还可以通过建立空间直角坐标系,通过求Q的坐标,确定Q的位置。
总结:线面平行的探索性问题常用的解题步骤是:(1) 假设点在某处;(2) 利用线面平行的性质得出线线平行;(3) 通过线线平行确定点的位置。
【例4】 已知直三棱柱ABCA1B1C1中,
BC=2AB=2AC=2,CC1=1,D为B1C1的中点,
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