人教A版 (2019)必修 第二册8.4 空间点、直线、平面之间的位置关系获奖教案设计
展开本小节内容选自《普通高中数学必修第二册》人教A版(2019)第八章《立体几何初步》的第四节《空间点、直线、平面之间的位置关系》。以下是本节的课时安排:
上一节课我们认识了点、线、面的位置关系的符号表示及其三个基本事实和推论,本节通过对生活中的观察,认识几何体的基本元素之间相互依存的关系,从而引出对点、线、面的位置关系的研究.
1.了解平面的表示方法,点、直线与平面的位置关系的语言转化,培养数学抽象的核心素养;
2.掌握关于平面基本性质的三个基本事实,培养逻辑推理的核心素养;
3.会用符号表示点、直线、平面之间的位置关系,提升直观想象的核心素养。
1.重点:能用符号语言描述空间点、直线、平面之间的位置关系。
2.难点:三个基本事实的掌握与运用。
(一)新知导入
宁静的湖面、海面,生活中的课桌面、黑板面,一望无垠的草原给你什么样的感觉?
【问题】 (1)生活中的平面有大小之分吗?
(2)几何中的“平面”是怎样的?
【提示】 (1)有.
(2)从物体中抽象出来的,绝对平、无大小、厚度之分、无限延展的.
(二)平面
【探究1】在初中,我们已经对点和直线有了一定的认识,知道它们都是由现实事物抽象而来的,那么现在的平面又是怎么来的呢?有什么特点呢?
[提示]平面是从课桌面、黑板面,平静的水面等抽象出来的,类似于直线向两端无限延伸,平面是向四周无限延展的.
知识点一 平面
(1)平面的概念
几何里所说的“平面”,是从课桌面、黑板面、海面这样的一些物体中抽象出来的.平面是向四周无限延展的.
(2)平面的画法
我们常用矩形的直观图,即平行四边形表示平面.当水平放置时,常把平行四边形的一边画成横向;当平面竖直放置时,常把平行四边形的一边画成竖向.
(3)平面的表示方法
我们常用希腊字母α,β,γ等表示平面,如平面α、平面β、平面γ等,并将它写在代表平面的平行四边形的一个角内;也可以用代表平面的平行四边形的四个顶点,或者相对的两个顶点的大写英文字母作为这个平面的名称.如图中的平面α,也可以表示为平面ABCD、平面AC或者平面BD.
【思考1】几何里的“平面”有边界吗?用什么图形表示平面?
【提示】 没有.平行四边形.
【思考2】一个平面把空间分成了几部分?
【提示】 二部分.
知识点二 点、线、面之间的关系及符号表示
A是点,l,m是直线,α,β是平面.
知识点三 三个基本事实及推论
【探究1】在日常生活中,我们经常看到这样一个场景:自行车用一个脚架和两个车轮就可以站稳,三脚架的三脚着地就可以支撑照相机,这是一种什么原理呢?
[提示]这实际上就是我们平常说的三角形的稳定性,其原理就是三点可以确定一个平面.
基本事实1:过不在一条直线上的三个点,有且只有一个平面。
图形:
符号:A,B,C三点不共线⇒存在唯一的α使A,B,C∈α
【探究2】直线l与平面α如果只有一个公共点P,那么直线在平面内吗?如果直线与平面有两个公共点,那么直线在平面内吗?
[提示]若一个公共点,直线不一定在平面内,两个公共点,则直线一定在平面内.
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。
图形:
符号:A∈l,B∈l,且A∈α,B∈α⇒l⊂α
【探究3】把三角尺的一个角立在课桌面上,三角尺所在平面与课桌面只有一个公共点吗?
[提示]由于平面是无限延展的,所以不可能只有一个公共点,它们应该有一条公共直线.
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。
图形:
符号:P∈α,且P∈β⇒α∩β=l,且P∈l
三个推论:
【思考1】基本事实1有什么作用?
【提示】 ①确定平面的依据;②判定点线共面.
【思考2】基本事实2有什么作用?
【提示】①确定直线在平面内的依据;②判定点在平面内.
【思考3】基本事实3有什么作用?
【提示】 ①判定两平面相交的依据;②判定点在直线上.
【辩一辩】判断下列说法是否正确,正确的在后面的括号内画“√”,错误的画“×”.
(1)平面就是平行四边形. ( )
(2)若A∈a,a⊂α,则A∈α. ( )
(3)经过三点有且只有一个平面. ( )
(4)两个平面的交线可能是一条线段. ( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)×
(三)典型例题
1.立体几何三种语言的相互转化
例1.用符号表示下列语句,并画出图形.
(1)平面α与β相交于直线l,直线a与α,β分别相交于点A,B;
(2)点A,B在平面α内,直线a与平面α交于点C,点C不在直线AB上.
解析:(1)用符号表示:α∩β=l,a∩α=A,a∩β=B,如图.
(2)用符号表示:A∈α,B∈α,a∩α=C,C∉AB,如图.
【类题通法】三种语言的转换方法:
(1)用文字语言、符号语言表示一个图形时,首先仔细观察图形有几个平面、几条直线且相互之间的位置关系如何,试着用文字语言表示,再用符号语言表示.
(2)要注意符号语言的意义. 如点与直线的位置关系只能用“∈”或“∉”,直线与平面的位置关系只能用“⊂”或“⊄”.
(3)由符号语言或文字语言画相应的图形时,要注意实线和虚线的区别.
【巩固练习1】(1)如图所示,用符号语言可表述为( )
A.α∩β=m,n⊂α,m∩n=A
B.α∩β=m,n∈α,m∩n=A
C.α∩β=m,n⊂α,A⊂m,A⊂n
D.α∩β=m,n∈α,A∈m,A∈n
答案:A
(2)用符号语言表示下列语句,并画出图形:
①三个平面α,β,γ相交于一点P,且平面α与平面β相交于PA,平面α与平面γ相交于PB,平面β与平面γ相交于PC;
②平面ABD与平面BDC相交于BD,平面ABC与平面ADC相交于AC.
解析:①符号语言表示:α∩β∩γ=P,α∩β=PA,α∩γ=PB,β∩γ=PC,图形表示:如图①.
②符号语言表示:平面ABD∩平面BDC=BD,平面ABC∩平面ADC=AC,图形表示:如图②.
2.点、线共面问题
例2.已知:如图所示,l1∩l2=A,l2∩l3=B,l1∩l3=C.求证:直线l1,l2,l3在同一平面内.
证明:法一(纳入法)∵l1∩l2=A,
∴l1和l2确定一个平面α.
∵l2∩l3=B,∴B∈l2.又∵l2⊂α,∴B∈α.同理可证C∈α.
又∵B∈l3,C∈l3,∴l3⊂α.
∴直线l1,l2,l3在同一平面内.
法二 (同法一、重合法)∵l1∩l2=A,
∴l1,l2确定一个平面α.
∵l2∩l3=B,∴l2,l3确定一个平面β.
∵A∈l2,l2⊂α,∴A∈α.
∵A∈l2,l2⊂β,∴A∈β.
同理可证B∈α,B∈β,C∈α,C∈β.
∴不共线的三个点A,B,C既在平面α内,又在平面β内.
∴平面α和β重合,即直线l1,l2,l3在同一平面内.
【类题通法】 在证明多线共面时,可用下面的两种方法来证明:
(1)纳入法:先由部分直线确定一个平面,再证明其他直线在这个平面内.
(2)同一法:即先证明一些元素在一个平面内,再证明另一些元素在另一个平面内,然后证明这两个平面重合,即证得所有元素在同一个平面内.
【巩固练习2】如图,已知:a ⊂α,b⊂α,a∩b=A,P∈b,PQ∥a,求证:PQ⊂α.
证明:∵PQ∥a,∴PQ 与 a 确定一个平面β.
∴直线a⊂β,点 P∈β.
∵P∈b,b⊂α,∴P∈α.
又∵a⊂α,∴α与β重合.∴PQ⊂α.
3.三线共点问题
例3.如图,已知平面α, β, 且α∩β=l. 设梯形ABCD中,AD∥BC,且AB⊂α,CD⊂β.
求证:AB,CD,l共点(相交于一点).
证明:因为梯形ABCD中,AD∥BC,
所以AB,CD是梯形ABCD的两腰.
所以AB,CD必定相交于一点.
设AB∩CD=M.
又因为AB⊂α,CD⊂β,所以M∈α,M∈β.
所以M∈α∩β.
又因为α∩β=l,所以M∈l.
即AB,CD,l共点(相交于一点).
【类题通法】证明三线共点的步骤
(1)首先说明两条直线共面且交于一点;
(2)说明这个点在另两个平面上,并且这两个平面相交;
(3)得到交线也过此点,从而得到三线共点.
【巩固练习3】如图所示,已知E,F,G,H分别是正方体ABCD-A1B1C1D1的棱AB,BC,CC1,C1D1的中点.求证:FE,HG,DC三线共点.
证明:如图所示,连接C1B,GF,HE,由题意知HC1∥EB,且HC1=EB,∴四边形HC1BE是平行四边形,∴HE∥C1B.
又C1G=GC,CF=BF,
∴GF∥C1B,且GF=eq \f(1,2)C1B.
∴GF∥HE,且GF≠HE,∴HG与EF相交.设交点为K,
∴K∈HG,HG⊂平面D1C1CD,∴K∈平面D1C1CD.
∵K∈EF,EF⊂平面ABCD,∴K∈平面ABCD,
∵平面D1C1CD∩平面ABCD=DC,∴K∈DC,
∴EF,HG,DC三线共点.
4.三点共线问题
例4.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,设线段A1C与平面ABC1D1交于点Q,求证:B,Q,D1三点共线.
证明:如图,连接A1B,CD1,BD1,显然B∈平面A1BCD1,D1∈平面A1BCD1,
∴BD1⊂平面A1BCD1.
同理,BD1⊂平面ABC1D1,
∴平面ABC1D1∩平面A1BCD1=BD1.∵A1C∩平面ABC1D1=Q,
∴Q∈平面ABC1D1.
又∵A1C⊂平面A1BCD1,∴Q∈平面A1BCD1.
∴Q在平面A1BCD1与平面ABC1D1的交线上,即Q∈BD1,∴B,Q,D1三点共线.
【类题通法】证明三点共线的方法
(1)首先找出两个平面,然后证明这三点都是这两个平面的公共点,根据基本事实3可知,这些点都在两个平面的交线上.
(2)选择其中两点确定一条直线,然后证明另一点也在此直线上.
【巩固练习4】如图所示,在空间四边形各边AD、AB、BC、CD上分别取E、F、G、H四点,如果EF、GH交于一点P,求证:P、B、D在一条直线上.
证明:若EF、GH交于一点P,
则E,F,G,H四点共面,
又因为EF⊂平面ABD,GH⊂平面CBD,
平面ABD∩平面CBD=BD,
所以P∈平面ABD,且P∈平面CBD,
由基本事实3可得P∈BD.
(四)操作演练 素养提升
1.下列有关平面的说法正确的是( )
A.平行四边形是一个平面 B.任何一个平面图形都是一个平面
C.平静的太平洋面就是一个平面 D.圆和平行四边形都可以表示平面
2.下列命题中正确的是( )
A.空间三点可以确定一个平面
B.三角形一定是平面图形
C.若A,B,C,D既在平面α内,又在平面β内,则平面α和平面β重合
D.四条边都相等的四边形是平面图形
3.已知α,β为平面,A,B,M,N为点,a为直线,下列推理错误的是( )
A.A∈a,A∈β,B∈a,B∈β⇒a⊂β
B.M∈α,M∈β,N∈α,N∈β⇒α∩β=MN
C.A∈α,A∈β⇒α∩β=A
D.A,B,M∈α,A,B,M∈β,且A,B,M不共线⇒α,β重合
4.给出以下命题:①和一条直线都相交的两条直线在同一平面内;②三条两两相交的直线在同一平面内;③有三个不同公共点的两个平面重合;④两两平行的三条直线确定三个平面.其中正确的个数是________.
答案:1.D 2.B 3.C 4.0
【设计意图】通过练习巩固本节所学知识,通过学生解决问题的能力,感悟其中蕴含的数学思想,增强学生的应用意识。
(五)课堂小结,反思感悟
1.知识总结:
2.学生反思:
(1)通过这节课,你学到了什么知识?
(2)在解决问题时,用到了哪些数学思想?
【设计意图】
通过总结,让学生进一步巩固本节所学内容,提高概括能力,提高学生的数学运算能力和逻辑推理能力。
完成教材:第128页 练习 第1,2,3,4题
第131 页 习题8.4 第1,2,3,6,7,8题
8.4空间点、直线、平面之间的位置关系
课时内容
8.4.1平面
8.4.2空间点、直线、平面之间的位置关系
所在位置
教材第124页
教材第128页
新教材内容分析
本节内容是空间、点、直线平面之间位置关系的第一课时,由生活中实际物体引出平面概念,进而引出本节要学的内容。
本节内容是空间、点、直线平面之间位置关系的第二课时,由常见立体图形导入,进而引出本节要学的内容。
核心素养培养
通过对平面有关概念的学习,培养直观想象的数学素养;通过平面基本性质的应用,培养逻辑推理、直观想象的数学素养.
通过空间中两条直线的位置关系的学习,培养直观想象的核心素养;借助直线与平面的位置关系、平面与平面的位置关系的学习,提升逻辑推理的核心素养.
教学主线
点、直线、平面之间的位置关系
文字语言
符号语言
图形语言
A在l上
A∈l
A在l外
A∉l
A在α内
A∈α
A在α外
A∉α
l在α内
l⊂α
l在α外
l⊄α
l,m相交于A
l∩m=A
l,α相交于A
l∩α=A
α,β相交于l
α∩β=l
推论
内容
图形
作用
推论1
经一条直线和这条直线外一点,有且只有一个平面
确定平面的依据
推论2
经过两条相交直线,有且只有一个平面
推论3
经过两条平行直线,有且只有一个平面
高中数学人教A版 (2019)必修 第二册8.4 空间点、直线、平面之间的位置关系精品教案: 这是一份高中数学人教A版 (2019)必修 第二册8.4 空间点、直线、平面之间的位置关系精品教案,共8页。教案主要包含了判断下列命题是否正确,下列命题正确的是等内容,欢迎下载使用。
数学必修 第二册8.4 空间点、直线、平面之间的位置关系教案: 这是一份数学必修 第二册8.4 空间点、直线、平面之间的位置关系教案,共4页。
高中人教A版 (2019)第八章 立体几何初步8.4 空间点、直线、平面之间的位置关系教案及反思: 这是一份高中人教A版 (2019)第八章 立体几何初步8.4 空间点、直线、平面之间的位置关系教案及反思,共4页。