2.3.1 直线与平面垂直的判定(1课时)
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§2.3.1 直线与平面垂直的判定一、课前准备复习:当两条直线的夹角为______,这两条直线互相垂直;它们的位置关系是_______或________.二、新课导学探究1:直线和平面垂直的概念新知1:如果直线l 与平面α内的任意一条直线都垂直,就说直线l 与平面α互相垂直,记做l α⊥.l 叫做垂线,α叫垂面,它们的交点P 叫垂足.如图所示.由定义可知线面垂直的性质1:探究2:直线与平面垂直的判定定理问题1:如果直线与平面内无数条直线都垂直,那么它和这个平面垂直吗?问题2:用定义证明直线和平面垂直好证吗?如何改进?新知2:直线和平面垂直的判定定理 一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直.探究3:直线与平面所成的角新知3:如图,直线PA 和平面α相交但不垂直,PA 叫做平面的斜线,PA 和平面的交点A 叫斜足;PO α⊥,AO 叫做斜线PA 在平面α上的射影.平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的锐角,叫这条直线和平面所成的角.特别地:(1)直线垂直于平面,则它们所成的角是直角;(2)直线和平面平行或在平面内,则它们所成的角是0°角.思考:直线与平面所成的角的范围为_______________.※ 典型例题例1 已知a ∥b ,a α⊥,求证:b a ⊥.例2. 如图,在正方体中,O 是底面的中心,B H D O ''⊥,H 为垂足,求证:B H '⊥面AD C '.例3 如图,在正方体中,求直线A B '和平面A B CD ''所成的角.练习1. 如图 ,在三棱锥中,,VA VC AB BC ==,求证:VB AC ⊥.练习2. 如图,在Rt BMC ∆中,斜边5BM =,其射影4AB =,60MBC ∠=°,求MC 与平面CAB 所成角的正弦值.练习3.(课本67页练习第2题)三、总结提升1. 直线与平面垂直的定义、判定;线线垂直与线面垂直的转化;2. 直线与平面所成的角的定义及求法.步骤:(1)作(找)角;(2)证角;(3)求角。
2.3.1直线与平面垂直的判定(一)漳浦一中 高中数学 杨琳琳一、教学目标1.通过对图片的观察,从熟知的生活中的事物中提炼、概括出直线与平面垂直的定义和判定定理,进而结合图形用抽象化的数学语言总结、表述出直线与平面垂直的判定定理;2.通过直观感知,操作确认,归纳直线与平面垂直判定的定理,并能运用判定定理证明一些空间位置关系的简单命题,进一步培养学生的空间观念。
二、教学重点、难点1.教学重点:概括出直线与平面垂直的定义和判定定理。
2.教学难点:概括出直线与平面垂直的判定定理及运用。
三、教学方法启发式教学四、教学过程设计定义形成部分师:同学们,我们先观察一下以下的图片,说出旗杆与地面、显示器的侧边与桌面有什么位置关系?师:请同学们再看看门的边缘与地面是什么关系呢?师:经过我们的观察,我们发现旗杆与地面、大桥的桥柱和水面都是垂直的关系,不过我们现在要用数学的眼光来观察、分析、研究这些事物,我们先观察第1个图。
将旗杆(是许多事物的代表)看成直线l ,将地面(也是许多事物的代表)看成平面α,今天就来研究直线l 与平面α垂直的有关知识。
定义:如果直线l 与平面α内的任意一条直线都垂直,我们就说直线l 与平面α互相垂直,记作:l ⊥α.直线 l 叫做平面α的垂线,平面α叫做直线l 它们唯一的公共点P 叫做垂足。
用符号语言表示为: 设计意图:从实际出发,看做平面α,旗杆看做l ,有具体到抽象,引导学生完成抽象与具体之间的相互转换.m l l m αα⊂⎫⇒⊥⎬⊥⎭师:现在我们已经学习了,直线与平面垂直的性质,那我们来看看以下的说法正确吗?①如果一条直线垂直于一个平面内的无数条直线,那么这条直线就与这个平面垂直。
②直线与平面内的无数条直线垂直,能判定这条直线与这个平面垂直吗? ③若a ⊥α,b ⊂α,则a ⊥b 。
设计意图:通过练习强化对概念的理解,突出概念里重要元素。
③在考察对垂直概念的理解以外还把具体的文字语言改为用数学语言表示,再次教育学生习惯数学语言,把具体问题抽象化。
2.3.1直线与平面垂直的判定 2.3.2平面与平面垂直的判定一、课标解读(1)使学生掌握直线和平面垂直的定义及判定定理; (2)使学生掌握直线和平面所成角的概念(3)使学生正确理解和掌握“二面角”、“二面角的平面角”及“直二面角”、“两个平面互相垂直”的概念;(4)使学生掌握两个平面垂直的判定定理及其简单的应用;(5)培养学生的几何直观能力,使他们在直观感知,操作确认的基础上学会归纳、概括结论。
二、自学导引问题1:(1)请同学们观察图片,说出旗杆与地面、树干与地面的位置有什么关系?(2)请把自己的数学书打开直立在桌面上,观察书脊与桌面的位置有什么关系? (3)思考:一条直线与平面垂直时,这条直线与平面内的直线有什么样的位置关系?有什么生活实例能验证这一关系呢?直线与平面垂直的定义:用符号语言表示为:问题2:如图,请同学们拿出准备好的一块(任意)三角形的纸片,我们一起来做一个实验:过△ABC 的顶点A 翻折纸片,得到折痕AD ,将翻折后的纸片竖起放置在桌面上,(BD 、DC 与桌面接触).观察并思考:①折痕AD 与桌面垂直吗?DCBA②如何翻折才能使折痕AD 与桌面所在的平面垂直? 直线与平面垂直的判定定理:用符号语言表示为:问题3:直线与平面所成角的概念?问题4:怎样作出二面角的平面角?问题5:平面与平面垂直的定义?问题6:两个平面互相垂直的判定方法有哪些? 三、典例精析例1 已知两两垂直所在平面外一点,是PC PB PA ABC P ,,∆,H 是ABC ∆ 的垂心.求证:⊥PH 平面ABC变式训练1 如图所示,ABC PA O C O AB 平面上的一点,为圆的直径,为圆⊥, F CP AF E BP AE 于于⊥⊥,.求证:AEF BP 平面⊥例2 如图所示,已知 60,90=∠=∠=∠CSA BSA BSC ,又SC SB SA ==. 求证:平面SBC ABC 平面⊥变式训练2 如图所示,在四面体ABCD 中,AC CD CB AD AB a BD =====,2 =a ,求证:平面BCD ABD 平面⊥._ C例3 如图所示,已知的斜线,是平面内,在平面ααOA BOC ∠且AOCAOB ∠=∠=60,a OC OB OA ===,a BC 2=,求所成的角与平面αOA .变式训练3 如图所示,在矩形ABCD 中,3,33==BC AD ,沿着对角线BD 将BCD ∆折起,使点C 移到'C 点,且'C 点在平面ABD 上的射影O 恰在AB 上.(1)求证:D AC BC ''平面⊥(2)求直线AB 与平面D BC '所成角的正弦值四、自主反馈1. 如图BC 是Rt ⊿ABC 的斜边,过A 作⊿ABC 所在平面α 垂线AP ,连PB 、PC ,过A 作AD ⊥BC 于D ,连PD ,那么图中直角三角形的个数是 ( )A .4个B .6个C .7个D .8个2.下列说法正确的是 ( ) A .直线a 平行于平面M ,则a 平行于M 内的任意一条直线 B .直线a 与平面M 相交,则a 不平行于M 内的任意一条直线C .直线a 不垂直于平面M ,则a 不垂直于M 内的任意一条直线D .直线a 不垂直于平面M ,则过a 的平面不垂直于M3.直三棱柱ABC —A 1B 1C 1中,∠ACB =90°,AC =AA 1=a ,则点A 到平面A 1BC 的距离是 ( )A.aB. 2aC.22a D. 3a 4.已知PA 、PB 、PC 是从点P 发出的三条射线,每两条射线的夹角都是60︒,则直线PC 与平面PAB 所成的角的余弦值为 。
一、直线与平面垂直的定义
问题1:空间中一条直线与一个平面有哪几种位置关系?
创设情境:
(1)观察图片,旗杆垂直竖立在广场上。
旗杆AB 直立于地面,在阳光下观察旗杆AB 和影子
AC
问题2:旗杆所在的直线与影子所在的直线有怎样的位置关系?
问题3:旗杆所在直线与地面上任意一条不过旗杆底部A 的直线A ’C ’又有怎样的位置关系?
观察、归纳得出直线与平面垂直的定义:
定义:如果直线l 与平面α内的任意一条直线都垂直,我们就说直线l 与平面α互相垂直,记作l α⊥
直线l 叫做平面α的垂线,平面α叫做直线l 的垂面.直线与平面垂直时,它们唯一的公共点P 叫做垂足.
图形语言:
符号语言:任取m α⊂,都有l m ⊥,则有l α⊥.
跟踪检测1: 判断正误
1.如果一条直线l 与一个平面α内的无数条直线都垂直,则直线l 与平面α互相垂直
2.a α⊥,b α⊂a b ⇒⊥
如果说一条直线与平面不是垂直关系,根据定义,只要说明这条直线与平面内的一条直线不垂直即可
二、直线与平面垂直的判定定理
问题4:如何检验旗杆是垂直立于地面的呢?
思考:如何判断一条直线与一个底面垂直?
如果应用定义,我们要证明这条直线与平面上的所有直线都垂直,显然不可操作。
那么考虑减少直线的条数,来看看能否证明直线与平面垂直。
探究1:如果直线l 与平面α内的一条直线垂直,那么直线l 是否与平面α垂直?(不可以)
探究2:如果直线l 与平面α内的两条直线垂直,那么直线l 是否与平面α垂直?(不一定)
如果两条直线平行:
归纳得出判定定理:
定理 一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直. 符号语言:(五推一)
l m ⊥
l n ⊥
m n A = l α⇒⊥
m α⊂
n α⊂
三角形实验
拿出一张三角形,怎样折才能让边BD 、CD 与桌面接触,且折痕AD 与桌面垂直呢?
折法、理论依据
跟踪检测2:判断正误
1.若一条直线与一个平行四边形的两条边垂直,则这条直线垂直于平行四边形所在的平面.
2.若一条直线与一个梯形的两边(两腰)垂直,则这条直线垂直于梯形所在的平面.
3.若一条直线与一个三角形的两条边垂直,则这条直线垂直于三角形的第三边.
方法:线线垂直→线面垂直→线线垂直
跟踪检测3:
1.如图,在三棱锥P-ABC 中,PA=PC ,AB=BC ,K 是AC 的中点
求证:(1)AC ⊥平面PKB (2)PB AC ⊥
A
证:(1)
PA=PC
K 是AC
的中点
PK AC ⊥
AB=BC
K 是AC 的中点 BK AC ⊥
PK ⊂平面PKB AC ⇒⊥平面PKB
BK ⊂平面PKB
PK BK K =
(2)AC ⊥平面PKB
PB ⊂平面PKB PB AC ⇒⊥
2.在正方体中,求证:11AC ⊥平面11BB D
1
A
三、小结:一个定义和一个定理
四、作业:三级跳
§2.3.1 直线与平面垂直的判定学案
问题1:空间中一条直线与一个平面有哪几种位置关系?
(1)观察图片,旗杆垂直竖立在广场上。
旗杆AB 直立于地面,在阳光下观察旗杆AB 和影子
AC
问题2:旗杆所在的直线与影子所在的直线是否垂直?
问题3:旗杆所在直线与地面上任意一条不过旗杆底部A 的直线A /C /是否垂直?
.
跟踪检测1: 判断正误
1.如果一条直线l 与一个平面α内的无数条直线都垂直,则直线l 与平面α互相垂直
2.a α⊥,b α⊂a b ⇒⊥
如果说一条直线与平面不是垂直关系,根据定义,只要说明这条直线与平面内的一条直线不垂直即可
二、直线与平面垂直的判定定理
问题4:如何检验旗杆是垂直立于地面的呢?
思考:如何判断一条直线与一个底面垂直?
探究1:如果直线l 与平面α内的一条直线垂直,那么直线l 是否与平面α垂直?
探究2:如果直线l 与平面α内的两条直线垂直,那么直线l 是否与平面α垂直?
跟踪检测2:判断正误
1.若一条直线与一个平行四边形的两条边垂直,则这条直线垂直于平行四边形所在的平面.
2.若一条直线与一个梯形的两边(两腰)垂直,则这条直线垂直于梯形所在的平面.
3.若一条直线与一个三角形的两条边垂直,则这条直线垂直于三角形的第三边. 跟踪检测3:
1.如图,在三棱锥P-ABC 中,PA=PC ,AB=BC ,K 是AC 的中点
求证:(1)AC ⊥平面PKB (2)PB AC ⊥
A C
2.在正方体中,求证:11AC ⊥平面11BB D
1
A。