第2讲 空间中的平行与垂直
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人教版四年级上册《平行与垂直》说课稿范文(精选4篇)四年级上册《平行与垂直》说课稿1一、教材分析“垂直与平行”是人教版四年级上册第四单元第一课时的教学内容。
它是在学生认识了直线、线段、射线的性质、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,也为培养学生空间观念提供了一个很好的载体。
是在学习了单一的直线知识后,开始学习两条直线间的关系,为以后学习复杂的几何图形打下基础。
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;由于年龄特点的原因,学生空间想像力不强,想像理解局部不想交,但延长后相交有一定的难度;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。
二、说教学目标、重点难点本节课我设计的教学目标是:1、让学生通过观察、操作、讨论感知生活中的垂直与平行。
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。
3、培养学生的空间观念及空间想象能力,引导学生树立合作探究的学习意识。
本节课的教学重点是:正确理解“相交”“互相平行”“互相垂直”等概念,特别要注意对看似不相交,而实际上可以相交现象的理解。
教学难点是:正确理解“在同一平面内”“永不相交”等概念的本质属性。
三、说教法学法在教学过程中,根据教材的特点及学生年年龄特征,我选用了归纳法、比较法和观察分析法。
根据教材的编排意图和学情状况,结合数学知识的生成特点,设计的教学方法主要是分类比较法和观察发现法。
即先让学生想像在一个平面上有两条直线,并记下它们的位置,找出一些有代表性进行分类比较,得出平面内的两条直线的位置关系有“不相交”和“相交”两种情况,然后带领学生逐一进行研究和学习。
第2讲 空间中的平行与垂直考情解读 1.以选择、填空题的形式考查,主要利用平面的基本性质及线线、线面和面面的判定与性质定理对命题的真假进行判断,属基础题.2.以解答题的形式考查,主要是对线线、线面与面面平行和垂直关系交汇综合命题,且多以棱柱、棱锥、棱台或其简单组合体为载体进行考查,难度中等.1.线面平行与垂直的判定定理、性质定理2提醒 3.平行关系及垂直关系的转化热点一 空间线面位置关系的判定例1 (1)设a ,b 表示直线,α,β,γ表示不同的平面,则下列命题中正确的是()A .若a ⊥α且a ⊥b ,则b ∥αB .若γ⊥α且γ⊥β,则α∥βC .若a ∥α且a ∥β,则α∥βD .若γ∥α且γ∥β,则α∥β(2)平面α∥平面β的一个充分条件是( )A .存在一条直线a ,a ∥α,a ∥βB .存在一条直线a ,a ⊂α,a ∥βC .存在两条平行直线a ,b ,a ⊂α,b ⊂β,a ∥β,b ∥αD .存在两条异面直线a ,b ,a ⊂α,b ⊂β,a ∥β,b ∥α思维启迪 判断空间线面关系的基本思路:利用定理或结论;借助实物模型作出肯定或否定.思维升华 解决空间点、线、面位置关系的组合判断题,主要是根据平面的基本性质、空间位置关系的各种情况,以及空间线面垂直、平行关系的判定定理和性质定理进行判断,必要时可以利用正方体、长方体、棱锥等几何模型辅助判断,同时要注意平面几何中的结论不能完全引用到立体几何中.设m 、n 是不同的直线,α、β是不同的平面,有以下四个命题:①若α⊥β,m ∥α,则m ⊥β ②若m ⊥α,n ⊥α,则m ∥n③若m ⊥α,m ⊥n ,则n ∥α ④若n ⊥α,n ⊥β,则β∥α 其中真命题的序号为( )A .①③B .②③C .①④D .②④热点二 平行、垂直关系的证明例2 如图,在四棱锥P -ABCD 中,AB ∥CD ,AB ⊥AD ,CD =2AB ,平面P AD ⊥底面ABCD ,P A ⊥AD ,E 和F 分别是CD 和PC 的中点,求证: (1)P A ⊥底面ABCD ; (2)BE ∥平面P AD ; (3)平面BEF ⊥平面PCD .思维启迪 (1)利用平面P AD ⊥底面ABCD 的性质,得线面垂直;(2)BE ∥AD 易证;(3)EF 是△CPD 的中位线. 思维升华 垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见类型. (1)证明线面、面面平行,需转化为证明线线平行. (2)证明线面垂直,需转化为证明线线垂直. (3)证明线线垂直,需转化为证明线面垂直.(4)证明面面垂直,需转化为证明线面垂直,进而转化为证明线线垂直.如图所示,已知AB ⊥平面ACD ,DE ⊥平面ACD ,△ACD 为等边三角形,AD =DE =2AB ,F 为CD 的中点. 求证:(1)AF ∥平面BCE ; (2)平面BCE ⊥平面CDE .热点三 图形的折叠问题例3 如图(1),在Rt △ABC 中,∠C =90°,D ,E 分别为AC ,AB 的中点,点F 为线段CD 上的一点,将△ADE 沿DE 折起到△A 1DE 的位置,使A 1F ⊥CD ,如图(2).(1)求证:DE ∥平面A 1CB ; (2)求证:A 1F ⊥BE ;(3)线段A 1B 上是否存在点Q ,使A 1C ⊥平面DEQ ?请说明理由.思维启迪 折叠问题要注意在折叠过程中,哪些量变化了,哪些量没有变化.第(1)问证明线面平行,可以证明DE ∥BC ;第(2)问证明线线垂直转化为证明线面垂直,即证明A 1F ⊥平面BCDE ;第(3)问取A 1B 的中点Q ,再证明A 1C ⊥平面DEQ .思维升华 (1)解决与折叠有关的问题的关键是搞清折叠前后的变化量和不变量.一般情况下,折线同一侧线段的长度是不变量,而位置关系往往会发生变化,抓住不变量是解决问题的突破口.(2)在解决问题时,要综合考虑折叠前后的图形,既要分析折叠后的图形,也要分析折叠前的图形.如图(1),已知梯形ABCD 中,AD ∥BC ,∠BAD =π2,AB =BC =2AD =4,E ,F 分别是AB ,CD上的点,EF ∥BC ,AE =x .沿EF 将梯形ABCD 翻折,使平面AEFD ⊥平面EBCF (如图(2)所示),G 是BC 的中点.(1)当x =2时,求证:BD ⊥EG ;(2)当x 变化时,求三棱锥D -BCF 的体积f (x )的函数式.1.证明线线平行的常用方法(1)利用平行公理,即证明两直线同时和第三条直线平行; (2)利用平行四边形进行转换; (3)利用三角形中位线定理证明;(4)利用线面平行、面面平行的性质定理证明. 2.证明线面平行的常用方法(1)利用线面平行的判定定理,把证明线面平行转化为证线线平行; (2)利用面面平行的性质定理,把证明线面平行转化为证面面平行. 3.证明面面平行的方法证明面面平行,依据判定定理,只要找到一个面内两条相交直线与另一个平面平行即可,从而将证面面平行转化为证线面平行,再转化为证线线平行. 4.证明线线垂直的常用方法(1)利用特殊平面图形的性质,如利用直角三角形、矩形、菱形、等腰三角形等得到线线垂直; (2)利用勾股定理逆定理;(3)利用线面垂直的性质,即要证线线垂直,只需证明一线垂直于另一线所在平面即可. 5.证明线面垂直的常用方法(1)利用线面垂直的判定定理,把线面垂直的判定转化为证明线线垂直; (2)利用面面垂直的性质定理,把证明线面垂直转化为证面面垂直;(3)利用常见结论,如两条平行线中的一条垂直于一个平面,则另一条也垂直于这个平面. 6.证明面面垂直的方法证明面面垂直常用面面垂直的判定定理,即证明一个面过另一个面的一条垂线,将证明面面垂直转化为证明线面垂直,一般先从现有直线中寻找,若图中不存在这样的直线,则借助中点、高线或添加辅助线解决.真题感悟1.(2014·辽宁)已知m ,n 表示两条不同直线,α表示平面.下列说法正确的是( ) A .若m ∥α,n ∥α,则m ∥n B .若m ⊥α,n ⊂α,则m ⊥n C .若m ⊥α,m ⊥n ,则n ∥α D .若m ∥α,m ⊥n ,则n ⊥α2.(2014·辽宁)如图,△ABC 和△BCD 所在平面互相垂直,且AB =BC =BD =2,∠ABC =∠DBC =120°,E ,F ,G 分别为AC ,DC ,AD 的中点. (1)求证:EF ⊥平面BCG ; (2)求三棱锥D -BCG 的体积.附:锥体的体积公式V =13Sh ,其中S 为底面面积,h 为高.押题精练1.如图,AB 为圆O 的直径,点C 在圆周上(异于点A ,B ),直线P A 垂直于圆O 所在的平面,点M 为线段PB 的中点.有以下四个命题: ①P A ∥平面MOB ;②MO ∥平面P AC ; ③OC ⊥平面P AC ;④平面P AC ⊥平面PBC .其中正确的命题是________(填上所有正确命题的序号).2.如图所示,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E 是棱DD 1的中点. (1)证明:平面ADC 1B 1⊥平面A 1BE ;(2)在棱C 1D 1上是否存在一点F ,使B 1F ∥平面A 1BE ?并证明你的结论.(推荐时间:60分钟)一、选择题1.(2014·广东)若空间中四条两两不同的直线l 1,l 2,l 3,l 4,满足l 1⊥l 2,l 2⊥l 3,l 3⊥l 4,则下列结论一定正确的是( )A .l 1⊥l 4B .l 1∥l 4C .l 1与l 4既不垂直也不平行D .l 1与l 4的位置关系不确定2.已知m 和n 是两条不同的直线,α和β是两个不重合的平面,那么下面给出的条件中一定能推出m ⊥β的是( )A .α⊥β,且m ⊂αB .m ∥n ,且n ⊥βC .α⊥β,且m ∥αD .m ⊥n ,且n ∥β3.ABCD -A 1B 1C 1D 1为正方体,下列结论错误的是( ) A .BD ∥平面CB 1D 1B .A 1C ⊥BD C .AC 1⊥平面CB 1D 1 D .AC 1⊥BD 14.如图,四边形ABCD 中,AD ∥BC ,AD =AB ,∠BCD =45°,∠BAD =90°,将△ADB 沿BD折起,使平面ABD ⊥平面BCD ,构成三棱锥A -BCD .则在三棱锥A -BCD 中,下列命题正确的是( )A .平面ABD ⊥平面ABCB .平面ADC ⊥平面BDC C .平面ABC ⊥平面BDCD .平面ADC ⊥平面ABC 5.直线m ,n 均不在平面α,β内,给出下列命题:①若m ∥n ,n ∥α,则m ∥α;②若m ∥β,α∥β,则m ∥α;③若m ⊥n ,n ⊥α,则m ∥α; ④若m ⊥β,α⊥β,则m ∥α.其中正确命题的个数是( ) A .1 B .2 C .3 D .46.在正三棱锥S -ABC 中,M ,N 分别是SC ,BC 的中点,且MN ⊥AM ,若侧棱SA =23,则正三棱锥S -ABC 外接球的表面积是( ) A .12π B .32π C .36π D .48π 二、填空题7.已知两条不同的直线m ,n 和两个不同的平面α,β,给出下列四个命题:①若m ∥α,n ∥β,且α∥β,则m ∥n ;②若m ∥α,n ⊥β,且α⊥β,则m ∥n ;③若m ⊥α,n ∥β,且α∥β,则m ⊥n ;④若m ⊥α,n ⊥β,且α⊥β,则m ⊥n .其中正确的个数为_________________.8.下列四个正方体图形中,A ,B 为正方体的两个顶点,M ,N ,P 分别为其所在棱的中点,能得出AB ∥平面MNP 的图形的序号是________(写出所有符合要求的图形序号).9.如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,侧棱AA 1⊥底面ABC ,底面是以∠ABC 为直角的等腰直角三角形,AC =2a ,BB 1=3a ,D 是A 1C 1的中点,点F 在线段AA 1上,当AF =________时,CF ⊥平面B 1DF .10.如图,在长方形ABCD 中,AB =2,BC =1,E 为DC 的中点,F 为线段EC (不含端点)上一动点.现将△AFD 沿AF 折起,使平面ABD ⊥平面ABC .在平面ABD 内过点D 作DK ⊥AB ,K 为垂足.设AK =t ,则t 的取值范围是________.三、解答题11.如图所示,在直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AC =3,BC =4,AB =5,AA 1=4,点D 是AB 的中点, (1)求证:AC ⊥BC 1; (2)求证:AC 1∥平面CDB 1.12.如图所示,三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AA 1⊥平面ABC ,D ,E 分别为A 1B 1,AA 1的中点,点F 在棱AB 上,且AF =14AB .(1)求证:EF ∥平面BC 1D ;(2)在棱AC 上是否存在一个点G ,使得平面EFG 将三棱柱分割成的两部分体积之比为1∶15,若存在,指出点G 的位置;若不存在,请说明理由.13.如图,在平行四边形ABCD 中,AB =2BC =4,∠ABC =120°,E ,M 分别为AB ,DE 的中点,将△ADE 沿直线DE 翻折成△A ′DE ,F 为A ′C 的中点,A ′C =4. (1)求证:平面A ′DE ⊥平面BCD ; (2)求证:FB ∥平面A ′DE .例1 (1)D (2)D 变式训练 D 答案 B 答案 ②④DBDDDC 7.2 8.①③ 9.a 或2a 10.⎝⎛⎭⎫12,111.证明 (1)直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,底面三边长AC =3,BC =4,AB =5, ∴AB 2=AC 2+BC 2, ∴AC ⊥BC .CC 1⊥平面ABC , AC ⊂平面ABC ,∴AC ⊥CC 1,又BC ∩CC 1=C , ∴AC ⊥平面BCC 1B 1, BC 1⊂平面BCC 1B 1, ∴AC ⊥BC 1.(2)设CB 1与C 1B 的交点为E ,连接DE , ∵D 是AB 的中点,E 是C 1B 的中点, ∴DE ∥AC 1,∵DE ⊂平面CDB 1,AC 1⊄平面CDB 1, ∴AC 1∥平面CDB 1.12.(1)证明 取AB 的中点M ,连接A 1M . 因为AF =14AB ,所以F 为AM 的中点.又E 为AA 1的中点,所以EF ∥A 1M .在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,D ,M 分别是A 1B 1,AB 的中点, 所以A 1D ∥BM ,A 1D =BM ,所以四边形A 1DBM 为平行四边形,所以A 1M ∥BD . 所以EF ∥BD .因为BD ⊂平面BC 1D ,EF ⊄平面BC 1D , 所以EF ∥平面BC 1D .(2)解 设AC 上存在一点G ,使得平面EFG 将三棱柱分割成两部分的体积之比为1∶15,如图所示.则V E -AFG ∶VABC -A 1B 1C 1=1∶16, 所以V E -AFGVABC -A 1B 1C 1=13×12AF ·AG sin ∠GAF ·AE 12×AB ·AC sin ∠CAB ·AA 1=13×14×12×AG AC =124×AG AC , 由题意,124×AG AC =116,解得AG AC =2416=32.所以AG =32AC >AC ,所以符合要求的点G 不存在.13.证明 (1)由题意,得△A ′DE 是△ADE 沿DE 翻折而成的, ∴△A ′DE ≌△ADE .∵∠ABC =120°,四边形ABCD 是平行四边形, ∴∠A =60°. 又∵AD =AE =2,∴△A ′DE 和△ADE 都是等边三角形. 如图,连接A ′M ,MC , ∵M 是DE 的中点, ∴A ′M ⊥DE ,A ′M = 3.在△DMC 中,MC 2=DC 2+DM 2-2DC ·DM cos 60° =42+12-2×4×1×cos 60°, ∴MC =13.在△A ′MC 中,A ′M 2+MC 2=(3)2+(13)2=42=A ′C 2. ∴△A ′MC 是直角三角形,∴A ′M ⊥MC . 又∵A ′M ⊥DE ,MC ∩DE =M , ∴A ′M ⊥平面BCD . 又∵A ′M ⊂平面A ′DE , ∴平面A ′DE ⊥平面BCD . (2)取DC 的中点N ,连接FN ,NB .∵A ′C =DC =4,F ,N 分别是A ′C ,DC 的中点, ∴FN ∥A ′D .又∵N ,E 分别是平行四边形ABCD 的边DC , AB 的中点, ∴BN ∥DE .又∵A ′D ∩DE =D ,FN ∩NB =N , ∴平面A ′DE ∥平面FNB . ∵FB ⊂平面FNB , ∴FB ∥平面A ′DE .。
平行与垂直说课稿平行与垂直说课稿(通用5篇)作为一名教学工作者,总不可避免地需要编写说课稿,写说课稿能有效帮助我们总结和提升讲课技巧。
那么问题来了,说课稿应该怎么写?下面是小编为大家收集的平行与垂直说课稿(通用5篇),希望能够帮助到大家。
一、说教材《垂直与平行》是人教版《义务教育课程标准试验教科书数学》四年级第四单元《平行四边形和梯形》的第一课时,直线的平行与垂直是在学生认识了点和线段以及射线、直线的基础上安排的,也是进一步学习空间与图形的重要基础之一。
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,在生活中有着广泛的应用,生活中随处可见平行与垂直的原型。
学生的头脑里已经积累了许多表象,因此教学中让学生在具体的生活情境中,充分感知平面上两条直线的平行和垂直关系。
本课时主要解决平行和垂直的概念问题。
二、说教法本节课我依据学生已有的生活经验和知识为基础,从学生出发,以《数学课程标准》的新理念为指导,遵循学生的认知规律,由生活实例引入,通过猜测、动手画线、图形反馈使学生系统深入地掌握知识,以及运用分类、观察、讨论等方法以拉近学生与知识的距离,从而揭示出平行与垂直的概念,最后加以巩固、提高与应用。
本节课的教学力求创造性地使用教材,在课堂教学设计中力求体现1.注意创设生活情境,体现了小课堂、大社会的理念,使数学学习更贴近生活。
2.让学生通过动手操作,自主探索和合作交流的学习方式,亲身体验,自主完成对知识的建构。
3.努力创设新型的师生关系,让学生主动参与,快乐学习,教师适时给予鼓励,让课堂焕发生命活力。
三、教学目标1、认知目标: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、技能目标:使学生经历从现实空间中抽象出平行线的过程,培养空间观念。
3、情感目标:在数学活动中让学生感受到数学知识在生活中的真实存在,增强学生对数学的兴趣,养成独立思考的习惯,培养用数学的意识。
四、教学重难点教学重点:感知平面上两条直线的平行、垂直的关系,认识两线平行垂直。
立体几何平行和垂直知识讲解知识点1 点、线、面一、平面的基本性质二、空间直线的位置关系1.位置关系的分类⎩⎨⎧共面直线⎩⎪⎨⎪⎧相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点;平行直线:同一平面内,没有公共点;异面直线:不同在任何一个平面内,没有公共点.2.平行公理平行于同一条直线的两条直线互相平行.3.等角定理空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补.4.异面直线所成的角(或夹角)(1)定义:设ba,是两条异面直线,经过空间中任一点O作直线bbaa//',//',把'a与'b所成的锐角(或直角)叫做异面直线a与b所成的角.I,,Pl P l且且三、直线与平面的位置关系llAα//l知识点2 线线垂直判断线线垂直的方法:所成的角是直角,两直线垂直;垂直于平行线中的一条,必垂直于另一条。
三垂线定理:在平面内的一条直线,如果它和这个平面的一条斜线的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直。
三垂线定理的逆定理:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线垂直,那么它也和这条斜线的射影垂直。
推理模式:,,PO O PA A a AO a a AP αααα⊥∈⎫⎪=⇒⊥⎬⎪⊂⊥⎭注意:⑴三垂线指AO PO PA ,,都垂直α内的直线a 其实质是:斜线和平面内一条直线垂直的判定和性质定理⑵要考虑a 的位置,并注意两定理交替使用。
知识点3 线面垂直定义:如果一条直线l 和一个平面α相交,并且和平面α内的任意一条直线都垂直,我们就说直线l 和平面α互相垂直其中直线l 叫做平面α的垂线,平面α叫做直线l 的垂面,直线与平面的交点叫做垂足。
直线l 与平面α垂直记作:α⊥l 。
直线与平面垂直的判定定理:如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这条直线垂直于这个平面。
直线和平面垂直的性质定理:如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平行。
知识点4 面面垂直两个平面垂直的定义:相交成直二面角的两个平面叫做互相垂直的平面。
四年级数学《平行与垂直》教案设计精选10篇《垂直与平行》的教案1一、三维目标1、知识与技能目标:掌握平行线与垂直线的概念,能准确作出判断,会动手画出平行线与垂直线。
2、过程与方法目标:通过独立思考、小组交流合作、动手操作,提高学生的总结归纳、小组协作、解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观目标:感受数学的魅力,激发学生学习数学的兴趣,在解决实际问题体会到成功的喜悦。
二、教学重难点教学重点:理解平行与垂直等概念,会进行判断;教学难点:理解平行与垂直的本质特征三、教学过程1、创设情境,导入新知教师带领学生回忆直线的相关内容,提问学生:我们生活中常见的直线都有哪些?学生仔细思考,回答教师问题,同时教师在多媒体上展示多张生活中常见的直线,如栏杆,电线,筷子等等,提问学生:它们在位置上有什么关系呢?学生对于平行的'能回答它们朝着相同的方向,相交的能回答朝着不同的方向。
从而引入本节课学习的内容:平行与垂直。
2、师生合作,探究新知首先,教师让学生用直尺在纸上任意画出两条直线,提问学生:仔细观察任意两条直线在位置上有什么关系呢?一共都有哪些情况?接下来教师讲授,我们发现两条直线有相交和不相交的情况,我们知道直线是可以无限延长的,那么没有相交的直线再画长一些它们会相交吗?如果不相交它们还会相交吗?我们生活中有这种不相交的例子吗?请学生回答并板书总结。
之后教师讲解在同一个平面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,如直线a与直线b平行,记作a//b,读作a平行于b。
结合平行直线的概念,提问学生:直线相交有什么哪些情况呢?引导学生用三角尺对直线夹角进行测量,我们生活中有这样的例子吗?学生用三角板对4个夹角进行测量,发现有60°和120°,有4个角相等,即4个角都是90度。
教师讲授特殊情况,两条直线相交成直角,就说这两条直线互相垂直,其中一条直线叫做另外一条直线的垂线,两条垂线的交点叫做垂足。
四年级数学《平行与垂直》教案设计(优秀3篇)《平行与垂直》教学设计篇一教学目标:1、引导学生通过观察,了解垂直与平行的特点。
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,初步认识垂线与平行线。
3、培养学生的空间观念及空间想象能力,引导学生树立合作探究的学习意识。
教学重点:正确理解“互相垂直”“互相平行”等概念,发展学生的空间想象能力。
教学难点:相交现象的正确理解一、导入师:同学门,你们看,老师这里有两小棒,我们随意的丢在讲台上会形成什么样的图形呢?首先请大家把我们的两只手当成两小棒,用手势表示小棒形成的图形。
(学生用两只手在台下摆出一种图形,老师环视)师:刚才大家示范了很多的图形,现在老师用直线来表示小棒,把大家刚才示范的一种图形画在黑板上。
(用直尺在黑板上画×的图形)师:请同学们也用两条直线把自己的图形画出来。
(学生画,教师巡视)把学生画好的作品展示在黑板上:1、×2、∥3、∟4、∧5、+6、<7、⊥二、新授师:同学们在下面画的很认真,现在老师也选一些同学的作品展示在黑板上,你们能找出它们的相同点,把它们分类吗?然后说说你的分类的标准。
(引导学生说出有相交和不相交)板书:相交与不相交相交:1、3、4、5、6、7、不相交:2、师:不管我们把直线延伸多长,第2幅图中的两条直线都不会相交(出示图形2、)我们现在把这幅图转动一下,然后再延伸,大家看看会出现什么结果。
(转动到任何角度都不相交)这种图形在数学王国里我们说这是一组平行线(粘贴平行线的定义)在同一平面内不管我们怎样去延伸这两条直线都不会相交(在同一平面内两条不相交的直线叫做平行线,也可以说这两条直线互相平行)(出示1组平行线)平行线有两条直线,我们把平行线其中的一条直线叫做直线a,另一条直线叫做直线b,我们可以说直线a与直线b互相平行,也可以说直线b平行与直线a互相平行。
板书:平行这就是我们今天要认识的第一位朋友。
《平行与垂直》说课稿(5篇) 《平行与垂直》说课稿篇一一、从角考虑通过证明被第三条直线截得的同位角相等、内错角相等、同旁的内角互补确定两直线平行二、从线考虑证明两直线同垂直(或者同平行)另一条直线三、从形考虑通过证两直线上的线段是某些特殊图形,如平行四边形、()、()、()的一组对边三角形或者梯形的中位线和底边等来确定平行。
四、从比例式考虑通过证对应线成比例来确定过对应分点的直线平行(平行线分线段成比例定理)《平行与垂直》说课稿篇二一、说教材(一)教材分析:《探索直线平行的条件(一)》是六年级下册第八章《平行线与相交线》中的第三课时。
在上学期,学生已经学习了平行线的定义、性质(过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行)、以及平行线的传递性(平行于同一条直线的两条直线是平行线)。
会用三角板过直线外一点作已知直线的平行线,在前一节课又学习了对顶角的概念和性质,这些为本节课的学习起着铺垫作用。
本节课《探索直线平行的条件(一)》是本章的重点,在处理同位角概念及三线八角上也是本章的难点,而且为后面学习习近平行四边形起着重要的铺垫作用。
(二)教学目标:知识与能力目标1.掌握直线平行的条件:同位角相等.2.会用三角板过已知直线外一点画这条直线的平行线.过程与方法目标1.经历探索直线平行的条件的过程,掌握直线平行的条件,并能解决一些问题.2.会用三角板过已知直线外一点画这条直线的平行线.3.经历观察、操作、想象、推理、交流等活动,进一步发展空间观念、推理能力和有条理表达的能力.情感与态度目标1.在探索和交流的活动中,培养学生与人协作的习惯.2.培养学生理论联系实际的观点.(三)教学重点难点动手实践、自主探索、合作交流是重要的数学学习方式,因此我认为本节课的重点是在操作、观察的基础上总结出直线平行的条件.在我十多年的几何教学中,学生对“三线八角”很头疼,有的学生到了初四还区分不清,因此我把同位角的概念确定为本节课的难点。
知识图谱-利用向量证明空间中的平行关系-利用向量证明空间中的垂直关系直线的方向向量与直线的向量方程利用向量方法证明线面平行关系利用向量方法证明线线与面面的平行关系利用向量方法证明线线垂直平面的法向量利用向量方法证明线面垂直利用向量方法证明面面垂直第02讲_向量法证明平行与垂直错题回顾利用向量证明空间中的平行关系知识精讲一.直线的方向向量与直线的向量方程1.点的位置向量在空间中,我们取一定点作为基点,那么空间中任意一点的位置就可以用向量来表示,我们把向量称为点的位置向量.2.直线的方向向量空间中任一直线的位置可以由上的一个定点以及一个定方向确定,如图,点是直线上的一点,向量表示直线的方向向量,则对于直线上任一点,有,这样点和向量,不仅可以确定直线的位置,还可具体表示出上的任意点;直线上的向量以及与共线的向量叫做的方向向量.3.直线的向量方程直线上任意一点,一定存在实数,使得①,①式可以看做直线的参数方程,直线的参数方程还可以作如下表示:对空间中任意一确定点,点在直线上的充要条件是存在唯一的实数满足等式②,如果在上取,则上式可以化为③;①②③都叫做空间直线的向量参数方程.二.平面的法向量1.平面法向量的定义已知平面,如果向量的基线与平面垂直,则向量叫作平面的法向量或者说向量与平面正交.2.平面法向量的性质(1)平面上的一个法向量垂直于平面共面的所有向量;(2)一个平面的法向量有无限多个,它们互相平行.三.用向量方法证明空间中的平行关系1.线线平行设直线的方向向量分别是,则要证明或与重合,只需要证明,即.2.线面平行(1)设直线的方向向量是,平面的法向量是,要证明,只需要证明;(2)根据线面平行的判定定理:如果直线(平面外)与平面内的一条直线平行,那么这条直线与这个平面平行;所以,要证明一条直线和一个平面平行,也可以在平面内找到一个向量与已知直线的方向向量是共线向量即可;(3)根据共面向量定理可知:如果一个向量和两个不共线的向量是共面向量,那么这个向量与这两个不共面向量确定的平面一定平行.已知两个不共线向量与平面共面,一条直线的一个方向向量为,则由共面向量定理,可得或在内存在两个实数,使.3.面面平行(1)若能求出平面的法向量,要证明,只需要证明即可.(2)由面面平行的判定定理:要证明面面平行,只要转化为相应的线面平行、线线平行即可,已知两个不共线的向量与平面共面,则由两平面平行的判定与性质,得.三点剖析一.方法点拨1.在平面内,直线的向量方程可类比点斜式方程,直线的方向向量、斜率都是刻画直线方向的量,只是从不同角度引入,它们有一定的关系:斜率为的直线,其方向向量为,反之,方向向量为的直线不一定存在斜率;在空间中,用方向向量刻画直线较为方便.2.空间中建系描述选取三条两两相交的直线的交点作为原点,以哪三条直线为轴,建立空间直角坐标系.例如:正方体中,建系的描述为:以点为坐标原点,分别以所在直线为轴,建立空间直角坐标系.3.用空间向量证明平行关系需要注意的问题(1)用空间向量的方法证明立体几何中的平行问题,主要运用了直线的方向向量和平面的法向量,同时也要借助空间中已有的一些关于平行的定理.(2)用向量方法证明平行问题的步骤①建立空间图形与空间向量的关系,用空间向量表示问题中涉及的点、直线、平面;②通过向量运算研究平行问题;③根据运算结果解释相关问题.4.平面法向量的求法(1)建立适当的坐标系;(2)设出平面法向量为;(3)找出(求出)平面内的两个共线的向量的坐标;(4)根据法向量的定义建立关于的方程组;(5)解方程组,取其中的一个解,即得法向量,由于一个平面的法向量有无数个,故可在代入方程组的解中取一个最简单的作为平面的法向量.有时候,题目中的线面垂直条件比较明显,可以将垂线的方向向量作为平面的法向量来解决问题.题模精讲题模一直线的方向向量与直线的向量方程例1.1、已知向量=(2,4,5),=(3,x,y)分别是直线l1、l2的方向向量,若l1∥l2,则()A、x=6,y=15B、x=3,y=C、x=3,y=15D、x=6,y=例1.2、从点沿向量的方向取线段长,则B点的坐标为( )A、B、C、D、题模二平面的法向量例2.1、在空间直角坐标系内,设平面经过点,平面的法向量为,为平面内任意一点,求满足的关系式.例2.2、(1)设平面的法向量为,平面的法向量为,若,则__________;则__________.(2)若的方向向量为,平面的法向量为,若,则__________;若,则__________.题模三利用向量方法证明线面平行关系例3.1、已知正方形和正方形相交于分别在上,且,求证平面.例3.2、在正方体中,的中点,求证:.题模四利用向量方法证明线线与面面的平行关系例4.1、在正方体中,分别是的中点.证明:.例4.2、如右图所示,在平行六面体中,分别是的中点.求证:平面∥平面..随堂练习随练1.1、已知,,则直线的模为的方向向量是________________.随练1.2、已知点若点为直线上任意一点,则直线的向量参数方程为______________,当时,点的坐标为______________.随练1.3、已知,且均与平面平行,直线的方向向量,则()随练1.4、若两个不同平面的法向量分别为,则( )A、B、C、相交但不垂直D、以上均不正确随练1.5、已知平面经过三点,试求平面的一个法向量.随练1.6、在正方体中,分别是的中点,求证:.随练1.7、已知正方体的棱长为2,分别是的中点,求证:(1);(2).利用向量证明空间中的垂直关系知识精讲一.直线方向向量与平面法向量在确定直线、平面位置关系中的应用设空间两条直线的方向向量分别是,两个平面的法向量分别是,则有下表与与与二.用向量方法证明空间中的垂直关系1.线线垂直设直线的方向向量分别是,则要证明,只需要证明,即.2.线面垂直(1)设直线的方向向量是,平面的法向量是,要证明,只需要证明.(2)根据线面垂直的判定定理,转化为直线与平面内的两条相交直线垂直.3.面面垂直(1)根据面面垂直的判定定理转化为证相应的线面垂直,线线垂直;(2)证明两个平面的法向量互相垂直.一、方法点拨1.平面法向量可以不唯一,只要是垂直于平面的直线,其方向向量都可以当作法向量进行运算.2.平面中的平行、垂直关系的向量论证,注意复习线面、面面平行与垂直的判定定理,将这种位置关系的判断转化为向量间的代数运算,体现了向量的工具性功能.题模精讲题模一利用向量方法证明线线垂直例1.1、设的方向向量,的方向向量,若,则( )A、1B、2C、D、3例1.2、在正三棱柱中,.求证:.题模二利用向量方法证明线面垂直若直线的方向向量为,平面的法向量为,则( )A、B、C、D、斜交例2.2、在正方体中,分别是棱的中点,试在棱上找一点,使得.题模三利用向量方法证明面面垂直例3.1、若两个不同平面的法向量分别为,则( )A、B、C、相交但不垂直D、以上均不正确例3.2、在长方体中,,分别是棱的中点.(1)求证:平面;(2)求证:平面平面.随堂练习随练2.1、如图所示,已知空间四边形的各边和对角线的长都等于,点分别是的中点.求证:随练2.2、如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,E是PC的中点,作EF⊥PB交PB于点F.(1)证明PA∥平面EDB;(2)证明PB⊥平面EFD;(3)求二面角C-PB-D的大小.随练2.3、在正棱锥中,三条侧棱两两互相垂直,的重心,分别为上的点,且(1)求证:平面;(2)求证:的公垂线段.自我总结课后作业作业1、已知,把按向量平移后所得的向量是( )A、B、C、D、作业2、正四面体的高的中点为,则平面的一个法向量可以是________,平面的一个法向量可以是________.作业3、若直线是两条异面直线,它们的方向向量分别是,则直线的公垂线(与两异面直线垂直相交的直线)的一个方向向量是________.作业4、是正四棱柱,侧棱长为3,底面边长为2,E是棱BC的中点,求证:.作业5、如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3,BC=4,AB=5,AA1=4,点D是AB的中点,(1)求证:AC⊥BC1;(2)求证:AC1∥平面CDB1;(3)求二面角C1-AB-C的余弦值.作业6、已知空间三点A(0,2,3),B(-2,1,6),C(1,-1,5)求:(1)求以向量,为一组邻边的平行四边形的面积S;(2)若向量分别与向量,垂直,且||=,求向量的坐标.作业7、如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC=2,E是PC的中点,作EF⊥PB交PB于点F.(1)证明:PA∥平面EDB;(2)证明:PB⊥平面EFD.作业8、在直三棱柱中,底面是以为直角的等腰直角三角形,,的中点,在线段,使?若存在,求出;若不存在,请说明理由.作业9、如图,平面ABEF⊥平面ABCD,四边形ABEF与ABCD都是直角梯形,∠BA D=∠FAB=90°,BC AD,BE AF,G,H分别为FA,FD的中点(Ⅰ)证明:四边形BCHG是平行四边形;(Ⅱ)C,D,F,E四点是否共面?为什么?(Ⅲ)设AB=BE,证明:平面ADE⊥平面CDE.。
“垂直与平行”说课稿今天我说课的内容是人教版新教材小学数学四年级上册的《垂直与平行》。
下面,我将重点从教材分析,教法学法分析,教学过程这三个方面对本节课加以说明。
一、说教材新数学课程标准将“空间与图形”安排为一个重要的学习领域,强调发展学生的空间观念和空间想象能力。
“垂直与平行”就属于“空间与图形”这一领域的内容,它是学生在认识了线段、射线、直线和角等概念的基础上进行教学的,教材通过具体的生活情境,让学生充分感知同一平面内两条直线平行与垂直的位置关系。
正确认识平行、垂直等概念是学生今后学习平行四边形、梯形以及长方体、正方体等几何知识的基础。
同时,它也为培养学生的空间观念提供了一个很好的载体。
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。
3、培养学生的空间观念及空间想象能力,引导学生具有合作探究的学习意识。
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。
难点: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。
)二、说教法和学法课堂教学首先是情感成长的过程,然后才是知识成长的过程,学生的学习过程是一个主动建构、动态生成的过程,教师要激活学生的原有经验,激发学生的学习热情,让学生在经历,体验和运用中真正感悟新知。
基于以上理念:在本节课的教法选择上,我注重体现以下几点:①引导学生采取“观察、想象、分类、比较、操作”等方式进行探究性学习活动。
②组织学生开展有意识的小组合作交流学习活动。
③适时运用多媒体教学手段,充分发挥现代教学手段的优越性。
新课程标准强调指出“动手实际、自主探究、合作交流”是学生学习数学的重要方式,为此,在本课时的学法指导上,我将让学生在感知想象、实际操作、自主探索、合作交流的过程中,经历知识的发生和形成过程,进而使他们在交流中充分体验同一平面内两条直线的位置关系,深刻理解“相交”、“互相平行”、“互相垂直”等概念。
《平行与垂直》教学设计(8篇)作为一无名无私奉献的教育工作者,通常需要准备好一份教学设计,教学设计要遵循教学过程的基本规律,选择教学目标,以解决教什么的问题。
我们应该怎么写教学设计呢?下面是可爱的编辑为家人们整理的《平行与垂直》教学设计(较新8篇)。
《平行与垂直》教学设计篇一【教学内容】人教版四年级上册教材第64,65页。
【教学目标】知识与技能目标:1、使学生初步理解垂直与平行是同一个平面内两条直线的两种特殊的位置关系。
2、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。
过程与方法目标:学生在小组合作学习的过程中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,培养学生的空间观念及空间想象能力,合作探究能力。
情感、态度与价值观目标:1、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。
2、学生在具体的情境中感受“垂直与平行”来源于生活,在知识形成过程中体验数学的价值。
【教学重点】正确理解“同一个平面”“相交” “互相平行” “互相垂直” “平行线” “垂线”等概念,发展学生的空间想象能力。
【教学难点】正确判断两条直线之间的位置关系(尤其是对看似不相交而实际上是相交现象的理解)和对“同一平面”的正确理解。
【教学用具】白纸、尺子、三角板、水彩笔一支、小棒、多媒体教学过程:一、画图感知、研究两条直线在同一平面内的位置关系。
1、今天这节课老师请来了一个老朋友,他是一条直线,那么直线有什么特点呢?(没有端点,可以向两边无限延伸)师:直线就像孙悟空的…?生:金箍棒。
2、想象活动(想象纸面上两条直线的位置关系)师:老师和同学们都有同样的一张纸,现在请大家拿出来平放在桌上摸一摸这纸,然后谈谈你的发现。
生:这张纸很薄。
生:这张纸的表面是平平的。
师:也就是说我们手中的这张纸的面是一个平面。
(学生活动感知纸面是一个平面。
) 师:同学们我们现在来想象一下,如果把这个面无限扩大,闭上眼睛想象一下,它是什么样子?生:很大很大,越来越大。
空间几何中的平行与垂直在空间几何中,平行和垂直是两个重要的概念。
平行关系指的是两条直线或两个平面永远不会相交,在同一个平面内保持固定的距离;而垂直关系是指两条直线或两个平面相交时,彼此之间的夹角为90度。
平行和垂直关系在几何学中有广泛的应用,不仅帮助我们理解空间的结构和形态,也在实际生活中发挥着重要的作用。
1. 平行关系在空间几何中,平行关系是指两条直线或两个平面永远不会相交的关系。
当两条直线或两个平面的方向向量相等或相互垂直时,它们可以被认为是平行的。
1.1 直线的平行当两条直线的方向向量相等时,它们被称为平行直线。
我们可以使用向量的方法来判断两条直线是否平行。
假设有两条直线 l₁和 l₂,它们的方向向量分别为 a₁和 a₂。
若 a₁和 a₂相等,则 l₁和 l₂平行。
1.2 平面的平行两个平面是平行的,当且仅当它们的法向量相等或者互相垂直。
设两个平面的法向量分别为 n₁和 n₂,若 n₁和 n₂相等,则这两个平面平行。
平行关系在几何学中有许多应用。
例如,在平行四边形中,对角线之间的线段互相平分,每条对角线将平行四边形分成两个全等的三角形。
另外,在建筑设计中,平行关系也被广泛应用,如平行的墙壁或平行的连廊等。
2. 垂直关系垂直关系是指两条直线或两个平面相交时,彼此之间的夹角为90度。
垂直关系在空间几何中非常重要,常常用于求解角度,确定垂直平面等问题。
2.1 直线的垂直两条直线 l₁和 l₂垂直的充分必要条件是它们的方向向量的内积为0。
如果 l₁的方向向量 a₁和 l₂的方向向量 a₂满足 a₁·a₂=0,则 l₁和 l₂垂直。
2.2 平面的垂直两个平面P₁和P₂垂直的充分必要条件是它们的法向量相互垂直。
设平面 P₁的法向量为 n₁,平面 P₂的法向量为 n₂,若 n₁·n₂=0,则 P₁和 P₂垂直。
垂直关系在几何学中有许多应用。
例如,在直角三角形中,两条直角边互相垂直。
此外,垂直关系还可以应用于地理测量、建筑设计等领域。
限时规范训练(十二)(建议限时45分钟,实际用时________分钟) 解答题(本题共5小题,每小题12分,共60分)1.(2019·长春调研)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为矩形,平面PAD⊥平面ABCD,PA⊥PD,PA=PD,E,F分别为AD,PB的中点.(1)求证:PE⊥BC;(2)求证:平面PAB⊥平面PCD;(3)求证:EF∥平面PCD.证明:(1)因为PA=PD,E为AD的中点,所以PE⊥AD.因为底面ABCD为矩形,所以BC∥AD.所以PE⊥BC.(2)因为底面ABCD为矩形,所以AB⊥AD.又因为平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,AB⊂平面ABCD,所以AB⊥平面PAD,且PD⊂平面PAD.所以AB⊥PD.又因为PA⊥PD,且PA∩AB=A,所以PD⊥平面PAB.又PD⊂平面PCD,所以平面PAB⊥平面PCD.(3)如图,取PC中点G,连接FG,DG.因为F,G分别为PB,PC的中点,所以FG∥BC,FG=12BC.因为ABCD为矩形,且E为AD的中点,所以DE∥BC,DE=12BC.所以DE∥FG,DE=FG.所以四边形DEFG为平行四边形.所以EF ∥DG .又因为EF ⊄平面PCD ,DG ⊂平面PCD ,所以EF ∥平面PCD .2.(2019·江西八校联考)如图1,在矩形ABCD 中,AB =12,AD =6,E ,F 分别为CD ,AB 边上的点,且DE =3,BF =4,将△BCE 沿BE 折起至△PBE 的位置(如图2所示),连接AP ,PF ,其中PF =2 5.(1)求证:PF ⊥平面ABED ;(2)求点A 到平面PBE 的距离.解:(1)证明:连接EF ,由翻折不变性可知,PB =BC =6,PE =CE =9,在△PBF 中,PF 2+BF 2=20+16=36=PB 2,所以PF ⊥BF .利用勾股定理,得EF =62+(12-3-4)2=61,在△PEF 中,EF 2+PF 2=61+20=81=PE 2,所以PF ⊥EF .又因为BF ∩EF =F ,BF ⊂平面ABED ,EF ⊂平面ABED ,所以PF ⊥平面ABED .(2)由(1)知PF ⊥平面ABED ,所以PF 为三棱锥P -ABE 的高.设点A 到平面PBE 的距离为h ,由等体积法得V A -PBE =V P -ABE ,即13×12×6×9×h =13×12×12×6×25,所以h =853,即点A 到平面PBE 的距离为853. 3.(2019·桂林模拟)如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,侧面ACC 1A 1⊥底面ABC ,四边形ACC 1A 1是边长为2的菱形,∠A 1AC =60°,AB =BC ,AB ⊥BC ,E ,F 分别为AC ,B 1C 1的中点.(1)求证:直线EF ∥平面ABB 1A 1;(2)设P ,Q 分别在侧棱AA 1,C 1C 上,且PA =QC 1,求平面BPQ 分棱柱所成两部分的体积比.解:(1)证明:取A 1C 1的中点G ,连接EG ,FG ,由于G ,F 分别为A 1C 1,B 1C 1的中点,所以FG ∥A 1B 1.又A 1B 1⊂平面ABB 1A 1,FG ⊄平面ABB 1A 1,所以FG ∥平面ABB 1A 1.又AE ∥A 1G 且AE =A 1G ,所以四边形AEGA 1是平行四边形.则EG ∥AA 1.又AA 1⊂平面ABB 1A 1,EG ⊄平面ABB 1A 1,所以EG ∥平面ABB 1A 1.又因为FG ∩EG =G ,所以平面EFG ∥平面ABB 1A 1.又EF ⊂平面EFG ,所以直线EF ∥平面ABB 1A 1.(2)四边形APQC 是梯形,其面积S =12(AP +CQ )AC ·sin 60°=12×2×2×sin 60°= 3. 由于AB =BC ,E 为AC 的中点.所以BE ⊥AC .因为侧面ACC 1A 1⊥底面ABC ,所以BE ⊥平面ACC 1A 1.即BE 是四棱锥B -APQC 的高,可得BE =1.所以四棱锥B -APQC 的体积为V 1=13×3×1=33. 棱柱ABC -A 1B 1C 1的体积V =12×2×1×3= 3. 所以平面BPQ 分棱柱所成两部分的体积比为1∶2(或者2∶1).4.(2019·昆明三模)如图,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是平行四边形,PD ⊥平面ABCD ,AD =BD =6,AB =62,E 是棱PC 上的一点.(1)证明:BC ⊥平面PBD ;(2)若PA ∥平面BDE ,求PE PC 的值; (3)在(2)的条件下,三棱锥P -BDE 的体积是18,求点D 到平面PAB 的距离. 解:(1)证明:由已知条件可知AD 2+BD 2=AB 2,所以AD ⊥BD .因为PD ⊥平面ABCD ,所以PD ⊥AD .又PD ∩BD =D ,所以AD ⊥平面PBD .因为四边形ABCD 是平行四边形,所以BC ∥AD ,所以BC ⊥平面PBD .(2)如图,连接AC 交BD 于F ,连接EF ,则EF 是平面PAC 与平面BDE 的交线.因为PA ∥平面BDE ,所以PA ∥EF .因为F 是AC 的中点,所以E 是PC 的中点,所以PE PC =12. (3)因为PD ⊥平面ABCD ,所以PD ⊥AD ,PD ⊥BD ,由(1)(2)知点E 到平面PBD 的距离等于12BC =3. 因为V 三棱锥E -PBD =V 三棱锥P -BDE =18,所以13×12×PD ×BD ×3=18,即PD =6. 又AD =BD =6,所以PA =62,PB =62,又AB =62,所以△PAB 是等边三角形,则S △PAB =18 3.设点D 到平面PAB 的距离为d ,因为V 三棱锥D -PAB =V 三棱锥P -ABD ,所以13×183×d =13×12×6×6×6,解得d =2 3. 所以点D 到平面PAB 的距离为2 3.5.(2019·福州模拟)如图,在多面体,ABCDEF 中,底面ABCD 是边长为2的正方形,四边形BDEF 是矩形,平面BDEF ⊥平面ABCD ,BF=3,G ,H 分别是CE ,CF 的中点.(1)求证:AC ⊥平面BDEF ;(2)求证:平面BDGH ∥平面AEF ;(3)求多面体ABCDEF 的体积.解:(1)证明:因为四边形ABCD是正方形,所以AC⊥BD.又平面BDEF⊥平面ABCD,平面BDEF∩平面ABCD=BD,所以AC⊥平面BDEF.(2)证明:在△CEF中,因为G,H分别是CE,CF的中点,所以GH∥EF.又GH⊄平面AEF,EF⊂平面AEF,所以GH∥平面AEF.设AC∩BD=O,连接OH,如图.在△ACF中,因为O,H分别为CA,CF的中点,所以OH∥AF.因为OH⊄平面AEF,AF⊂平面AEF,所以OH∥平面AEF.因为OH∩GH=H,OH,GH⊂平面BDGH,所以平面BDGH∥平面AEF.(3)由(1)得AC⊥平面BDEF.因为AO=2,矩形BDEF的面积S矩形BDEF=3×22=62,×AO=4.所以四棱锥A-BDEF的体积V1=13×S矩形BDEF同理,四棱锥C-BDEF的体积V2=4.所以多面体ABCDEF的体积V=V1+V2=8.。
《平行与垂直》教学设计《平行与垂直》教学设计(精选13篇)作为一无名无私奉献的教育工作者,通常需要准备好一份教学设计,教学设计要遵循教学过程的基本规律,选择教学目标,以解决教什么的问题。
我们应该怎么写教学设计呢?下面是店铺收集整理的《平行与垂直》教学设计,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。
《平行与垂直》教学设计篇1教学目标: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,初步感知垂线和平行线。
3、培养学生的空间观念及空间想象能力,引导学生具有合作探究的学习意识。
教学重点、难点:理解平行与垂直的概念。
教学过程:一、创设情境,引入新课谈话:今天与往日不同,因为我们班来了好多老师,让我们以热烈掌声欢迎他们。
(拍手,不小心手中的两支彩笔跌落在地。
) 哎呀,我的彩笔,我的两支彩笔掉地上了。
哎,你们猜猜这两支彩笔落在地上会是什么情况?一生试猜,举。
二、分类探究,掌握特征(一)、动手操作,探索关系1、师:下面,用两条线代表两支彩笔,将你猜想到的可能出现的情况用彩笔画在纸上,每张纸只能画一种情况。
(巡视)2、展示画法,一次分类a、师:刚才你们当中有代表性的作品贴在了黑板上,这么多画法,看的我眼花缭乱,你们能给它们分分类吗?为了叙述的方便,我们先给这些作品编上号。
b、师:现在请同学们认真观察、动脑思考,你准备按什么标准分类,分成几类。
生思考后两人一组讨论交流。
c、哪个小组说说你们的想法,其他小组要注意倾听。
(根据学生的回答重新黏贴)3、想象直线,二次分类a、师:同学们,生活中很多物体所表示的都是线段,如刚落地的彩笔,而今天,我们要研究的是直线,大家都知道,线段是直线的一部分,如果把两支彩笔想象成两条直线,又该如何分类呢?与刚才的线段分类一样吗?b、学生思考,并重新分类。
c、小结:那说明两条直线只有两种位置关系,不相交和相交。
现在,将你所画的想象成直线,是相交的举起来,是不相交的举起来。
四年级数学《平行与垂直》教案设计(优秀15篇)作为一位优秀的人民教师,时常需要编写教案,借助教案可以有效提升自己的教学能力。
来参考自己需要的教案吧!《垂直与平行》的教案1教学目标1、通过观察、操作等活动,帮助学生认识平行与垂直的概念,进一步引导学生在合作中理解平行与垂直的特点。
2、通过想象活动,培养学生空间观念和空间想象能力。
3、让学生在生活中体会学习数学的价值,激发学习数学的兴趣。
教学重点帮助学生建构平行与垂直的概念。
教学难点经历概念生成的过程,培养学生学习数学的能力。
教学具准备课件、白纸;直尺、三角板、量角器、记号笔。
教学流程教学流程一、画图引入师:请你闭上眼睛,想象一下,在一张纸上任意画两条直线,会有哪几种情况?师:现在把你想到的情况画在纸上。
(学生画图,老师巡视,画垂直的指导标上直角符号,找出典型作品6幅贴在黑板上)1 2 3 5 4 6师:为了方便后面的研究,给每一个图形编上号。
二、探究新知(一)图形分类,认识“平行”与“垂直”1、独立分类师:(课件出示)谁把研究建议读一读?研究建议:请你根据两条直线的位置关系把这些图形分类。
(用序号表示)(2)想一想:你为什么这样分类?师:要求明白了吗?独立完成在练习本上。
学生独立完成分类。
(师巡视了解分类情况)2、分层展示,交流中认识。
第一层:处理延长后相交。
师:(四类)把你的分类结果摆一摆、说一说分类理由。
1 2 3 5 4 6师:对于这样的分类,你有什么想法?或者是问题?(课件演示)你怎么知道这两条直线会相交?预设:两条直线之间的距离越来越窄。
师:看来两条直线相交与延长后相交,这样的两种位置关系可以分成同一类。
第二层:处理相交成直角师:谁还想谈谈自己的看法?(二类):相交成直角也是两条直线相交。
师:确实如此,两条直线相交成直角只是相交中的一种特殊情况。
第三层:分类认识“平行”与“垂直” 1 2 3 5 4 6师:怎样分类才合理呢?(正确):摆图片,说一说分类理由。
第02讲一向量法证明平行与垂直知识图谱-利用向量证明空间中的平行关系-利用向星证明空间中的垂直关系宜线的方向向量与直线的向量方程利用向量方法证明线面平行关系利用向星方法证明线线与面面的平行关系利用向星方法证明线线垂直平面的法向星利用向星方法证明线面垂直利用向量方法证明面面垂直第02讲-向量法证明平行与垂直错题回顾利用向量证明空间中的平行关系知识Si井一・直线的方向向量与直线的向量方程1.点的位置向量在空间中,我们取一定点0作为基点,那么空间中任意一点P的位置就可以用向量成来表示,我们把向量质称为点P的位置向量.2.直线的方向向量空间中任一直线I的位置可以由I上的一个定点A以及一个定方向确定,如图,点村是直线,上的一点,向量或表示直线[的方向向量,则对于直线[上任一点户,有步弟,这样点工和向量成,不仅可以确定直线,的位置,还可具体表示出/上的任意点;直线I上的向量S以及与3共线的向量叫做i的方向向量・3.直线I的向量方程直线上任意一点P定存在实数,,使得衣=龙①,①式可以看做直线[的参数方程,直线f的参数方程还可以作如下表示:对空间中任意一确定点。
,点户在直线[上的充要条件是存在唯一的实数,满足等式灵=鬲*②,如果在,上取后=株,则上式可以化为灸=扇以刀=函硕赤-&)=(1-!)宓H房①;①②③都叫做空间直线的向量参数方程.二•平面的法向量1.平面法向量的定义已知平面a,如果向量成的基线与平面a垂直,则向量成叫作平面”的法向量或者说向量成与平面a正交.2.平面法向量的性质(1)平面“上的一个法向量垂直于平面“共面的所有向量;(2)一个平面的法向量有无限多个,它们互相平行.三.用向量方法证明空间中的平行关系1.牺平行设直线4房的方向向量分别是',5,则要证明4"《或4与"重合,只需要证明加,即M疗.2.线面平行(1)设直线,的方向向量是a,平面。
的法向量是元,要证明〃r/,只需要证明Sz;=o;(2)根据线面平行的判定定理:如果直线(平面夕卜)与平面内的一条直线平行,那么这条直线与这个平面平行;所以,要证明2直线和一个平面平行,也可以在平面内找到一个向量与已知直线的方向向量是共线向量即可;(3)根据共面向量定理可知:如果一个向量和两个不共线的向量是共面向量,那么这个向量与这两个不共面向量确定的平面一定平行.已知两个不共线向量名逡与平面“共面,一条直线]的一个方向向量为亍,则由共面向量定理,可得E或[在位内9存在两个实数W,使土戒+>£.3平行(1借能求出平面s月的法向量元足,要证明耻,只需要证明河即可.(2)由面面平行的判定定理:要证明面面平行,只要转化为相应的线面平行、线线平行即可,已知两个不共线的向量相与与平面“共面,则由两平面平行的判定与性质,得。
第2讲空间中的平行与垂直高考定位 1.以几何体为载体考查空间点、线、面位置关系的判断,主要以选择题、填空题的形式出现,题目难度较小;2.以解答题的形式考查空间平行、垂直的证明,并与空间角的计算综合命题.真题感悟1.(2019·全国Ⅲ卷)如图,点N为正方形ABCD的中心,△ECD为正三角形,平面ECD⊥平面ABCD,M是线段ED的中点,则()A.BM=EN,且直线BM,EN是相交直线B.BM≠EN,且直线BM,EN是相交直线C.BM=EN,且直线BM,EN是异面直线D.BM≠EN,且直线BM,EN是异面直线解析连接BD,BE,∵点N是正方形ABCD的中心,∴点N在BD上,且BN=DN,∴BM,EN是△DBE的中线,∴BM,EN必相交.连接CM,设DE=a,则EC=DC=a,MC=32a,∵平面ECD ⊥平面ABCD ,且BC ⊥DC , ∴BC ⊥平面EDC , 则BD =2a ,BE =a 2+a 2=2a ,BM =⎝ ⎛⎭⎪⎫32a 2+a 2=72a ,又EN =⎝ ⎛⎭⎪⎫a 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫32a 2=a , 故BM ≠EN . 答案 B2.(2019·全国Ⅰ卷)已知∠ACB =90°,P 为平面ABC 外一点,PC =2,点P 到∠ACB 两边AC ,BC 的距离均为3,那么P 到平面ABC 的距离为________. 解析 如图,过点P 作PO ⊥平面ABC 于O ,则PO 为P 到平面ABC 的距离.再过O 作OE ⊥AC 于E ,OF ⊥BC 于F , 连接PC ,PE ,PF ,则PE ⊥AC ,PF ⊥BC . 所以PE =PF =3,所以OE =OF , 所以CO 为∠ACB 的平分线, 即∠ACO =45°.在Rt △PEC 中,PC =2,PE =3,所以CE =1, 所以OE =1,所以PO =PE 2-OE 2=(3)2-12= 2.答案23.(2020·全国Ⅲ卷)如图,在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,点E ,F 分别在棱DD 1,BB 1上,且2DE =ED 1,BF =2FB 1.证明:(1)当AB=BC时,EF⊥AC;(2)点C1在平面AEF内.证明(1)如图,连接BD,B1D1.因为AB=BC,所以四边形ABCD为正方形,故AC⊥BD.又因为BB1⊥平面ABCD,于是AC⊥BB1.又BD∩BB1=B,所以AC⊥平面BB1D1D.由于EF⊂平面BB1D1D,所以EF⊥AC.(2)如图,在棱AA1上取点G,使得AG=2GA1,连接GD1,FC1,FG.因为ED1=23DD1,AG=23AA1,DD1綊AA1,所以ED1綊AG,于是四边形ED1GA为平行四边形,故AE∥GD1.因为B1F=13BB1,A1G=13AA1,BB1綊AA1,所以B1FGA1是平行四边形,所以FG綊A1B1,所以FG綊C1D1,四边形FGD1C1为平行四边形,故GD1∥FC1.于是AE∥FC1.所以A,E,F,C1四点共面,即点C1在平面AEF内.4.(2019·全国Ⅰ卷)如图,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是菱形,AA1=4,AB =2,∠BAD=60°,E,M,N分别是BC,BB1,A1D的中点.(1)证明:MN∥平面C1DE;(2)求点C到平面C1DE的距离.(1)证明连接B1C,ME.因为M,E分别为BB1,BC的中点,所以ME∥B1C,且ME=12B1C.又因为N为A1D的中点,所以ND=12A1D.由题设知A1B1綊DC,可得B1C綊A1D,故ME綊ND,因此四边形MNDE为平行四边形,所以MN∥ED.又MN⊄平面C1DE,ED⊂平面C1DE,所以MN∥平面C1DE.(2)解过点C作C1E的垂线,垂足为H.由已知可得DE⊥BC,DE⊥C1C,又BC∩C1C=C,BC,C1C⊂平面C1CE,所以DE⊥平面C1CE,故DE⊥CH.又C1E∩DE=E,所以CH⊥平面C1DE,故CH的长即为点C到平面C1DE的距离.由已知可得CE=1,C1C=4,所以C1E=17,故CH=417 17.从而点C到平面C1DE的距离为41717.考点整合1.直线、平面平行的判定及其性质(1)线面平行的判定定理:a⊄α,b⊂α,a∥b⇒a∥α.(2)线面平行的性质定理:a∥α,a⊂β,α∩β=b⇒a∥b.(3)面面平行的判定定理:a⊂β,b⊂β,a∩b=P,a∥α,b∥α⇒α∥β.(4)面面平行的性质定理:α∥β,α∩γ=a,β∩γ=b⇒a∥b.2.直线、平面垂直的判定及其性质(1)线面垂直的判定定理:m⊂α,n⊂α,m∩n=P,l⊥m,l⊥n⇒l⊥α.(2)线面垂直的性质定理:a⊥α,b⊥α⇒a∥b.(3)面面垂直的判定定理:a⊂β,a⊥α⇒α⊥β.(4)面面垂直的性质定理:α⊥β,α∩β=l,a⊂α,a⊥l⇒a⊥β.热点一空间点、线、面位置关系【例1】(1)(2020·河南百校大联考)如图,正方体的底面与正四面体的底面在同一平面α上,且AB∥CD,若正方体的六个面所在的平面与直线CE,EF相交的平面个数分别记为m,n,则下列结论正确的是()A.m=nB.m=n+2C.m<nD.m+n<8(2)(2019·北京卷)已知l,m是平面α外的两条不同直线.给出下列三个论断:①l⊥m;②m∥α;③l⊥α.以其中的两个论断作为条件,余下的一个论断作为结论,写出一个正确的命题:________.解析(1)直线CE⊂平面ABPQ,从而CE∥平面A1B1P1Q1,易知CE与正方体的其余四个面所在平面均相交,则m=4.取CD的中点G,连接FG,EG.易证CD⊥平面EGF,又AB⊥平面BPP1B1,AB⊥平面AQQ1A1且AB∥CD,从而平面EGF∥平面BPP1B1∥平面AQQ1A1,∴EF∥平面BPP1B1,EF∥平面AQQ1A1,则EF与正方体其余四个面所在平面均相交,n=4,故m=n=4.(2)已知l,m是平面α外的两条不同直线,由①l⊥m与②m∥α,不能推出③l⊥α,因为l可能与α平行,或l与α相交但不垂直;由①l⊥m与③l⊥α能推出②m∥α;由②m∥α与③l⊥α可以推出①l⊥m.故正确的命题是②③⇒①或①③⇒②.答案(1)A(2)若m∥α,l⊥α,则l⊥m(或若l⊥m,l⊥α,则m∥α,答案不唯一)探究提高 1.判断空间位置关系命题的真假(1)借助空间线面平行、面面平行、线面垂直、面面垂直的判定定理和性质定理进行判断.(2)借助空间几何模型,如从长方体、四面体等模型中观察线面位置关系,结合有关定理,进行肯定或否定.2.两点注意:(1)平面几何中的结论不能完全引用到立体几何中;(2)当从正面入手较难时,可利用反证法,推出与题设或公认的结论相矛盾的命题,进而作出判断. 【训练1】(1)(2020·衡水中学调研)已知M是正方体ABCD-A1B1C1D1的棱DD1的中点,则下列是假命题的是()A.过点M有且只有一条直线与直线AB,B1C1都相交B.过点M有且只有一条直线与直线AB,B1C1都垂直C.过点M有且只有一个平面与直线AB,B1C1都相交D.过点M有且只有一个平面与直线AB,B1C1都平行(2)如图所示,在四棱锥P-ABCD中,△P AB与△PBC是正三角形,平面P AB⊥平面PBC,AC⊥BD,则下列结论不一定成立的是()A.BP⊥ACB.PD⊥平面ABCDC.AC⊥PDD.平面BDP⊥平面ABCD解析(1)在AB上取一点P,则平面PMC1与AB,B1C1都相交,这样的平面有无数个,因此C是假命题.(2)取BP的中点O,连接OA,OC,如图所示.则BP⊥OA,BP⊥OC,因为OA∩OC =O,所以BP⊥平面OAC,又AC⊂平面OAC,所以BP⊥AC,故选项A一定成立.由AC⊥BP,AC⊥BD,BP∩BD=B,∴AC⊥平面BDP,又PD⊂平面BDP,AC⊂平面ABCD.所以AC⊥PD,平面PBD⊥平面ABCD,故C,D一定正确.从条件不一定推出PD⊥平面ABCD,选B.答案(1)C(2)B热点二空间平行、垂直关系的证明【例2】(2019·北京卷)如图,在四棱锥P-ABCD中,P A⊥平面ABCD,底面ABCD 为菱形,E为CD的中点.(1)求证:BD⊥平面P AC;(2)若∠ABC=60°,求证:平面P AB⊥平面P AE;(3)棱PB上是否存在点F,使得CF∥平面P AE?说明理由.(1)证明因为P A⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD,所以P A⊥BD.因为底面ABCD为菱形,所以BD⊥AC.又P A∩AC=A,所以BD⊥平面P AC.(2)证明因为P A⊥平面ABCD,AE⊂平面ABCD,所以P A⊥AE.因为底面ABCD为菱形,∠ABC=60°,且E为CD的中点,所以AE⊥CD.又因为AB∥CD,所以AB⊥AE.又AB∩P A=A,所以AE⊥平面P AB.因为AE⊂平面P AE,所以平面P AB⊥平面P AE.(3)解棱PB上存在点F,使得CF∥平面P AE.理由如下:取PB的中点F,P A的中点G,连接CF,FG,EG,则FG∥AB,且FG=12AB.因为底面ABCD为菱形,且E为CD的中点,所以CE∥AB,且CE=12AB.所以FG∥CE,且FG=CE.所以四边形CEGF为平行四边形.所以CF∥EG.因为CF⊄平面P AE,EG⊂平面P AE,所以CF∥平面P AE.探究提高 1.利用综合法证明平行与垂直,关键是根据平行与垂直的判定定理及性质定理来确定有关的线与面,如果所给的图形中不存在这样的线与面,要充分利用几何性质和条件连接或添加相关的线与面.2.垂直、平行关系的证明,主要是运用转化与化归思想,完成线与线、线与面、面与面垂直与平行的转化.在论证过程中,不要忽视定理成立的条件,推理要严谨. 【训练2】(2020·石家庄调研)如图,在多面体ABCDPE中,四边形ABCD和CDPE 都是直角梯形,AB∥DC,PE∥DC,AD⊥DC,PD⊥平面ABCD,AB=PD=DA =2PE,CD=3PE,F是CE的中点.(1)求证:BF∥平面ADP;(2)已知O是BD的中点,求证:BD⊥平面AOF.证明(1)如图,取PD的中点为G,连接FG,AG,∵F是CE的中点,∴FG是梯形CDPE的中位线,∵CD=3PE,∴FG=2PE,FG∥CD,∵CD∥AB,AB=2PE,∴AB∥FG,AB=FG,即四边形ABFG是平行四边形,∴BF∥AG,又BF⊄平面ADP,AG⊂平面ADP,∴BF∥平面ADP.(2)延长AO交CD于M,连接BM,FM,∵BA⊥AD,CD⊥DA,AB=AD,O为BD的中点,∴ABMD是正方形,则BD⊥AM,MD=2PE.∴FM∥PD,∵PD⊥平面ABCD,∴FM⊥平面ABCD,∴FM⊥BD,∵AM∩FM=M,∴BD⊥平面AMF,∴BD⊥平面AOF.热点三平面图形中的折叠问题【例3】图①是由矩形ADEB,Rt△ABC和菱形BFGC组成的一个平面图形,其中AB=1,BE=BF=2,∠FBC=60°.将其沿AB,BC折起使得BE与BF重合,连接DG,如图②.(1)证明:图②中的A,C,G,D四点共面,且平面ABC⊥平面BCGE;(2)求图②中的四边形ACGD的面积.(1)证明由已知得AD∥BE,CG∥BE,所以AD∥CG,所以AD,CG确定一个平面,从而A,C,G,D四点共面.由已知得AB⊥BE,AB⊥BC,且BE∩BC=B,BE,BC⊂平面BCGE,所以AB⊥平面BCGE.又因为AB⊂平面ABC,所以平面ABC⊥平面BCGE.(2)解如图,取CG的中点M,连接EM,DM.因为AB∥DE,AB⊥平面BCGE,所以DE⊥平面BCGE,又CG、EM⊂平面BCGE,故DE⊥CG,DE⊥EM.由已知,四边形BCGE是菱形,且∠EBC=60°,得EM⊥CG,又DE∩EM=E,DE,EM⊂平面DEM,故CG⊥平面DEM.又DM⊂平面DEM,因此DM⊥CG.在Rt△DEM中,DE=1,EM=3,故DM=2.又CG=BF=2,所以四边形ACGD的面积为S=2×2=4.探究提高 1.解决与折叠有关问题的关键是找出折叠前后的变化量和不变量,一般情况下,折线同一侧的线段的长度是不变量,而位置关系往往会发生变化,抓住不变量是解决问题的突破口.2.在解决问题时,要综合考虑折叠前后的图形,既要分析折叠后的图形,也要分析折叠前的图形,善于将折叠后的量放在原平面图形中进行分析求解.【训练3】 如图1,在直角梯形 ABCD 中,AD ∥BC ,∠BAD =π2,AB =BC =12AD =a ,E 是AD 的中点,O 是AC 与BE 的交点.将△ABE 沿BE 折起到图2中△A 1BE 的位置,得到四棱锥A 1-BCDE .(1)证明:CD ⊥平面A 1OC ;(2)当平面A 1BE ⊥平面BCDE 时,四棱锥A 1-BCDE 的体积为362,求a 的值. (1)证明 在图1中,因为AB =BC =12AD =a ,E 是AD 的中点,∠BAD =π2,所以BE ⊥AC ,即在图2中,BE ⊥A 1O ,BE ⊥OC ,从而BE ⊥平面A 1OC . 又CD ∥BE ,所以CD ⊥平面A 1OC . (2)解 由已知,平面A 1BE ⊥平面BCDE , 又由(1)知,OA 1⊥BE ,所以A 1O ⊥平面BCDE , 即A 1O 是四棱锥A 1-BCDE 的高,由图1可知,A 1O =22AB =22a ,平行四边形BCDE 的面积S =BC ·AB =a 2, 从而四棱锥A 1-BCDE 的体积为 V =13×S ×A 1O =13×a 2×22a =26a 3, 由26a 3=362,得a =6.热点四 空间线面关系的开放性问题【例4】 (2020·九师联盟检测)如图,四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是边长为2的菱形,∠BAD =π3,△P AD 是等边三角形,F 为AD 的中点,PD ⊥BF .(1)求证:AD ⊥PB ;(2)若E 在线段BC 上,且EC =14BC ,能否在棱PC 上找到一点G ,使平面DEG ⊥平面ABCD ?若存在,求出三棱锥D -CEG 的体积;若不存在,请说明理由. (1)证明 ∵△P AD 是等边三角形,F 是AD 的中点,∴PF ⊥AD .∵底面ABCD 是菱形,∠BAD =π3,∴BF ⊥AD . 又PF ∩BF =F ,∴AD ⊥平面BFP . 由于PB ⊂平面BFP ,∴AD ⊥PB .(2)解 能在棱PC 上找到一点G ,使平面DEG ⊥平面ABCD . 由(1)知AD ⊥BF ,∵PD ⊥BF ,AD ∩PD =D , ∴BF ⊥平面P AD .又BF ⊂平面ABCD ,∴平面ABCD ⊥平面P AD ,又平面ABCD ∩平面P AD =AD ,且PF ⊥AD ,PF ⊂平面P AD ,∴PF ⊥平面ABCD . 连接CF 交DE 于点H ,过H 作HG ∥PF 交PC 于G , ∴GH ⊥平面ABCD .又GH ⊂平面DEG ,∴平面DEG ⊥平面ABCD . ∵AD ∥BC ,∴△DFH ∽△ECH , ∴CH HF =CE DF =12,∴CG GP =CH HF =12, ∴GH =13PF =33,∴V D -CEG =V G -CDE =13S △CDE ·GH=13×12DC·CE·sinπ3·GH=112.探究提高 1.求解探究性问题常假设题中的数学对象存在(或结论成立),然后在这个前提下进行逻辑推理,若能推导出与条件吻合的数据或事实,说明假设成立,并可进一步证明;若推导出与条件或实际情况相矛盾的结论,则说明假设不成立.2.解决空间线面关系的探究性问题,应从平面图形中的平行或垂直关系入手,把所探究的结论转化为平面图形中线线关系,从而确定探究的结果.【训练4】如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为直角梯形,∠ABC =∠BAD=90°,△PDC和△BDC均为等边三角形,且平面PDC⊥平面BDC.(1)在棱PB上是否存在点E,使得AE∥平面PDC?若存在,试确定点E的位置;若不存在,试说明理由;(2)若△PBC的面积为152,求四棱锥P-ABCD的体积.解(1)存在.当点E为棱PB的中点,使得AE∥平面PDC.理由如下:如图所示,取PB的中点E,连接AE,取PC的中点F,连接EF,DF,取BC的中点G,连接DG.因为△BCD是等边三角形,所以∠DGB=90°.因为∠ABC=∠BAD=90°,所以四边形ABGD为矩形,所以AD=BG=12BC,AD∥BC.因为EF为△BCP的中位线,所以EF =12BC ,且EF ∥BC ,故AD =EF ,且AD ∥EF , 所以四边形ADFE 是平行四边形,从而AE ∥DF , 又AE ⊄平面PDC ,DF ⊂平面PDC , 所以AE ∥平面PDC .(2)取CD 的中点M ,连接PM ,过点P 作PN ⊥BC 交BC 于点N ,连接MN ,如图所示.因为△PDC 为等边三角形,所以PM ⊥DC .因为PM ⊥DC ,平面PDC ⊥平面BDC ,平面PDC ∩平面BDC =DC ,PM ⊂平面PDC ,所以PM ⊥平面BCD ,则PM 为四棱锥P -ABCD 的高. 又BC ⊂平面BCD ,所以PM ⊥BC .因为PN ⊥BC ,PN ∩PM =P ,PN ⊂平面PMN ,PM ⊂平面PMN , 所以BC ⊥平面PMN .因为MN ⊂平面PMN ,所以MN ⊥BC . 由M 为DC 的中点,易知NC =14BC . 设BC =x ,则△PBC 的面积为x2·x 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫x 42=152,解得x =2,即BC =2,所以AD =1,AB =DG =PM = 3.故四棱锥P -ABCD 的体积为V =13×S 梯形ABCD ×PM =13×(1+2)×32×3=32.A 级 巩固提升一、选择题1.设α,β为两个平面,则α∥β的充要条件是( ) A.α内有无数条直线与β平行 B.α内有两条相交直线与β平行 C.α,β平行于同一条直线 D.α,β垂直于同一平面解析 若α∥β,则α内有无数条直线与β平行,当α内有无数条直线与β平行时,α与β可能相交;若α,β平行于同一条直线,则α与β可以平行也可以相交;若α,β垂直于同一个平面,则α与β可以平行也可以相交,故A,C,D中条件均不是α∥β的充要条件.根据两平面平行的判定定理知,若一个平面内有两条相交直线与另一个平面平行,则两平面平行,反之也成立.因此B中条件是α∥β的充要条件.答案 B2.(2020·东北三校一联)已知α,β是两个不同的平面,直线m⊂α,下列命题正确的是()A.若α⊥β,则m∥βB.若α⊥β,则m⊥βC.若m∥β,则α∥βD.若m⊥β,则α⊥β解析若m⊂α,α⊥β,则m∥β或m与β相交或m⊂β,所以A,B错误.若m⊂α,m∥β,则α∥β或α与β相交,所以C错误.由面面垂直的判定定理可知D正确.故选D.答案 D3.(2020·青岛质检)已知四棱锥P-ABCD的所有棱长均相等,点E,F分别在线段P A,PC上,且EF∥底面ABCD,则异面直线EF与PB所成角的大小为() A.30° B.45° C.60° D.90°解析连接AC,BD.设AC∩BD=O.因为EF⊂平面P AC,平面P AC∩平面ABCD =AC,且EF∥底面ABCD,所以EF∥AC.由四边形ABCD为菱形,得AC⊥BD.连接OP.因为O为AC的中点,P A=PC,所以PO⊥AC.又BD∩OP=O,所以AC⊥平面PBD,所以AC⊥PB.又EF∥AC,所以EF⊥PB,即异面直线EF与PB所成角的大小为90°.故选D.答案 D4.(多选题)(2020·济宁模拟)如图,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,E ,F ,G 分别为BC ,CC 1,BB 1的中点,则( )A.直线D 1D 与直线AF 垂直B.直线A 1G 与平面AEF 平行C.平面AEF 截正方体所得的截面面积为98D.点C 与点G 到平面AEF 的距离相等解析 连接AD 1,D 1F ,则AD 1∥EF ,平面AEF 即为平面AEFD 1.显然DD 1不垂直于平面AEFD 1,∴直线DD 1与直线AF 不垂直,故A 错误.∵A 1G ∥D 1F ,A 1G ⊄平面AEFD 1,∴A 1G ∥平面AEFD 1,即A 1G ∥平面AEF ,故B 正确.平面AEF 截正方体所得截面为等腰梯形AEFD 1,易知梯形AEFD 1的面积为12×⎝ ⎛⎭⎪⎫22+2×324=98,故C 正确.记点C 与点G 到平面AEF 的距离分别为h 1,h 2,∵V C -AEF =13·S △AEF ·h 1=V A -CEF =13×1×12×12×12=124,V G -AEF =13·S △AEF ·h 2=V A -GEF =13×1×12×1×12=112,∴h 1≠h 2,故D 错误.故选BC. 答案 BC5.(多选题)(2020·济南一模)如图,在棱长为1的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,P 为棱CC 1上的动点(点P 不与点C ,C 1重合),过点P 作平面α分别与棱BC ,CD 交于M ,N 两点,若CP =CM =CN ,则下列说法正确的是( )A.A 1C ⊥平面αB.存在点P ,使得AC 1∥平面αC.存在点P ,使得点A 1到平面α的距离为53D.用过点P ,M ,D 1的平面去截正方体,得到的截面一定是梯形解析 连接BC 1,BD ,DC 1,AD 1,D 1P .因为CM =CN ,CB =CD ,所以CM CB =CNCD ,所以MN ∥BD .又MN ⊄平面C 1BD ,BD ⊂平面C 1BD ,所以MN ∥平面C 1BD .同理可证MP ∥BC 1,MP ∥平面C 1BD .又MN ∩MP =M ,MN ,MP ⊂平面α,所以平面C 1BD ∥平面α.易证AC 1⊥平面C 1BD ,所以A 1C ⊥平面α,A 正确.又AC 1∩平面C 1BD =C 1,所以AC 1与平面α相交,不存在点P ,使得AC 1∥平面α,B 不正确.因为|A 1C |=12+12+12=3,所以点A 1到平面α的距离的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫|A 1C |2,|A 1C |,即⎝ ⎛⎭⎪⎫32,3.又32<53<3,所以存在点P ,使得点A 1到平面α的距离为53,C 正确.因为AD 1∥BC 1,所以MP ∥AD 1,所以用过点P ,M ,D 1的平面去截正方体得到的截面是四边形AD 1PM .又AD 1∥MP ,且AD 1≠MP ,所以截面为梯形,D 正确.故选ACD. 答案 ACD 二、填空题6.如图,在空间四边形ABCD 中,点M ∈AB ,点N ∈AD ,若AM MB =ANND ,则直线MN 与平面BDC 的位置关系是______.解析由AMMB=ANND,得MN∥BD.而BD⊂平面BDC,MN⊄平面BDC,所以MN∥平面BDC.答案平行7.(2020·衡水中学检测)已知圆锥的顶点为S,顶点S在底面的射影为O,轴截面SAB是边长为2的等边三角形,则该圆锥的侧面积为________,点D为母线SB 的中点,点C为弧AB的中点,则异面直线CD与OS所成角的正切值为________. 解析设该圆锥底面圆的半径为r,则2r=AB=2,即r=1,所以S圆锥侧=πr×SA =2π.如图,取OB的中点E,连接CD,DE,CE,OC,则DE∥OS,DE=12OS,即∠CDE(或其补角)为OS与CD所成的角.OS=AS sin 60°=3,∴DE=32,CE=OC2+OE2=52.因此tan∠CDE=CEDE=153.答案2π15 38.(2020·漳州适应性测试)已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为4,点P是AA1的中点,点M在侧面AA1B1B内,若D1M⊥CP,则△BCM面积的最小值为________. 解析如图,取AB的中点N,AD的中点Q,连接D1Q,QN,B1N,AC.由于CP 在面ABCD内的射影为AC,QN⊥AC,故QN⊥CP.因为CP在面ADD1A1内的射影为DP,D1Q⊥DP,所以D1Q⊥CP.故由QN⊥CP,D1Q⊥CP,D1Q∩QN=Q,得CP⊥平面D1QNB1.要使CP⊥D1M,必须点M在平面D1QNB1内,又点M在侧面AA1B1B内,所以点M在平面D1QNB1与平面AA1B1B的交线上,即M∈B1N.因为CB⊥平面ABB1A1,所以CB⊥BM,所以S△BCM=12×CB×BM.当BM⊥B1N 时,BM最小,此时,△BCM的面积最小.又BB1=4,BN=2,故B1N=2 5.由Rt△B1BN的面积可得BM=2×425=455,所以S△BCM=12×4×455=855.答案85 5三、解答题9.如图所示,AB为圆O的直径,点E,F在圆O上,AB∥EF,矩形ABCD所在平面和圆O所在平面垂直,已知AB=2,EF=1.(1)求证:平面DAF⊥平面CBF;(2)若BC=1,求四棱锥F-ABCD的体积.(1)证明因为AB为圆O的直径,点F在圆O上,所以AF⊥BF.又矩形ABCD所在平面和圆O所在平面垂直,且两平面的交线为AB,CB⊥AB,CB⊂平面ABCD,所以CB⊥圆O所在平面,所以AF⊥BC.又BC,BF为平面CBF内两条相交直线,所以AF⊥平面CBF.又AF⊂平面DAF,所以平面DAF⊥平面CBF.(2)解连接OE,OF,如图所示,因为AB =2,EF =1,AB ∥EF ,则四边形OEF A 为菱形,所以AF =OE =OA =1,所以AF =OA =OF =1,则△OAF 为等边三角形. 在等边三角形OAF 中,点F 到边OA 的距离为32.又矩形ABCD 所在平面和圆O 所在平面垂直,且两平面的交线为AB , 所以点F 到边OA 的距离即四棱锥F -ABCD 的高, 所以四棱锥F -ABCD 的高h =32. 又BC =1,所以矩形ABCD 的面积 S =AB ×BC =2×1=2.故V 四棱锥F -ABCD =13×2×32=33.10.如图,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 为矩形,平面P AD ⊥平面ABCD ,P A ⊥PD ,P A =PD ,E ,F 分别为AD ,PB 的中点.(1)求证:PE ⊥BC ;(2)求证:平面P AB ⊥平面PCD ; (3)求证:EF ∥平面PCD .证明 (1)因为P A =PD ,E 为AD 的中点, 所以PE ⊥AD .因为底面ABCD 为矩形, 所以BC ∥AD .所以PE ⊥BC .(2)因为底面ABCD 为矩形,所以AB ⊥AD . 又因为平面P AD ⊥平面ABCD ,平面P AD ∩平面ABCD =AD ,AB ⊂平面ABCD ,所以AB⊥平面P AD,且PD⊂平面P AD. 所以AB⊥PD.又因为P A⊥PD,且P A∩AB=A,所以PD⊥平面P AB.又PD⊂平面PCD,所以平面P AB⊥平面PCD.(3)如图,取PC中点G,连接FG,DG.因为F,G分别为PB,PC的中点,所以FG∥BC,FG=12BC.因为ABCD为矩形,且E为AD的中点,所以DE∥BC,DE=12BC.所以DE∥FG,且DE=FG.所以四边形DEFG为平行四边形.所以EF∥DG.又因为EF⊄平面PCD,DG⊂平面PCD,所以EF∥平面PCD.B级能力突破11.(多选题)(2020·东营质检)已知正方体ABCD-A1B1C1D1,过体对角线BD1作平面α交棱AA1于点E,交棱CC1于点F,则下列说法正确的是()A.平面α截正方体所得两部分的体积相等B.四边形BFD1E一定是平行四边形C.平面α与平面BB1D1D不可能垂直D.四边形BFD1E的面积有最大值解析由题意作出图形,如图.因为平面AA 1B 1B ∥平面DD 1C 1C ,平面α∩平面AA 1B 1B =BE ,平面α∩平面DD 1C 1C =D 1F ,所以BE ∥D 1F .同理可得D 1E ∥BF ,所以四边形BFD 1E 是平行四边形,B 正确.因为四边形BFD 1E 是平行四边形,所以BE =D 1F ,所以△ABE ≌△C 1D 1F ,所以AE =C 1F ,所以平面BFD 1E 分正方体为完全相同的两部分,A 正确.连接EF ,当E 是AA 1的中点,F 是CC 1的中点时,EF ⊥平面BB 1D 1D ,从而平面α与平面BB 1D 1D 垂直,C 错误.设正方体的棱长为1,AE =x (0≤x ≤1),则BE =1+x 2,D 1E =1+(1-x )2=x 2-2x +2,BD 1= 3.在△BED 1中,由余弦定理得cos ∠BED 1=D 1E 2+BE 2-BD 212D 1E ·BE =x 2-x x 2+1·x 2-2x +2,所以sin ∠BED 1=1-cos 2∠BED 1=1-(x 2-x )2(x 2+1)(x 2-2x +2)=2x 2-2x +2(x 2+1)(x 2-2x +2),所以S 四边形BED 1F =2S △BED 1=BE ·D 1E ·sin ∠BED 1=2x 2-2x +2=2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+32. 所以当x =0或x =1时,S 四边形BED 1F 取得最大值2,D 正确.故选ABD. 答案 ABD12.如图,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是菱形,∠DAB =30°,PD ⊥平面ABCD ,AD =2,点E 为AB 上一点,且AEAB =m ,点F 为PD 中点.(1)若m=12,证明:直线AF∥平面PEC;(2)是否存在一个常数m,使得平面PED⊥平面P AB?若存在,求出m的值;若不存在,说明理由.(1)证明如图作FM∥CD,交PC于点M,连接EM,因为点F为PD的中点,所以FM=12CD.因为m=12,所以AE=12AB=FM,又FM∥CD∥AE,所以四边形AEMF为平行四边形,所以AF∥EM,因为AF⊄平面PEC,EM⊂平面PEC,所以直线AF∥平面PEC.(2)解存在一个常数m=32,使得平面PED⊥平面P AB,理由如下:要使平面PED⊥平面P AB,只需AB⊥DE,因为AB=AD=2,∠DAB=30°,所以AE=AD cos 30°=3,又因为PD⊥平面ABCD,PD⊥AB,PD∩DE=D,所以AB⊥平面PDE,因为AB⊂平面P AB,所以平面PDE⊥平面P AB,所以m=AEAB=32.。