四川省成都市高中数学 第二章 点线面的位置关系 第8课时 空间几何中的角度计算与距离计算同步练习 新
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§2.1.1 平面学习目标1. 了解平面的描述性概念;2. 掌握平面的表示方法和基本画法;3. 掌握平面的基本性质;4. 能正确地用数学语言表示点、直线、平面以及它们之间的关系.学习过程一、课前准备(预习教材P40~ P43,找出疑惑之处)引入:平面是构成空间几何体的基本要素.那么什么是平面呢?平面如何表示呢?平面又有哪些性质呢?二、新课导学※探索新知探究1:平面的概念与表示问题:生活中哪些物体给人以平面形象?你觉得平面可以拉伸吗?平面有厚薄之分吗?新知1:平面(plane)是平的;平面是可以无限延展的;平面没有厚薄之分.问题:通常我们用一条线段表示直线,那你认为用什么图形表示平面比较合适呢?新知2:如上图,通常用平行四边形来表示平面.平面可以用希腊字母,,αβγ来表示,也可以用平行四边形的四个顶点来表示,还可以简单的用对角线的端点字母表示.如平面α,平面ABCD,平面AC等.规定:①画平行四边形,锐角画成45°,横边长等于其邻边长的2倍;②两个平面相交时,画出交线,被遮挡部分用虚线画出来;③用希腊字母表示平面时,字母标注在锐角内.问题:点动成线、线动成面.联系集合的观点,点和直线、平面的位置关系怎么表示?直线和平面呢?新知3:⑴点A 在平面α内,记作A α∈;点A 在平面α外,记作A α∉.⑵点P 在直线l 上,记作P l ∈,点P 在直线外,记作P l ∉.⑶直线l 上所有点都在平面α内,则直线l 在平面α内(平面α经过直线l ),记作l α⊂;否则直线就在平面外,记作l α⊄.探究2:平面的性质问题:直线l 与平面α有一个公共点P ,直线l 是否在平面α内?有两个公共点呢?新知4:公理1 如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内.用集合符号表示为:,,A l B l ∈∈且,A B l ααα∈∈⇒⊂问题:两点确定一直线,两点能确定一个平面吗?任意三点能确定一个平面吗?新知5:公理2 过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面. 如上图,三点确定平面ABC .问题:把三角板的一个角立在课桌面上,三角板所在平面与桌面所在平面是否只相交于点B ?为什么?新知6:公理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.如下图所示:平面α与平面β相交于直线l ,记作l αβ=.公理3用集合符号表示为,P a ∈且P β∈⇒l αβ=,且P l ∈※典型例题例1 如图,用符号表示下列图形中点、直线、平面之间的位置关系.例2 如图在正方体''''下列命题是否正确,并说明理由:⑴直线AC在平面ABCD内;⑵设上下底面中心为,O O',则平面AA C C''与平面BB'D D'的交线为OO';⑶点,,A O C'可以确定一平面;⑷平面AB C''与平面AC D'重合.※动手试试练用符号表示下列语句,并画出相应的图形:⑴点A在平面α内,但点B在平面α外;⑵直线a经过平面α外的一点M;⑶直线a既在平面α内,又在平面β内.三、总结提升※学习小结1. 平面的特征、画法、表示;2. 平面的基本性质(三个公理);3. 用符号表示点、线、面的关系.※知识拓展平面的三个性质是公理(不需要证明,直接可以用),是用公理化方法证明命题的基础.O'O B'C'D'A'DCBA其中公理1可以用来判断直线或者点是否在平面内;公理2用来确定一个平面,判断两平面重合,或者证明点、线共面;公理3用来判断两个平面相交,证明点共线或者线共点的问题.※自我评价你完成本节导学案的情况为().A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※当堂检测(时量:5分钟满分:10分)计分:1. 下面说法正确的是().①平面ABCD的面积为210cm②100个平面重合比50个平面重合厚③空间图形中虚线都是辅助线④平面不一定用平行四边形表示.A.①B.②C.③D.④2. 下列结论正确的是().①经过一条直线和这条直线外一点可以确定一个平面②经过两条相交直线,可以确定一个平面③经过两条平行直线,可以确定一个平面④经过空间任意三点可以确定一个平面A.1个B.2个C.3个D.4个3.A.在直线DB上B.在直线AB上C.在直线CB上D.都不对4. 直线12,l l相交于点P,并且分别与平面 相交于点,A B两点,用符号表示为____________________.5. 两个平面不重合,在一个面内取4点,另一个面内取3点,这些点最多能够确定平面_______个.1. 画出满足下列条件的图形:⑴三个平面:一个水平,一个竖直,一个倾斜;⑵ ,,,l AB CD αβαβ=⊂⊂AB ∥l ,CD ∥l .2.如图在正方体中,A 是顶点,,B C 都是棱的中点,请作出经过,,A B C 三点的平面与正方体的截面.§2.1.2空间直线与直线之间的位置关系学习目标1. 正确理解异面直线的定义;2. 会判断空间两条直线的位置关系;3. 掌握平行公理及空间等角定理的内容和应用;4. 会求异面直线所成角的大小.学习过程一、课前准备(预习教材P 44~ P 47,找出疑惑之处) 复习1:平面的特点是______、 _______ 、_______.复习2:平面性质(三公理) 公理1___________________________________; 公理2___________________________________;公理3___________________________________.二、新课导学 ※ 探索新知探究1:异面直线及直线间的位置关系 问题:平面内两条直线要么平行要么相交(重合不考虑),空间两条直线呢?观察:如图在长方体中,直线A B '与CC '的位置关系如何?结论:直线A B '与CC '既不相交,也不平行.新知1:像直线A B '与CC '这样不同在任何一个平面内的两条直线叫做异面直线(skew lines).试试:请在上图的长方体中,再找出3对异面直线.问题:作图时,怎样才能表示两条直线是异面的?新知2:异面直线的画法有如下几种(,a b 异面):试试:请你归纳出空间直线的位置关系.探究2:平行公理及空间等角定理问题:平面内若两条直线都和第三条直线平行,则这两条直线互相平行,空间是否有类似规律?观察:如图2-1,在长方体中,直线C D ''∥A B '',AB ∥A B '',那么直线AB 与C D ''平行吗?图2-1新知3: 公理4 (平行公理)平行于同一条直线的两条直线互相平行.问题:平面上,如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,则这两个角相等或者互补,空间是否有类似结论?观察:在图2-1中,ADC ∠与A D C '''∠,ADC ∠与A B C '''∠的两边分别对应平行,这两组角的大小关系如何?baαbaα βαab新知4: 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.探究3:异面直线所成的角问题:平面内两条直线的夹角是如何定义的?想一想异面直线所成的角该怎么定义?图2-2新知5: 如图2-2,已知两条异面直线,a b,经过空间任一点O作直线a'∥a,b'∥b,把a'与b'所成的锐角(或直角)叫做异面直线,a b 所成的角(夹角).如果两条异面直线所成的角是直角,就说这两条直线互相垂直,记作a b⊥.反思:思考下列问题.⑴作异面直线夹角时,夹角的大小与点O的位置有关吗?点O的位置怎样取才比较简便?⑵异面直线所成的角的范围是多少?⑶两条互相垂直的直线一定在同一平面上吗?⑷异面直线的夹角是通过什么样的方法作出来的?它体现了什么样的数学思想?※典型例题例1 如图2-3,,,,E F G H分别为空间四边形ABCD各边,,,AB BC CD DA的中点,若对角线2,BD=4AC=,则22EG HF+的值为多少?(性质:平行四边形的对角线的平方和等于四条边的平方和).图2-3例2 如图2-4,在正方体中,求下列异面直线所成的角.⑴BA'和CC'⑵B D''和C A'图2-4※动手试试练正方体ABCD A B C D''''-的棱长为a,求异面直线AC与A D''所成的角.三、总结提升※学习小结1. 异面直线的定义、夹角的定义及求法;2. 空间直线的位置关系;3. 平行公理及空间等角定理.※知识拓展异面直线的判定定理:过平面外一点与平面内一点的直线,和平面内不经过该点的直线是异面直线.如图,,,,a A B B aααα⊂∉∈∉,则直线AB与直线α是异面直线.学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为().A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※当堂检测(时量:5分钟满分:10分)计分:1. ,,a b c为三条直线,如果,a cb c⊥⊥,则,a b 的位置关系必定是().A.相交B.平行C.异面D.以上答案都不对2. 已知,a b是异面直线,直线c平行于直线a,那么c与b().A.一定是异面直线B.一定是相交直线C.不可能是平行直线D.不可能是相交直线 3. 已知l αβ=,,a b αβ⊂⊂,且,a b 是异面直线,那么直线l ( ). A.至多与,a b 中的一条相交B.至少与,a b 中的一条相交C.与,a b 都相交D.至少与,a b 中的一条平行4. 正方体ABCD A B C D ''''-的十二条棱中,与直线AC '是异面直线关系的有___________条.5.长方体1111ABCD A B C D -中,3AB =,2,BC =1AA=1,异面直线AC 与11A D 所成角的余弦值是______.课后作业1. 已知,E E '是正方体AC '棱AD ,A D ''的中点,求证:CEB C E B '''∠=∠.2. 如图2-5,在三棱锥P ABC -中,PA BC ⊥,E 、F 分别是PC 和AB 上的点,且32PE AF EC FB ==,设EF 与PA 、BC 所成的角分别为,αβ, 求证:90αβ+=°.图2-5§2.1.3空间直线与平面之间的位置关系§2.1.4平面与平面之间的位置关系学习目标1. 掌握直线与平面之间的位置关系,理解直线在平面外的概念,会判断直线与平面的位置关系;2. 掌握两平面之间的位置关系,会画相交平面的图形.学习过程一、课前准备(预习教材P48~ P50,找出疑惑之处)复习1:空间任意两条直线的位置关系有_______、_______、_______三种.复习2:异面直线是指________________________的两条直线,它们的夹角可以通过______________ 的方式作出,其范围是___________.复习3:平行公理:__________________________________________;空间等角定理:__________________________________________________ _____.二、新课导学※探索新知探究1:空间直线与平面的位置关系问题:用铅笔表示一条直线,作业本表示一个平面,你试着比画,它们之间有几种位置关系?观察:如图3-1,直线A B 与长方体的六个面有几种位置关系?图3-1新知1:直线与平面位置关系只有三种:⑴直线在平面内——⑵直线与平面相交——⑶直线与平面平行——其中,⑵、⑶两种情况统称为直线在平面外.反思:⑴从交点个数方面来分析,上述三种关系对应的交点有多少个?请把结果写在新知1的——符号后面⑵请你试着把上述三种关系用图形表示出来,并想想用符号语言该怎么描述.探究2:平面与平面的位置关系问题:平面与平面的位置关系有几种?你试着拿两个作业本比画比画.观察:还是在长方体中,如图3-2,你看看它的六个面两两之间的位置关系有几种?图3-2新知2:两个平面的位置关系只有两种:⑴两个平面平行——没有公共点⑵两个平面相交——有一条公共直线试试:请你试着把平面的两种关系用图形以及符号语言表示出来.※典型例题例1 下列命题中正确的个数是()①若直线l上有无数个点不在平面α内,则l ∥α.②若直线l与平面α平行,则l与平面α内的任意一条直线都平行.③如果两条平行直线中的一条与一个平面平行,那么另一条也与这个平面平行.④若直线l与平面α平行,则l与平面α内的任意一条直线都没有公共点.A.0B.1C.2D.3例 2 已知平面,αβ,直线,a b,且α∥β,aα⊂,bβ⊂,则直线a与直线b具有怎样的位置关系?※动手试试练 1. 若直线a不平行于平面α,且aα⊄,则下列结论成立的是()A.α内的所有直线与a异面B.α内不存在与a平行的直线C.α内存在唯一的直线与a平行D.α内的直线与a都相交.练2. 已知,,a b c为三条不重合的直线,,,αβγ为三个不重合的平面:①a∥c,b∥c⇒a∥b;②a∥γ,b∥γ⇒a∥b;③a∥c,c∥α⇒a∥α;④a∥γ,a∥αα⇒∥γ;⑤aα⊄,bα⊂,a∥b⇒a∥α.其中正确的命题是()A.①⑤B.①②C.②④D.③⑤三、总结提升※学习小结1. 直线与平面、平面与平面的位置关系;2. 位置关系用图形语言、符号语言如何表示;3. 长方体作为模型研究空间问题的重要性.※知识拓展求类似确定空间的部分、平面的个数、交线的条数、交点的个数问题,都应对相应的点、线、面的位置关系进行分类讨论,做到不重不漏.分类讨论是数学中常用的重要数学思想方法,可以使问题化难为易、化繁为简.※自我评价你完成本节导学案的情况为().A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※当堂检测(时量:5分钟满分:10分)计分:1. 直线l在平面α外,则().A.l∥αB.l与α至少有一个公共点C.l Aα= D.l与α至多有一个公共点2. 已知a∥α,bα⊂,则().A.a∥bB.a和b相交C.a和b异面D.a与b平行或异面3. 四棱柱的的六个面中,平行平面有().A.1对B.1对或2对C.1对或2对或3对D.0对或1对或2对或3对4. 过直线外一点与这条直线平行的直线有____条;过直线外一点与这条直线平行的平面有____个.5. 若在两个平面内各有一条直线,且这两条直线互相平行,那么这两个平面的位置关系一定是______.1. 已知直线,a b及平面α满足: a∥α,b∥α,则直线,a b的位置关系如何?画图表示.2. 两个不重合的平面,可以将空间划为几个部分?三个呢?试画图加以说明.§2.1 空间点、直线、平面之间的位置关系(练习)1. 理解和掌握平面的性质定理,能合理运用;2. 掌握直线与直线、直线与平面、平面与平面的位置关系;3. 会判断异面直线,掌握异面直线的求法;4. 会用图形语言、符号语言表示点、线、面的位置关系.一、课前准备(预习教材P40~ P50,找出疑惑之处)复习1:概念与性质⑴平面的特征和平面的性质(三个公理);⑵平行公理、等角定理;⑶直线与直线的位置关系⎧⎪⎨⎪⎩平行相交异面⑷直线与平面的位置关系⎧⎪⎨⎪⎩在平面内相交平行⑸平面与平面的位置关系⎧⎨⎩平行相交复习2:异面直线夹角的求法:平移线段作角,解三角形求角.复习3:图形语言、符号语言表示点、线、面的位置关系⑴点与线、点与面的关系;⑵线与线、线与面的关系; ⑶面与面的关系.二、新课导学 ※ 典型例题例 1 如图4-1,ABC ∆在平面α外,AB P α=,BCQ α=,AC R α=,求证:P ,Q ,R 三点共线.图4-1小结:证明点共线的基本方法有两种 ⑴找出两个面的交线,证明若干点都是这两个平面的公共点,由公理3可推知这些点都在交线上,即证若干点共线.⑵选择其中两点确定一条直线,证明另外一些点也都在这条直线上.例2 如图4-2,空间四边形ABCD 中,E ,F 分别是AB 和CB 上的点,G ,H 分别是CD 和AD上的点,且EH FG 与相交于点K .求证:EH ,BD ,FG 三条直线相交于同一点.图4-2小结:证明三线共点的基本方法为:先确定待证的三线中的两条相交于一点,再证明此点是二直线所在平面的公共点,第三条直线是两个平面的交线,由公理3得证这三线共点.例 3 如图4-3,如果两条异面直线称作“一对”,那么在正方体的12条棱中,共有异面直线多少对?图4-3反思:分析清楚几何特点是避免重复计数的关键,计数问题必须避免盲目乱数,分类时要不重不漏.※动手试试练1. 如图4-4,是正方体的平面展开图,图4-4则在这个正方体中:①BM与ED平行②CN与BE是异面直线③CN与BM成60°角④DM与BN是异面直线其中正确命题的序号是()A.①②③B.②④C.③④D.②③④练2. 如图4-5,在正方体中,E,F分别为AB、AA'的中点,求证:CE,D F',DA三线交于一点.图4-5练 3. 由一条直线和这条直线外不共线的三点,能确定平面的个数为多少?小结:分类讨论的数学思想三、总结提升※学习小结1. 平面及平面基本性质的应用;2. 点、线、面的位置关系;3. 异面直线的判定及夹角问题.※知识拓展异面直线的判定方法:①定义法:利用异面直线的定义,说明两直线不平行,也不相交,即不可能在同一个平面内.②定理法:利用异面直线的判定定理说明.③反证法(常用):假设两条直线不异面,则它们一定共面,即这两条直线可能相交,也可能平行,然后根据题设条件推出矛盾.※自我评价你完成本节导学案的情况为().A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※当堂检测(时量:5分钟满分:10分)计分:1. 直线1l∥2l,在1l上取3个点,在2l上取2个点,由这5个点确定的平面个数为().A.1个B.3个C.6个D.9个2. 下列推理错误的是().A.A l∈,Aα∈,B l∈,Bα∈lα⇒⊂B.Aα∈,Aβ∈,Bα∈,Bβ∈ABαβ⇒=C.lα⊄,A l Aα∈⇒∉D.A,B,Cα∈, A,B,Cβ∈,且A,B,C 不共线αβ⇒与重合3. a,b是异面直线,b,c是异面直线,则a,c的位置关系是().A.相交、平行或异面B.相交或平行C.异面D.平行或异面4. 若一条直线与两个平行平面中的一个平面平行,则它与另一平面____________.5. 垂直于同一条直线的两条直线位置关系是__________________;两条平行直线中的一条与某一条直线垂直,则另一条和这条直线______.课后作业1. 如图4-6,在正方体中M ,N 分别是AB 和DD '的中点,求异面直线B M '与CN 所成的角.图4-62. 如图4-7,已知不共面的直线a ,b ,c 相交于O 点,M ,P 点是直线α上两点,N ,Q 分别是直线b ,c 上一点.求证:MN 和PQ 是异面直线.图4-7§2.2.1 直线与平面平行的判定学习目标1. 通过生活中的实际情况,建立几何模型,了解直线与平面平行的背景;2. 理解和掌握直线与平面平行的判定定理,并会用其证明线面平行.学习过程一、课前准备(预习教材P 54~ P 55,找出疑惑之处)复习:直线与平面的位置关系有______________,_______________,_________________.讨论:直线和平面的位置关系中,平行是最重要的关系之一,那么如何判定直线和平面是平行的呢?根据定义好判断吗?二、新课导学※ 探索新知QPNMOcba探究1:直线与平面平行的背景分析实例1:如图5-1,一面墙上有一扇门,门扇的两边是平行的.当门扇绕着墙上的一边转动时,观察门扇转动的一边l与墙所在的平面位置关系如何?图5-1实例2:如图5-2,将一本书平放在桌面上,翻动书的封面,观察封面边缘所在直线l与桌面所在的平面具有怎样的位置关系?图5-2结论:上述两个问题中的直线l与对应平面都是平行的.探究2:直线与平面平行的判定定理问题:探究1两个实例中的直线l为什么会和对应的平面平行呢?你能猜想出什么结论吗?能作图把这一结论表示出来吗?新知:直线与平面平行的判定定理定理:平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行. 如图5-3所示,a∥ .图5-3反思:思考下列问题⑴用符号语言如何表示上述定理;⑵上述定理的实质是什么?它体现了什么数学思想?⑶如果要证明这个定理,该如何证明呢?※典型例题例 1 有一块木料如图5-4所示,P为平面BCEF内一点,要求过点P在平面BCEF内作一条直线与平面ABCD平行,应该如何画线?图5-4例2 如图5-5,空间四边形ABCD中,,E F分别是,AB AD的中点,求证:EF∥平面BCD.图5-5※动手试试练1. 正方形ABCD与正方形ABEF交于AB,M和N分别为AC和BF上的点,且AM FN=,如图5-6所示.求证:MN∥平面BEC.图5-6练2. 已知ABC∆,,D E分别为,AC AB的中点,沿DE将ADE∆折起,使A到A'的位置,设M 是A B'的中点,求证:ME∥平面A CD'.三、总结提升NMFEDCBA※学习小结1. 直线与平面平行判定定理及其应用,其核心是线线平行⇒线面平行;2. 转化思想的运用:空间问题转化为平面问题.※知识拓展判定直线与平面平行通常有三种方法:⑴利用定义:证明直线与平面没有公共点.但直接证明是困难的,往往借助于反正法来证明.⑵利用判定定理,其关键是证明线线平行.证明线线平行可利用平行公理、中位线、比例线段等等.⑶利用平面与平面平行的性质.(后面将会学习到)※自我评价你完成本节导学案的情况为(). A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差※当堂检测(时量:5分钟满分:10分)计分:1. 若直线与平面平行,则这条直线与这个平面内的().A.一条直线不相交B.两条直线不相交C.任意一条直线都不相交D.无数条直线不相交2. 下列结论正确的是().A.平行于同一平面的两直线平行B.直线l与平面α不相交,则l∥平面αC.,A B是平面α外两点,,C D是平面α内两点,若AC BD=,则AB∥平面αD.同时与两条异面直线平行的平面有无数个3. 如果AB、BC、CD是不在同一平面内的三条线段,则经过它们中点的平面和直线AC的位置关系是( ).A.平行B.相交C.AC 在此平面内D.平行或相交4. 在正方体1111ABCD A B C D -的六个面和六个对角面中,与棱AB 平行的面有________个.5. 若直线,a b 相交,且a ∥α,则b 与平面α的位置关系是_____________.课后作业1. 如图5-7,在正方体中,E 为1DD 的中点,判断1BD 与平面AEC 的位置关系,并说明理由.图5-72. 如图5-8,在空间四边形ABCD 中,P 、Q 分别是ABC ∆和BCD ∆的重心.求证:PQ ∥平面ACD .图5-8§2.2. 2 平面与平面平行的判定学习目标1. 能借助于长方体模型讨论直线与平面、平面与平面的平行问题; 2. 理解和掌握两个平面平行的判定定理及其运用;3. 进一步体会转化的数学思想.学习过程一、课前准备(预习教材P 56~ P 57,找出疑惑之处) 复习1:直线与平面平行的判定定理是______________________________________________________.复习2:两个平面的位置关系有___种,分别为_______和_______.讨论:两个平面平行的定义是两个平面没有公共点,怎样证明两个平面没有公共点呢?你觉得好证吗?二、新课导学※探索新知探究:两个平面平行的判定定理问题1:平面可以看作是由直线构成的.若一平面内的所有直线都与另一个平面平行,则这两个平面平行吗?由此你可以得到什么结论?结论:两个平面平行的问题可以转化为一个平面内的直线与另一个平面平行的问题.问题2:一个平面内所有直线都平行于另外一个平面好证明吗?能否只证明一个平面内若干条直线和另外一个平面平行,那么这两个平面就平行呢?试试:在长方体中,回答下列问题⑴如图6-1,AA AA B B'''⊂面,AA'∥面BB C C'',则面AA B B''∥面BB C C''吗?图6-1⑵如图6-2,AA'∥EF,AA'∥DCC D''面,EF ∥DCC D''面,则A ADD''面∥DCC D''面吗?图6-2⑶如图6-3,直线A C''和B D''相交,且A C''、B D''都和平面ABCD平行(为什么),则平面A BC D''''∥平面ABCD吗?图6-3反思:由以上3个问题,你得到了什么结论?新知:两个平面平行的判定定理一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行.如图6-4所示,α∥β.图6-4反思:⑴定理的实质是什么?⑵用符号语言把定理表示出来.⑶如果要证明定理,该怎么证明呢?※典型例题例1 已知正方体1111ABCD A B C D-,如图6-5,求证:平面11AB D∥1CB D.图6-5例2 如图6-6,已知,a b是两条异面直线,平面α过a,与b平行,平面β过b,与a平行,求证:平面α∥平面β图6-6βαba小结:证明面面平行,只需证明线线平行,而且这两条直线必须是相交直线.※ 动手试试练. 如图6-7,正方体中,,,,M N E F 分别是棱A B '',A D '',BC '',CD ''的中点,求证:平面AMN∥平面EFDB .图6-7三、总结提升 ※ 学习小结1. 平面与平面平行的判定定理及应用;2. 转化思想的运用.※ 知识拓展判定平面与平面平行通常有5种方法⑴根据两平面平行的定义(常用反证法);⑵根据两平面平行的判定定理;⑶垂直于同一条直线的两个平面平行(以后学习);⑷两个平面同时平行于第三个平面,则这两个平面平行(平行的传递性); ⑸一个平面内的两条相交直线分别平行于另外一个平面内的两条直线,则这两个平面平行(判定定理的推论).※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为( ).A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※ 当堂检测(时量:5分钟 满分:10分)计分:1. 平面α与平面β平行的条件可以是( ).A.α内有无穷多条直线都与β平行B.直线a与,αβ都平行,且不在α和β内C.直线aα⊂,直线bβ⊂,且a∥β,b∥αD.α内的任何直线都与β平行2. 经过平面α外的一条直线a且与平面α平行的平面().A.有且只有一个B.不存在C.至多有一个D.至少有一个3. 设有不同的直线,a b,及不同的平面α、β,给出的三个命题中正确命题的个数是().①若a∥α,b∥α,则a∥b②若a∥α,α∥β,则a∥β③若,aαα⊂∥β,则a∥β.A.0个B.1个C.2个D.3个4. 如果两个平面分别经过两条平行线中的一条,则这两个平面的位置关系是________________.5. 若两个平面都平行于两条异面直线中的每一条,则这两平面的位置关系是_______________.课后作业1.如图6-8,在几何体ABC A B C'''-中,1∠+ 2180∠=°,34180∠+∠=°,求证:平面ABC ∥平面A B C'''.图6-82. 如图6-9,A'、B'、C'分别是PBC∆、PCA∆、PAB∆的重心.求证:面A B C'''∥ABC面.图6-9§2.2.3 直线与平面平行的性质学习目标1. 掌握直线和平面平行的性质定理;2. 能灵活运用线面平行的判定定理和性质定理,掌握“线线”“线面”平行的转化.学习过程一、课前准备(预习教材P58~ P60,找出疑惑之处)复习1:两个平面平行的判定定理是_________________________________________________;它的实质是由__________平行推出__________平行.复习2:直线与平面平行的判定定理是________________________________________________.讨论:如果直线a与平面α平行,那么a和平面α内的直线具有什么样的关系呢?二、新课导学※探索新知探究:直线与平面平行的性质定理问题1:如图7-1,直线a与平面α平行.请在图中的平面α内画出一条和直线a平行的直线b.图7-1问题2:我们知道两条平行线可以确定一个平面(为什么?),请在图7-1中把直线,a b确定的平面画出来,并且表示为β.问题3:在你画出的图中,平面β是经过直线,a b的平面,显然它和平面α是相交的,并且直线b是这两个平面的交线,而直线a和b 又是平行的.因此,你能得到什么结论?请把它用符号语言写在下面.问题4:在图7-2中过直线a再画另外一个平。
1.2点、线、面之间的位置关系考纲要求:①理解空间直线、平面位置关系的定义,并了解如下可以作为推理依据的公理和定理.◆公理1:如果一条直线上的两点在一个平面内,这条直线上所有的点在此平面内.◆公理2:过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面.◆公理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.◆公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行.◆定理:空间中如果一个角的两边与另一个角的两边分别平行,那么这两个角相等或互补.②以立体几何的上述定义、公理和定理为出发点,认识和理解空间中线面平行、垂直的有关性质与判定.理解以下判定定理.◆如果平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,那么该直线与此平面平行.◆如果一个平面内的两条相交直线与另一个平面都平行,那么这两个平面平行.◆如果一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,那么该直线与此平面垂直.◆如果一个平面经过另一个平面的垂线,那么这两个平面互相垂直.理解以下性质定理,并能够证明.◆如果一条直线与一个平面平行,经过该直线的任一个平面与此平面相交,那么这条直线就和交线平行.◆如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线相互平行.◆垂直于同一个平面的两条直线平行.◆如果两个平面垂直,那么一个平面内垂直于它们交线的直线于另一个平面垂直.③能运用公理、定理和已获得的结论证明一些空间位置关系的简单命题.1.2.1 平面的基本性质重难点:理解平面的概念及表示,掌握平面的基本性质并注意他们的条件、结论、作用、图形语言及符号语言.经典例题:如图,设E,F,G,H,P,Q分别是正方体ABCD-A1B1C1D1所在棱上的中点,求证:E,F,G,H,P,Q共面.当堂练习:1.下面给出四个命题:①一个平面长4m, 宽2m; ②2个平面重叠在一起比一个平面厚; ③一个平面的面积是25m2; ④一条直线的长度比一个平面的长度大, 其中正确命题的个数是()A.0 B.1 C.2 D.32.若点N在直线a上,直线a又在平面内,则点N,直线a与平面之间的关系可记作()A.N B.N C.N D.N3.空间不共线的四点,可以确定平面的个数为()A.0B.1C.1或4D.无法确定4.空间四点A,B,C,D共面但不共线,则下面结论成立的是()A.四点中必有三点共线B.四点中必有三点不共线C.AB,BC,CD,DA四条直线中总有两条平行D.直线AB与CD必相交5.空间不重合的三个平面可以把空间分成()A.4或6或7个部分B.4或6或7或8个部分C.4或7或8个部分D.6或7或8个部分6.下列说法正确的是()①一条直线上有一个点在平面内, 则这条直线上所有的点在这平面内; ②一条直线上有两点在一个平面内, 则这条直线在这个平面内; ③若线段AB, 则线段AB延长线上的任何一点一点必在平面内; ④一条射线上有两点在一个平面内, 则这条射线上所有的点都在这个平面内.A.①②③B.②③④C.③④D.②③7.空间三条直线交于同一点,它们确定平面的个数为n,则n的可能取值为()A.1 B.1或3 C.1或2或3 D.1或48.如果那么下列关系成立的是()A.B.C.D.9.空间中交于一点的四条直线最多可确定平面的个数为()A.7个B.6个C.5个D.4个10.两个平面重合的条件是它们的公共部分有()A.两个公共点B.三个公共点C.四个公共点D.两条平行直线11.一条直线和直线外的三点所能确定的平面的个数是()A.1或3个B.1或4个C.1个、3个或4个D.1个、2个或4个12.三条直线两两相交,可以确定平面的个数是()A.1个B.1个或2个C.1个或3个D.3个13.空间四边形ABCD各边AB、BC、CD、DA上分别取E、F、G、H四点,如果EF GH=P,则点P()A.一定在直线BD上B.一定在直线AC上C.在直线AC或BD上D.不在直线AC上也不在直线BD上14.设平面与平面交于直线, 直线, 直线,, 则M_______.15.直线AB、AD,直线CB、CD,点E AB,点F BC,点G CD,点H DA,若直线HE直线FG=M,则点M必在直线___________上.16.如图,在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别为AA1、C1D1的中点,过D、M、N三点的平面与直线A1B1交于点P,则线段PB1的长为_______________.17.如图, 正方体ABCD-A1B1C1D1中,对角线BD1与过A1、D、C1的平面交于点M,则BM:MD1=________________.18.如图,E、F、G、H分别是空间四边形AB、BC、CD、DA上的点,且EH与FG交于点O.求证:B、D、O三点共线.19.证明梯形是平面图形.20.已知: 直线, 且直线与a, b, c都相交.求证: 直线共面.21.在正方体ABCD-A1B1C1D1中, 直线A1C交平面ABC1D1于点M , 试作出点M 的位置.参考答案:经典例题:证明:连接EF,QG,E,F,Q,G分别是A1D1,D1C1,A1A,C1C的中点,EF||A1C1||QG, 同理FG||EP,设E,F,G,Q确定平面,F,G,E,P确定平面,由于都经过不共线的三点E,F,G,故重合,即E,F,G,P,Q五点共面,同理可证E,F,G,H,Q五点共面,故E,F,G,H,P,Q共面.当堂练习:1.A;2.B;3.C;4.B;5.B;6.B;7.B;8.A;9.B; 10.D; 11.C; 12.C; 13.A; 14.; 15. BD; 16.; 17. 2:1;18.证明:E,. .. 同理可证O, , 即B、D、O三点共线.20.证明: 如图,设与分别交于A ,B ,C ,经过可确定一个平面经过a, b可确定一个平面.,同理B,则AB, 即因经过的平面有且只有一个, 与为同一平面.同理即共面.21.解: 连结D1B , A1B , CD1, 则D1B与A1C的交点即为所求作的点M.证明: D1B平面ABC1D1 , D1B平面A1BCD1 ,平面ABC1D1平面A1BCD1= D1B.A1C平面ABC1D1=M, M平面AB C1D1, M平面A1BCD1 ,M D1B.故M为D1B与A1C的交点.。
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第9课时空间几何中的平行和垂直的综合应用基础达标(水平一)1。
已知α,β为平面,a,b,c为直线,则下列命题中正确的是().A。
a⊂α,若b∥a,则b∥αB。
α⊥β,α∩β=c,b⊥c,则b⊥βC.a⊥b,b⊥c,则a∥cD.a∩b=A,a⊂α,b⊂α,a∥β,b∥β,则α∥β【解析】选项A中,b⊂α或b∥α,故A错误.选项B中,b与β不一定垂直,故B错误。
选项C中,a∥c或a与c异面或a与c相交,故C错误.利用面面平行的判定定理,可知D正确。
【答案】D2.已知α,β是两个不同的平面,m,n是两条不重合的直线,则下列命题中正确的是().A.若m∥α,α∩β=n,则m∥nB。
若m⊥α,n⊥m,则n∥αC.若m⊥α,n⊥β,α⊥β,则m⊥nD.若α⊥β,α∩β=n,m⊥n,则m⊥β【解析】对于A,m∥α,α∩β=n,则m∥n或m与n异面,故A错误;对于B,若m⊥α,n⊥m,则n∥α或n⊂α,故B错误;对于C,若n⊥β,α⊥β,则n∥α或n⊂α,又m⊥α,所以m⊥n,故C正确;对于D,若α⊥β,α∩β=n,m⊥n,则m可能与β相交或与β平行或在β内,故D 错误。
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第8课时空间几何中的角度计算与距离计算基础达标(水平一)1.在长方体ABCD-A1B1C1D1中,底面是边长为2的正方形,高为4,则点A1到截面AB1D1的距离为().A。
B. C.D。
【解析】由等体积法得=,则×6h=×2×4,解得h=.【答案】C2。
若一个二面角的两个半平面分别垂直于另一个二面角的两个半平面,则这两个二面角().A。
相等B。
互补C。
相等或互补 D。
关系无法确定【解析】如图,平面EFDG⊥平面ABC,平面HDG⊥平面BCD,当平面HDG绕DG转动时,平面HDG 始终与平面BCD垂直,所以两个二面角的大小关系不确定。
【答案】D3。
已知正三棱柱ABC—A1B1C1的侧棱长与底面边长相等,则直线AB1与侧面ACC1A1所成角的正弦值等于()。
A。
B。
C.D。
【解析】如图所示,取A1C1的中点D,连接AD,B1D,可知B1D⊥平面ACC1A1,∴∠DAB即为直线AB1与平面ACC1A1所成的角.1不妨设正三棱柱的棱长为2,∴在Rt△AB1D中,sin∠DAB1===,故选A.【答案】A4。
第8课时空间几何中的角度计算与距离计算
基础达标(水平一)
1.在长方体ABCD-A1B1C1D1中,底面是边长为2的正方形,高为4,则点A1到截面AB1D1的距离为().
A. B. C. D.
【解析】由等体积法得=,则×6h=×2×4,解得h=.
【答案】C
2.若一个二面角的两个半平面分别垂直于另一个二面角的两个半平面,则这两个二面角().
A.相等
B.互补
C.相等或互补
D.关系无法确定
【解析】如图,平面EFDG⊥平面ABC,平面HDG⊥平面BCD,当平面HDG绕DG转动时,平面HDG 始终与平面BCD垂直,所以两个二面角的大小关系不确定.
【答案】D
3.已知正三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱长与底面边长相等,则直线AB1与侧面ACC1A1所成角的正弦值等于().
A. B. C. D.
【解析】如图所示,取A1C1的中点D,连接AD,B1D,可知B1D⊥平面ACC1A1,
∴∠DAB1即为直线AB1与平面ACC1A1所成的角.
不妨设正三棱柱的棱长为2,∴在Rt△AB1D中,sin∠DAB1===,故选A.
【答案】A
4.如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB⊥AC,AB=AA1=2,AC=,过BC的中点D作平面ACB1的垂线,交平面ACC1A1于点E,则BE与平面ABB1A1所成角的正切值为().
A. B.
C. D.
【解析】连接A1C及AC1交点为O,连接OD,A1B,由图形易知A1B⊥平面AB1C,OD∥A1B,故OD⊥平面AB1C,故点E与点O重合.取AA1的中点F,连接EF和BF,易判断∠EBF为BE与平面ABB1A1
所成角,EF=AC=,BF===,故tan∠EBF==,选C.
【答案】C
5.已知矩形ABCD的两边AB=3,AD=4,PA⊥平面ABCD,且PA=,则二面角A-BD-P的大小
为.
【解析】过点A作AE⊥BD,连接PE,则∠AEP为二面角A-BD-P的平面角.
由AB=3,AD=4知BD=5.
∵AB·AD=BD·AE,∴AE=.
∴tan∠AEP===.∴∠AEP=30°.
【答案】30°
6.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,直线C1D与平面B1CD所成的角为.
【解析】如图,连接C1B交B1C于点O,由直线C1B⊥平面B1CD可得直线C1D与平面B1CD所成的角为∠ODC1.在Rt△ODC1中,由DC1=2OC1可得∠ODC1=30°,因此直线C1D与平面B1CD所成的角为30°.
【答案】30°
7.如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD是边长为1的菱形,∠BCD=60°,E是CD的中点,PA⊥底面ABCD,PA=.
(1)求证:平面PBE⊥平面PAB.
(2)求二面角A-BE-P的大小.
【解析】(1)如图,连接BD,
由底面ABCD是菱形且∠BCD=60°知△BCD是等边三角形.
因为E是CD的中点,所以BE⊥CD.
又AB∥CD,所以BE⊥AB.
又PA⊥平面ABCD,BE⊂平面ABCD,
所以PA⊥BE.
又PA∩AB=A,
所以BE⊥平面PAB.
又BE⊂平面PBE,
所以平面PBE⊥平面PAB.
(2)由(1)知BE⊥平面PAB,PB⊂平面PAB,
所以PB⊥BE.
又AB⊥BE,
所以∠PBA即为二面角A-BE-P的一个平面角.
在Rt△PAB中,tan∠PBA==,
所以∠PBA=60°,
故二面角A-BE-P的大小是60°.
拓展提升(水平二)
8.在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,∠BAC=90°,则二面角B-PA-C的大小为().
A.90°
B.60°
C.45°
D.30°
【解析】∵PA⊥平面ABC,BA,CA⊂平面ABC,∴BA⊥PA,CA⊥PA,∴∠BAC即为二面角B-PA-C 的平面角.又∠BAC=90°,故选A.
【答案】A
9.在直三棱柱ABC-A1B1C1中,各侧棱和底面的边长均为a,点D是CC1上任意一点,连接
A1B,BD,A1D,AD,则三棱锥A-A1BD的体积为().
A.B.C.D.
【解析】==Sh=××=.
【答案】B
10.已知在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E是A1B1的中点,则直线AE与平面ABC1D1所成的角的正弦值为.
【解析】如图,取CD的中点F,连接EF交平面ABC1D1于点O,连接AO,B1C.
由题意知B1C⊥BC1,B1C⊥D1C1,BC1∩D1C1=C1,∴B1C⊥平面ABC1D1.
∵E,F分别为A1B1,CD的中点,∴EF∥B1C.
∴EF⊥平面ABC1D1,即∠EAO为所求角.
在Rt△EOA
中,EO=EF=B1C=,AE==,∴sin∠EAO==.
【答案】
11.如图所示,在三棱锥P-ABC中,∠ACB=90°,CB=4,AB=20,D为AB的中点,且△PDB是正三角形,PA⊥PC.
(1)求证:平面PAC⊥平面ABC.
(2)求二面角D-AP-C的正弦值.
(3)若M为PB的中点,求三棱锥M-BCD的体积.
【解析】(1)∵D是AB的中点,△PDB是正三角形,AB=20,
∴PD=AB=10,∴AP⊥PB.
又AP⊥PC,PB∩PC=P,∴AP⊥平面PBC.
又BC⊂平面PBC,∴AP⊥BC.
又AC⊥BC,AP∩AC=A,∴BC⊥平面PAC.
又BC⊂平面ABC,∴平面PAC⊥平面ABC.
(2)∵PA⊥PC,且PA⊥PB,∴∠BPC是二面角D-AP-C的平面角.
由(1)知,BC⊥平面PAC,则BC⊥PC,∴sin∠BPC==.
(3)∵D为AB的中点,M为PB的中点,∴DM PA,且DM=5, 由(1)知,PA⊥平面PBC,∴DM⊥平面PBC,
∵S△BCM=S△PBC=2,
∴V M-BCD=V D-BCM=×5×2=10.。