空间几何体基本元素的解读、联想与发散
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专题37 空间几何体(知识梳理)一、空间几何体1、空间几何体的基本定义如果只考虑一个物体占有空间部分的形状和大小,而不考虑其它因素,则这个空间部分就是一个几何体。
围成体的各个平面图形叫做体的面;相邻两个面的公共边叫做体的棱;棱和棱的公共点叫做体的顶点。
几何体不是实实在在的物体。
平面的特性:无限延展、处处平直、没有其他性质(如厚度、大小、面积、体积、重量等)。
例1-1.下列是几何体的是( )。
A 、方砖B 、足球C 、圆锥D 、魔方【答案】C【解析】几何体不是实实在在的物体,故选C 。
例1-2.判断下列说法是否正确:(1)平静的湖面是一个平面。
(×)(2)一个平面长3cm ,宽4cm 。
(×)(3)三个平面重叠在一起,比一个平面厚。
(×)(4)书桌面是平面。
(×)(5)通过改变直线的位置,可以把直线放在某个平面内。
(√)【解析】平面可以看成是直线平行移动形成的,所以直线通过改变其位置,可以放在某个平面内。
(6)平行四边形是一个平面。
(×)(7)长方体是由六个平面围成的几何体。
(×)(8)任何一个平面图形都是一个平面。
(×)(9)长方体一个面上任一点到对面的距离相等。
(√)(10)空间图形中先画的线是实线,后画的线是虚线。
(×)(11)平面是绝对平的,无厚度,可以无限延展的抽象的数学概念。
(√) 例1-3.下列说法正确的是 。
①长方体是由六个平面围成的几何体;②长方体可以看作一个矩形ABCD 上各点沿铅垂线向上移动相同距离到矩形D C B A ''''所围成的几何体;③长方体一个面上的任一点到对面的距离相等。
【答案】②③【解析】①错,因长方体由6个矩形(包括它的内部)围成,注意“平面”与“矩形”的本质区别;②正确;③正确。
[多选]例1-4.下列说法正确的是( )。
A 、任何一个几何体都必须有顶点、棱和面B 、一个几何体可以没有顶点C 、一个几何体可以没有棱D 、一个几何体可以没有面【答案】BC【解析】球只有一个曲面围成,故A 错、B 对、C 对,由于几何体是空间图形,故一定有面,D 错,故选BC 。
对空间几何体基本元素的解读、联想与发散
刘素梅
【期刊名称】《新高考(高一数学)》
【年(卷),期】2012(000)006
【摘要】解读点一:构成几何体的基本元素 1.几何体:一个物体占有空间部分的形状和大小,不考虑其他因素,这个空间部分叫做一个几何体,它是一个描述性的概念.
【总页数】2页(P13-14)
【作者】刘素梅
【作者单位】
【正文语种】中文
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空间几何体的结构____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________掌握棱柱、棱锥、棱台等多面体结构特征.掌握圆柱、圆锥、圆台、球等旋转体的结构特征.概括简单组合体的结构特征.1.几何体只考虑一个物体占有空间部分的形状和大小,而不考虑其他因素,则这个空间部分叫做一个几何体.2.构成空间几何体的基本元素(1)构成空间几何体的基本元素:点、线、面是构成空间几何体的基本元素.(2)平面及其表示方法:①平面的概念:平面是处处平直的面,它是向四面八方无限延展的.②平面的表示方法:图形表示:在立体几何中,通常画平行四边形表示一个平面并把它想象成无限延展的符号表示:平面一般用希腊字母α,β,γ…来命名,还可以用表示它的平行四边形对角顶点的字母来命名.深刻理解平面的概念,搞清平面与平面图形的区别与联系是解决相关问题的关键.平面与平面图形的区别与联系为:平面是没有厚度、绝对平展且无边界的,也就是说平面是无限延展的,无厚薄,无大小的一种理想的图形.平面可以用三角形、梯形、圆等平面图形来表示.但平面图形如三角形、正方形、梯形等,它们是有大小之分的,不能说三角形、正方形、梯形是平面,只能说平面可以用平面图形来表示.(3)用运动的观点理解空间基本图形之间的关系:①点动成线:运动方向始终不变得到直线或线段;运动方向时刻变化得到的是曲线或者曲线的一段.②线动成面:直线平行移动可以得到平面或者曲面;固定射线的端点,让其绕一个圆弧转动,可以形成锥面.③面动成体:面运动的轨迹(经过的空间部分)可以形成一个几何体. 3.棱柱 (1)棱柱的定义一般地,由一个平面多边形(凸多边形)沿某一方向平移形成的空间几何体叫做棱柱。
1.1.1构成空间几何体的基本元素1.感悟课标新理念背景知识激趣生活中的几何———欧式几何“几何”这个词在汉语里是“多少”的意思,但在数学里“几何”的含义就完全不同了。
“几何”这个词的词义来源于希腊文,原意是土地测量,或叫测地术几何学和算术一样产生于实践,也可以说几何产生的历史和算术是相似的。
在远古时代,人们在实践中积累了十分丰富的各种平面、直线、方、圆、长、短、宽、窄、厚、薄等概念,并且逐步认识了这些概念之间,以及它们之间位置关系跟数量之间的关系,这些后来就成了几何学的基本概念。
柏拉图把逻辑学的思想方法引入了几何,使原始的几何知识受逻辑学的指导,逐步趋向于系统和严密的方向发展.柏拉图在雅典给他的学生讲授几何学,已经运用逻辑推理的方法对几何中的一些命题作了论证. 亚里士多德被公认是逻辑学的创始人,他所提出的“三段论”的演绎推理的方法,对于几何学的发展,影响更是巨大的.到今天,在初等几何学中,仍是运用“三段论”的形式来进行推理。
但是,尽管那时候已经有了十分丰富的几何知识,这些知识仍然是零散的、孤立的、不系统的。
真正把几何总结成一门具有比较严密理论的学科的,是希腊杰出的数学家欧几里德。
课程学习目标[课程目标]目标重点:从运动的观点来初步认识点—线—面—体之间的组成关系和位置关系目标难点:通过几何体的直观图观察其基本元素间的关系。
[学法关键]"对空间中线、面平行及垂直的概念的了解,是认识几何体结构特征所必需的,在后面的学习中将深入研究。
在学习过程中利用自己制作的模型或画出的图形在直观感知的基础上,体会空间中点、线、面、体之间的关系,体会它们怎样构成了空间图形。
结合课本中的介绍,用运动的观点观察问题可以帮助我们认识空间中点、线、面的位置关系,培养空间想象能力"研习教材重难点研习点1:长方体的有关概念1.长方体由六个矩形(包括它的内部)围成;2.围成长方体的各个矩形,叫做长方体的面;3.相邻的两个面的公共边,叫做长方体的棱;4.棱和棱的公共点,叫做长方体的顶点;5.长方体共有( 8个顶点,12条棱,6个面;研习点2:构成几何体的基本元素1.几何体:一个物体占有空间部分的形状和大小,不考虑其他因素,这个空间部分叫做一个几何体,它是一个描述性的概念;2.构成空间几何体的基本元素是:点、线、面" 线有直线(段)和曲线(段)之分,面有平面(部分)和曲面(部分)之分;【联想·发散】1.从集合的角度来看线、面如果把点看成是元素,那么直线、曲线都可以当作是点的集合,平面和曲面也可以看成是点的集合。
空间几何体基本元素的解读、联想与发散
摘要几何体是由一个物体占有的空间部分,以及形状和大小并且不考虑其他的因素组成的,这种空间部分叫做几何体,他的概念是描述性的。
空间几何体包含了很多基本元素,比如面、线和点,这些元素构成了空间几何体。
其中面分为平面和曲面,线分为直线段和曲线段。
平面的概念就是一种平直的面,平面是一种一直延展的面。
关键词元素;平面;点
在日常的生活当中,我们所说的平面是那种很平的面,但是都是有限度的,平面在立体几何当中是非常理想化的,是那种非常平而且无限延伸扩展的。
在立体几何当中,平面是不可度量的,也是无限延展的,因为构成平面的元素直线本身就是无限延伸扩展的,我们只能够画出一部分直线,平面能够包含直线,就是因为直线的这个无限延展的特性。
在立体几何当中,平面是不分大小和厚薄的,它跟平面几何当中的图形基本上是不相同的,在平面几何中,平面的图形是能够区分大小的。
1质疑与联想
1)点动成线的意思就是把线段当成是一个点运动之后的轨迹,如果是一条直线或者线段的话,那说明这个点在运动的过程当中从来就没有改变运动的方向。
如果这个点在运动时候一直改变运动方向的话,那它运动过后的那个轨迹就是一条曲线或者是一条曲线段。
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2)线动成面的意思就是一条直线在不改变方向的平行运动之后,轨迹所形成的一个平面,如果在运动过程中改变了运动方向,那轨迹就是一个曲面了。
直线也可以绕着一个固定的点进行转动,之后所形成的就是一个锥面了;
3)面动成体的意思就是当一个面进行有规则的运动之后,轨迹就会形成一个空间几何体了;
4)长方体的性质。
在长方体当中,有一个性质:在长方体里,它的对角线长度的平方与定点的三条长的平方和相同。
这是长方体中一个很重要的性质,在做题的时候会经常用到它。
2 相关的概念
2.1异面直线的意义
在不同的平面内,如果两条直线既不平行又不相交,那就叫做这两条直线为异面直线。
因此我们可想而知,在空间当中,两条直线的关系能够有三种,平行、异面和相交。
2.2直线与平面
如果一条直线和一个平面没有相交的点,那我们可以说这个明面与这条直线是平行的。
2.3直线和平面的垂直关系
如果一条直线与一个平面相交,且与这个平面相交的地方能够形成一个直角,那就说这条直线与这个平面是垂直关系。
2.4平面垂直
两个平面相交之后且其中有一个平面穿过了另外一个平面的垂线,那么我们就说这两个平面是相互垂直的。
2.5平面之间相互平行
平面相互平行的概念最是简单也较为容易理解,如果两个平面没有相交点也就是公共点的话,那么我们就说这两个平面是相互平行的关系。
3 相关的公理
在几何体之中,有这样一个公理:如果在一条直线之上,有两个点都在一个平面上,那么这条直线上所有的点都在这个平面上。
这个公理也是判断直线是否是在平面上的定论。
在学习这个公理之前,如果要辨别一条直线是否在平面之内的话,就要看这条直线上的所有的点是否都在这个平面之内了。
这条公理能够简化很多的证明过程,以后在证明的时候,只要看在直线上是否有两个点在平面上就可以了。
这条公理还能够证明一个面是否是平面,方法就是:固定在这个平面内的一条直线上两个点,然后进行旋转这个平面,如果旋转之后直线上别的点也在这个平面内,那就证明这个面是一个平面了。
这条公理主要是研究的平面和直线之间的关系,它能够用来分辨一条直线是否在这个平面之内,还能够区别这个平面是否通过了这条直线。
这条公理的条件就是直线上的两个点在平面之内,也是一个必须要有的条件,结论就是证明一条直线上全部的点都在那个平面之内。
如果从集合上来看,意思可以理解为,如果一个点集中有两个点属于另一个点集,那么这个点集就是另一个点集的真子集。
总的来讲,也就是两个看法或者观点:直线在平面之内,这条直线上所有的点都在这个平面之内。
第二个公理:如果有三个点不在同一条直线上,那么就说他们只能形成一个平面,意思就是三点不共线,只能确定一个平面。
如果三个不共线的点能够形成一个平面,那么两个点又是什么样的情况呢?或者是四个点以及更多的点。
很显然,经过两个点的平面会有很多个,如果是四个点的话,它们都在一个平面之内
就能够确定一个平面,比如说长方形的四个顶点,如果这四个点不在同一个平面之内,那么就不能确定一个平面了,同理,很多个点也是这种情况。
所以,这条公理就要特别要求两点:不共线、三点。
这条公理的作用可规整为四点:1)它能够判断三个点是否是在同一条线上;2)它能够证明三个不共线的点只能组成一个平面;3)能够充分的证明不在一条线上的三个点存在着平面;4)能够辨别某个图形是否是平面的图形。
理解第二条公理,可以分为以下几点:1)这条公理是用来确定平面的基本条件,也能够证明两个平面之间是否重合;2)能够确定一个平面的条件就是把空间里的图形转变为平面的图形来解决问题,这也是个必要的条件,也为其他的一些问题提供了重要依据,比如证明直线共面;3)深度的体会“有且只有”这个条件,它主要是特别说明了平面存在以及唯一这两个问题。
第三条公理:如果两个平面不重合的话,并且只有一个共同的点,那么就说它们有且只有一条公共的直线过这个点。
这条公理反映出了平面和平面之间的关系,证明了如果两个面有一个共同点,那么它们肯定就会有一条共同的线,而且这条线还会过这个点,这条线也是唯一的。
如果当做集合来看,如果两个平面不重合,但是它们有一个共同的点,那么它们就是相交的关系,交集就是那条公共的直线。
这条公理不仅能够证明两个平面是否相交,还能够辨别点是否是在直线之上。
如果这个点是两个平面的共同点,而这条线又是这两个平面的共同线,那么就可以判定这个点一定就在这条线之上。
所以这条公理还是证明点共线的重要依据。
4结论
点、线、面是构成空间几何体的基本元素,三者之间相互组合能够搭配出各种各样的空间图形。
而他们之间又存在一些定理,通过这些定理我们能够很清晰的认识到空间几何体的基本结构,也能够通过这些定理解答一些平时生活中或者工作中的问题。
参考文献
[1]刘素梅.名师导学[J].高一语数外,2009(6).。