约2100字 第17课时 直线与平面垂直的判定和性质(二)
教学目标:
使学生掌握直线和平面垂直的性质,点到面的距离,线到面的距离;对学生进行转化思想渗透,培养学生空间想象能力;使学生从问题解决过程,认识事物的发展、变化、规律。
教学重点:
直线和平面垂直的性质。
教学难点:
性质定理的证明、等价转化思想的渗透。
教学过程:
1.复习回顾:
1.判定直线和平面垂直的方法有几种?
[生]定义,例1的结论、判定定理.
2.各判定方法在何种条件或情形下方可熟练运用?
[生]若能确定直线和平面内任意一线垂直,则运用定义说明.若能说明所证直线和平面的一条垂线平行,则可运用例题结论说明之.
若能说明直线和平面内两相交线垂直,则运用判定定理去完成判定.
2.讲授新课:
[师]直线和平面是否垂直的判定方法上节课已研究过,这节课我们来共同探讨:直线和平面如果垂直,则其应具备的性质是什么?
下面先思考一个问题:
例1:已知:a⊥α,b⊥α. 求证:b∥a.
[师]此问题是在a⊥α,b⊥α的条件下,研究a和b是否平行,若从正面去证明b∥a,则较困难,而利用反证法来完成此题,相对要容易,但难在辅助线b′的做出,这也是立体几何开始这部分较难的一个证明.
在师的指导下,学生尝试证明,待后给出过程.
证明:假定b不平行于a,设b∩α=O,b′是经过点O与
直线a平行的直线
∵a∥b′,a⊥α ∴b′⊥α
即经过同一点O的两条直线b、b′都垂直于平面α,而这是不可能的,
因此,b∥a.
有了上述证明,师生可共同得到结论:
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,也可简记为线面垂直、线线平行.
[师]下面给出点到面的距离.
从平面外一点引这个平面的垂线,这个点和垂足间距离叫做这个点到这个平面的距离.
应明白,点到面的距离是一线段.
同学思考例2、考虑其证法,特别是其转化的思想.
例2:已知一条直线l和一个平面α平行,求证:直线l上各点到平面α的距离相等.
生依题思考片刻,师可指导生找解题途径.
[师]要证明结论,需说明其上任两点到面距离相等即可,而这两条相等的线段若是能使其夹在两平行线间最好,为此,去作辅助面完成证明.
证明:经过直线l上任意两点A、B分别引平面α的垂线
AA′,BB′,垂足分别为A′、B′.
因AA′⊥α,BB′⊥α∴AA′∥BB′
设经过AA′和BB′的平面为β,β∩α=A′B′
∵l∥α∴l∥A′B′∴AA′=BB′
由A、B是直线l上任取的两点,可知直线l上各点到平面α的距离相等.
以上证明生在师指导下完成.
[师]从整个证明过程能否看出转化思想渗透.
在教师的指导下:
[生]从证明过程看出,这是一道空间图形的问题,问题的求解关键是利用辅助面β,平面β起了一个桥梁作用,它将空间问题转化为平面问题,即在同一平面内(β),解决平行线间的平行线段相等问题,这就容易多啦.
[师]说的很好,许多空间问题都需这样转化为平面问题,在以后的学习中,大家不妨体会该思想、感悟其意图,
其次由该题可得下面结论.
一条直线和一个平面平行时,这条直线上任意一点到这个平面的距离,叫做这条直线和这个平面的距离.
而线面距离也是通过转化为点面距离而完成的.
例3:如图,已知AC=AB=BD,AC⊥AB,BD⊥AB,且AC和BD所成的角为600,求AB和CD所成的角。
解:分别作BE∥CD,CE∥BD,BE、CE相交于E,
连结AE
∵BD⊥AB,CE∥BD
∴AB⊥CE,又AC⊥AB
∴AB⊥平面ACE,得AB⊥AE
∵AC=BD,CE=BD ∴AC=CE
又∠ACE=600, ∴△ACE是正三角形
得AC=AE,又AC=AB
∴AB=AE,得所求角为450。
另:当∠ACE=1200时,所求角为600。
3.课堂练习:
(一)P35 练习3.
(二)补充练习
1)已知直线a、b、c和平面β,则a∥b的充分条件是 ( )
A.a∥β,b∥β B.a⊥β,b⊥β
C.a⊥c,b⊥c D.a与c,b与c所成角相等
2)平面α外的点A到平面α内各点的线段中,以OA最短,那么OA所在直线与平面α的关系是 ( )
A.平行 B.垂直C.在α内 D.不确定
3)如果平面外一直线上有两点到这个平面的距离相等,则这条直线和这个平面的位置关系
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