(一)目標
1.知識與技能
(1)使學生掌握直線與平面垂直,平面與平面垂直的性質定理;
(2)能運用性質定理解決一些簡單問題;
(3)了解直線與平面、平面與平面垂直的判定定理和性質定理間的相互關系.
2.過程與方法
(1)讓學生在觀察物體模型的基礎上,進行操作確認,獲得對性質定理正確性的認識;
3.情感、態度與價值觀
通過“直觀感知、操作確認、推理證明”,培養學生空間概念、空間想象能力以及邏輯推理能力.
(二)重點、難點
兩個性質定理的證明.
(三)教學方法
學生依據已有知識和方法,在教師指導下,自主地完成定理的證明、問題的轉化.
教學過程教學內容師生互動設計意圖
新課導入問題1:判定直線和平面垂直的方法有幾種?
問題2:若一條直線和一個平面垂直,可得到什么結論?若兩條直線與同一個平面垂直呢?師投影問題. 學生思考、討論問題,教師點出主題復習鞏固以舊帶新
探索新知一、直線與平面垂直的性質定理
1.問題:已知直線a、b和平面 ,如果 ,那么直線a、b一定平行嗎?
已知
求證:b∥a.
證明:假定b不平行于a,設 =0
b′是經過O與直線a平行的直線
∵a∥b′,
∴b′⊥a
即經過同一點O的兩線b、b′都與 垂直這是不可能的,
因此b∥a.
2.直線與平面垂直的性質定理
垂直于同一個平面的兩條直線平行
簡化為:線面垂直 線線平行生:借助長方體模型AA′、BB′、CC′、DD′所在直線都垂直于平面ABCD,它們之間相互平行,所以結論成立.
師:怎么證明呢?由于無法把兩條直線a、b歸入到一個平面內,故無法應用平行直線的判定知識,也無法應用公理4,有這種情況下,我們采用“反證法”
師生邊分析邊板書.
借助模型教學,培養幾何直觀能力.,反證法證題是一個難點,采用以教師為主,能起到一個示范作用,并提高上課效率.
探索新知二、平面與平面平行的性質定理
1.問題
黑板所在平面與地面所在平面垂直,你能否在黑板上畫一條直線與地面垂直?
2.例1 設 , =CD, ,AB⊥CD,AB⊥CD = B求證AB
證明:在 內引直線BE⊥CD,垂足為B,則∠ABE是二面角 的平面角.由 知,AB⊥BE,又AB⊥CD,BE與CD是 內的兩條相交直線,所以AB⊥
3.平面與平面垂直的性質定理
兩個平面垂直,則一個平面內垂直于交線的直線與另一個平面垂直
簡記為:面面垂直 線面垂直.教師投影問題,學生思考、觀察、討論,然后回答問題
生:借助長方體模型,在長方體ABCD ? A′B′C′D′中,面A′ADD′⊥面ABCD,A′A⊥AD,AB⊥A′A
∵
∴A′A⊥面ABCD
故只需在黑板上作一直線與兩個平面的交線垂直即可.
師:證明直線和平面垂直一般都轉化為證直線和平面內兩條交線垂直,現AB⊥CD,需找一條直線與AB垂直,有條件 還沒有用,能否利用 構造一條直線與AB垂直呢?
生:在面 內過B作BE⊥CD即可.
師:為什么呢?
學生分析,教師板書
本例題的難點是構造輔助線,采用分析綜合法能較好地解決這個問題.
典例分析例2 如圖,已知平面 , ,直線a滿足 , ,試判斷直線a與平面 的位置關系.
解:在 內作垂直于 與 交線的直線b,
因為 ,所以
因為 ,所以a∥b.
又因為 ,所以a∥ .
即直線a與平面 平行.
例3 設平面 ⊥平面 ,點P作平面 的垂線a,試判斷直線a與平面 的位置關系?
證明:如圖,設 = c,過點P在平面 內作直線b⊥c,根據平面與平面垂直的性質定理有 .
因為過一點有且只有一條直線與平面 垂直,所以直線a與直線b垂合,因此 .師投影例2并讀題
生:平行
師:證明線面平行一般策略是什么?
生:轉證線線平行
師:假設內一條直線b∥a則b與 的位置關系如何?
生:垂直
師:已知 ,怎樣作直線b?
生:在 內作b垂直于 、 的交線即可.
學生寫出證明過程,教師投影.
師投影例3并讀題,師生共同分析思路,完成證題過程,然后教師給予評注.
師:利用“同一法”證明問題主要是在按一般途徑不易完成問題的情形下,所采用的一種數學方法,這里要求做到兩點.一是作出符合題意的直線不易想到,二是證直線b與直線a重合,相對容易一些,本題注意要分類討論,其結論也可作性質用.鞏固所學知識,訓練化歸能力.
鞏固所學知識,訓練分類思想化歸能力及思維的靈活性.
隨堂練習1.判斷下列命題是否正確,正確的在括號內畫“√”錯誤的畫“×”.
(1)a.垂直于同一條直線的兩個平面互相平行. ( √ )
b.垂直于同一個平面的兩條直線互相平行. ( √ )
c.一條直線在平面內,另一條直線與這個平面垂直,則這兩條直線互相垂直. ( √ )
(2)已知直線a,b和平面 ,且a⊥b,a⊥ ,則b與 的位置關系是 .
答案:b∥ 或b .
2.(1)下列命題中錯誤的是( A )
A.如果平面 ⊥平面 ,那么平面 內所有直線垂直于平面 .
B.如果平面 ⊥平面 ,那么平面 內一定存在直線平行于平面 .
C.如果平面 不垂直平面 ,那么平面 內一定不存在直線垂直于平面 .
D.如果平面 ⊥平面 ,平面 ⊥平面 , ,那么 .
(2)已知兩個平面垂直,下列命題( B )
①一個平面內已積壓直線必垂直于另一平面內的任意一條直線.
②一個平面內的已知直線必垂直于另一個平面的無數條直線.
③一個平面內的任意一條直線必垂直于另一個平面.
④過一個平面內任意一點作交線的垂線,則此垂線必垂直于另一個平面.
其中正確命題的個數是( )
A.3 B.2 C.1 D.0
3.設直線a,b分別在正方體ABCD ? A′B′C′D′中兩個不同的面所在平面內,欲使a∥b,a,b應滿足什么條件?
答案:不相交,不異面
4.已知平面 , ,直線a,且 , ,a∥ ,a⊥AB,試判斷直線a與直線 的位置關系.
答案:平行、相交或在平面 內學生獨立完成
鞏固、所學知識
歸納總結1.直線和平面垂直的性質
2.平面和平面垂直的性質
3.面面垂直 線面垂直 線線垂直學生歸納總結,教材再補充完善.回顧、反思、歸納知識提高自我整合知識的能力.
課后作業2.3 第三課時 習案學生獨立完成固化知識
提升能力
備選例題
例1 把直角三角板ABC的直角邊BC放置桌面,另一條直角邊AC與桌面所在的平面 垂直,a是 內一條直線,若斜邊AB與a垂直,則BC是否與a垂直?
【解析】
【評析】若BC與 垂直,同理可得AB與 也垂直,其實質是三垂線定理及逆定理,證明過程體現了一種重要的數學轉化思想方法:“線線垂直→線面垂直→線線垂直” .
例2 求證:如果兩個平面都垂直于第三個平面,則它們的交線垂直于第三個平面.已知 ⊥r, ⊥r, ∩ = l,求證:l⊥r.
【分析】根據直線和平面垂直的判定定理可在r內構造兩相交直線分別與平面 、 垂直.或由面面垂直的性質易在 、 內作出平面r的垂線,再設法證明l與其平行即可.
【證明】法一:如圖,設 ∩r = a , ∩r = b,在r內任取一點P.過點P在r內作直線m⊥a,n⊥b.
∵ ⊥r, ⊥r,
∴m⊥a,n⊥ (面面垂直的性質).
又 ∩ = l,
∴l⊥m,l⊥n.又m∩n = P,m,n r
∴l⊥r.
法二:如圖,設 ∩r = a, ∩r = b,在 內作m⊥a,在 內作n⊥b.
∵ ⊥r, ⊥r,
∴m⊥r,n⊥r.
∴m∥n,又n ,m ,
∴m∥ ,又 ∩ = l,m ,
∴m∥l,
又m⊥r,∴l⊥r.
【評析】充分利用面面垂直的性質構造線面垂直是解決本題的關鍵.證法一充分利用面面垂直、線面垂直、線線垂直相互轉化;證法二涉及垂直關系與平行關系之間的轉化.此題是線線、面面垂直轉化的典型題,通過一題多解,對溝通知識和方法,開拓解題思路是有益的.
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