证明:(Ⅰ)取BC中点O,连接AO、DO.
因为△ABC、△BCD都是边长为4的正三角形,
所以AO⊥BC,DO⊥BC,
且AO∩DO=O.
所以BC⊥平面AOD,
又AD?平面AOD.
所以BC⊥AD.
解:(Ⅱ)由(Ⅰ)知∠AOD为二面角A-BC-D的平面角,
设∠AOD=α,则过点D作DE⊥AO,垂足为E.∵BC⊥平面ADO,且BC?平面ABC,
∴平面ADO⊥平面ABC,又平面ADO∩平面ABC=AO,
∴DE⊥平面ABC,
∴线段DE的长为点D到平面ABC的距离,即DE=3.
又
,
在Rt△DEO中,
,
故二面角A-BC-D的正弦值为
.
分析:(Ⅰ)取BC中点O,连接AO、DO,根据正三角形可知AO⊥BC,DO⊥BC,而AO∩DO=O,满足线面垂直的判定定理,则BC⊥平面AOD,而AD?平面AOD,根据线面垂直的性质可知BC⊥AD.
(Ⅱ)根据二面角平面角的定义可知∠AOD为二面角A-BC-D的平面角,过点D作DE⊥AO,垂足为E,易证线段DE的长为点D到平面ABC的距离,在Rt△DEO中,求出此角的正弦值即可.
点评:本题主要考查了线面垂直的性质,以及二面角的度量,同时考查了推理能力和计算能力,转化与划归的思想,属于中档题.