作为一般要求,完成习题四1、2、3、4.
提高要求,完成以下两个补充练习:
1.如图1-70,在正方形ABCD中,E、F分别是BC、CD的中点,G是EF的中点,现在沿AE、AF及EF把这个正方形折成一个空间图形,使B、C、D三点重合,重合后的点记为H,那么,在这个空间图形中必有 [ ]
A、AH⊥△EFH 所在平面
B、AD⊥△EFH所在平面
C、HF⊥△AEF所在平面
D、HD⊥△AEF所在平面
答案:选择(A)
∵AH⊥EH,AH⊥FH,
∴AH⊥平面EFH.
讲评作业时说明:应用折叠不变性设计的本题,目的是用于培养学生的空间想象能力和“转化”思想方法;折叠问题要注意应用折叠前、后平面图和立体图中,各个元素间大小和位置关系不变的量.
(四)初步运用,提高能力
例1 如果两条平行直线中的一条垂直于一个平面,那么另一条也垂直于同一个平面.
分析:首先写出已知条件和结论,并画图形.
已知:a∥b,a⊥α (如图1-68).
求证:b⊥α,
要证明:b⊥α,根据判定定理,只要证明在平面α内有两条相交直线m、n与b垂直即可.
证明:在平面α内作两条相交直线m、n,设m∩n=A.
说明:
1.本例可以作为直线和平面垂直的又一个判定定理.这样,判定一条直线与已知平面垂直,可以用这条直线垂直于平面内两条相交直线来证明,也可以用这条直线的平行直线垂直于平面来证明.
2.课本书写的证明过程比较简洁,最好要求学生按照本教案示例书写.
练习(课后练习2)求证:如果三条共点直线两两垂直,那么其中一条直线垂直于另两条直线确定的平面.
已知:OA⊥OB,OB⊥OC,OC⊥OA.
求证:
OA⊥平面BOC,OB⊥平面AOC,OC⊥平面AOB.
证明:(以证明OA⊥平面BOC为例,目的是强化书写格式)
(三)层层推进,证明定理
指导学生写出已知条件和结论,并画出图形如右:
求证:l⊥α
师:你如何证明直线和平面垂直呢?
生:根据直线和平面垂直的概念,只需证明该直线和平面内的任何一条直线都垂直即可.
师:设g是平面α内的任意一条直线,现在只要证明l⊥α就可以了.对于平面α内不经过点B的直线,可以过点B作它的平行直线,所以,我们先证明l,g都经过点B的情况.
(生思考证明方法,教师在原有图形上适时添加辅助线,并对下列问题根据需要作提示.)
1.l、g是相交直线,要证它们垂直,实际上已经转化为平面几何中的垂直证明问题,可以考虑等腰三角形的性质.在直线l上点B的两侧分别取点A,A′,使AB=A′B.
2.直线m、n和线段AA′是什么关系?
(m、n垂直平分AA′)
3.从结论看,直线g与线段AA′应当有什么关系?(g垂直平分AA′)
4.怎样证明直线g垂直平分线段AA′?
(只要g上一点E,有EA=EA′)
5.过E作直线分别与m、n交于C、D,连结AC、A′C、AD、A′D,则有:AC=A′C、AD=A′D,由此能证明EA=EA′吗?
(利用全等三角形性质)
(学生叙述证明过程,教师板书主要步骤.)
参看右图并作如下说明:
1.当直线g与m(或n)重合时,结论是显然的.
2.如果直线l、g有一条或两条不经过点B,那么可过点B引它们的平行直线,由过点B的这样两条直线所成的角,就是直线l与g所成的角,同理可证这两条直线垂直,因而l⊥g.
3.要判断一条已知直线和一个平面是否垂直,取决于在这个平面内能否找出两条相交直线和已知直线垂直,至于这两条相交直线是否和已知直线有公共点,是无关紧要的.
这样我们有了直线和平面垂直的判定定理.
(板书)如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这条直线垂直于这个平面.
4.强调定理中“两条”和“相交直线”这两个条件的重要性,可举下面两个反例,加深学生的理解.
(1)将一块木制的大三角板的一条直角边AC放在讲台上演示,这时另一条直角边BC就和讲台上的一条直线(即三角板与桌面的交线AC)垂直,但它不一定和讲台桌面垂直.
(2)在讲台上放一根平行于大三角板直角边AC的木条EF,那么三角板的直角边BC也垂直于EF,但它不一定和讲台桌面垂直.
(二)猜想推测,激发兴趣
1.教师演示课本上的实例并指出书脊(想象成一条直线)、各书页与桌面的交线,由于书脊和书页底边(即与桌面接触的一边)垂直,得出书脊和桌面上所有直线垂直,书脊和桌面的位置关系给了我们以直线和平面垂直的形象.从而引入概念:一条直线和平面内的任何一条直线都垂直,我们说这条直线和这个平面互相垂直,直线叫做平面的垂线,平面叫做直线的垂面.
2.指出:过一点有且只有一条直线和一个平面垂直;过一点有且只有一个平面和一条直线垂直.平面的垂线和平面一定相交,交点叫做垂足.
3.说明直线和平面垂直的画法及表示.
师:要证明一条直线和一个平面垂直,若每次都要证明这条直线和平面上每一条直线都垂直,显然是很麻烦也不必要的.让我们先看看木工师傅是如何判断一根立柱是否和板面垂直的方法:用曲尺检查两次(只要两次,但曲尺靠板面的尺,两次不能在同一条直线上),如果立柱、板面都和曲尺的两条边完全吻合,便可断定立柱和板面垂直.从中你能得到判定直线和平面垂直的方法吗?(引导学生进行猜想推测)
本课题共安排2课时,本节课为第一课时.
3.教学疑点:判定定理的条件中,“相交”是关键,“两条”也是一个重要条件,对于初学立体几何的学生来讲,是不好理解的,教师应该用实例说明这两个条件缺一不可.
2.教学难点:在于线、面垂直定义的理解和判定定理的证明;同时还要解决好定理证明过程中,辅助线添加的方法和原因,及为何可用经过B点的两条直线说明“任意”直线的问题.
1.教学重点
(1)掌握直线和平面垂直的定义:如果一条直线和一个平面内的任何一条直线垂直,那么这条直线就和这个平面垂直.
(2)掌握直线和平面垂直的判定定理:
(3)掌握线线平行的性质定理:
若a∥b,a⊥α则b⊥α.
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