一、教學(xué)目標(biāo)
1.借助對圖片、實(shí)例的觀察,抽象概括出直線與平面垂直的定義,并能正確理解直線與平面垂直的定義。
2.通過直觀感知,操作確認(rèn),歸納直線與平面垂直判定的定理,并能運(yùn)用判定定理證明一些空間位置關(guān)系的簡單命題,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念。
3.讓學(xué)生親身經(jīng)歷數(shù)學(xué)研究的過程,體驗(yàn)探索的樂趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn):操作確認(rèn)并概括出直線與平面垂直的定義和判定定理。
2.教學(xué)難點(diǎn):操作確認(rèn)并概括出直線與平面垂直的判定定理及初步運(yùn)用。
三、課前準(zhǔn)備
1.教師準(zhǔn)備:教學(xué)課件
2.學(xué)生自備:
三角形紙片、鐵絲(代表直線)、紙板(代表平面)、三角板
四、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1.直線與平面垂直定義的建構(gòu)
(1)創(chuàng)設(shè)情境
①請同學(xué)們觀察圖片,說出旗桿與地面、高樓的側(cè)棱與地面的位置有什么關(guān)系?
②請把自己的數(shù)學(xué)書打開直立在桌面上,觀察書脊與桌面的位置有什么關(guān)系?
③請將①中旗桿與地面的位置關(guān)系畫出相應(yīng)的幾何圖形。
(2)觀察歸納
①思考:一條直線與平面垂直時(shí),這條直線與平面內(nèi)的直線有什么樣的位置關(guān)系?
②多媒體演示:旗桿與它在地面上影子的位置變化。
③歸納出直線與平面垂直的定義及相關(guān)概念。
定義:如果直線l與平面α內(nèi)的任意一條直線都垂直,我們就說直線l與平面α互相垂直,記作:l⊥α.
直線l叫做平面α的垂線,平面α叫做直線l的垂面.直線與平面垂直時(shí),它們唯一的公共點(diǎn)P叫做垂足。
用符號語言表示為:
(3)辨析(完成下列練習(xí)):
①如果一條直線垂直于一個(gè)平面內(nèi)的無數(shù)條直線,那么這條直線就與這個(gè)平面垂直。
②若a⊥α,bα,則a⊥b。
在創(chuàng)設(shè)情境中,學(xué)生練習(xí)本上畫圖,教師針對學(xué)生出現(xiàn)的問題,如不直觀、不標(biāo)字母等加以強(qiáng)調(diào),并指出這就叫直線與平面垂直,引出課題。
在多媒體演示時(shí),先展示動(dòng)畫1使學(xué)生感受到旗桿AB所在直線與過點(diǎn)B的直線都垂直。再展示動(dòng)畫2使學(xué)生明確旗桿AB所在直線與地面內(nèi)任意一條不過點(diǎn)B的直線B1C1也垂直,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生歸納出直線與平面垂直的定義。
在辨析問題中,解釋“無數(shù)”與“任何”的不同,并說明線面垂直的定義既是線面垂直的判定又是性質(zhì),線線垂直與線面垂直可以相互轉(zhuǎn)化,給出常用命題:
2.直線與平面垂直的判定定理的探究
(1)設(shè)置問題情境
提出問題:學(xué)校廣場上樹了一根新旗桿,現(xiàn)要檢驗(yàn)它是否與地面垂直,你有什么好辦法?
(2)折紙?jiān)囼?yàn)
如圖,請同學(xué)們拿出準(zhǔn)備好的一塊(任意)三角形的紙片,我們一起來做一個(gè)實(shí)驗(yàn):過△ABC的頂點(diǎn)A翻折紙片,得到折痕AD,將翻折后的紙片豎起放置在桌面上,(BD、DC與桌面接觸).觀察并思考:
①折痕AD與桌面垂直嗎?
②如何翻折才能使折痕AD與桌面所在的平面垂直?
③多媒體演示翻折過程。
(3)歸納直線與平面垂直的判定定理
①思考:由折痕AD⊥BC,翻折之后垂直關(guān)系,即AD⊥CD,AD⊥BD發(fā)生變化嗎?由此你能得到什么結(jié)論?
②歸納出直線與平面垂直的判定定理。
定理:一條直線與一個(gè)平面內(nèi)的兩條相交直線都垂直,則該直線與此平面垂直。
用符號語言表示為:
在討論實(shí)際問題時(shí),學(xué)生同桌合作進(jìn)行試驗(yàn)(將鐵絲當(dāng)旗桿,桌面當(dāng)?shù)孛妫┖蠼涣鞣桨福缬弥苯侨前辶恳淮,量兩次等。教師不作點(diǎn)評,說明完成下面的折紙?jiān)囼?yàn)后就有結(jié)論。
在折紙?jiān)囼?yàn)中,學(xué)生會(huì)出現(xiàn)“垂直”與“不垂直”兩種情況,引導(dǎo)這兩類學(xué)生進(jìn)行交流,根據(jù)直線與平面垂直的定義分析“不垂直”的原因。學(xué)生再次折紙,進(jìn)而探究直線與平面垂直的條件,經(jīng)過討論交流,使學(xué)生發(fā)現(xiàn)只要保證折痕AD是BC邊上的高,即AD⊥BC,翻折后折痕AD就與桌面垂直,再利用多媒體演示翻折過程,增強(qiáng)幾何直觀性。
在歸納直線與平面垂直的判定定理時(shí),先讓學(xué)生敘述結(jié)論,不完善的地方教師引導(dǎo)、補(bǔ)充完整,并結(jié)合“兩條相交直線確定一個(gè)平面”的事實(shí),簡要說明直線與平面垂直的判定定理。然后,學(xué)生試用圖形語言表述,練習(xí)本上畫圖,可能出現(xiàn)垂足與兩相交直線交點(diǎn)重合的情況(如圖),教師加以說明,同時(shí)給出符號語言表述。
在理解直線與平面垂直的判定定理時(shí),強(qiáng)調(diào)“兩條”、“相交”缺一不可,并結(jié)合前面“檢驗(yàn)旗桿與地面垂直”問題再進(jìn)行確認(rèn)。指出要判斷一條直線與一個(gè)平面是否垂直,取決于在這個(gè)平面內(nèi)能否找到兩條相交直線和已知直線垂直,這充分體現(xiàn)了“直線與平面垂直”與“直線與直線垂直”相互轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想。
3.直線與平面垂直的判定定理的初步應(yīng)用
(1)嘗試練習(xí):
求證:與三角形的兩條邊同時(shí)垂直的直線必與第三條邊垂直。
學(xué)生根據(jù)題意畫圖,將其轉(zhuǎn)化為幾何命題:不妨設(shè)
請三位同學(xué)板演,其余同學(xué)在練習(xí)本上完成,師生共同評析,明確運(yùn)用線面垂直判定定理時(shí)的具體步驟,防止缺少條件,同時(shí)指出:這為證明“線線垂直”提供了一種方法。
(2)嘗試練習(xí):如圖,有一根旗桿AB高8m,它的頂端A掛有兩條長10m的繩子,拉緊繩子并把它的下端放在地面上的兩點(diǎn)(和旗桿腳不在同一條直線上)C、D。如果這兩點(diǎn)都和旗桿腳B的距離是6m,那么旗桿就和地面垂直.為什么?
本題需要通過計(jì)算得到線線垂直。學(xué)生練習(xí)本上完成后,對照課本P69例1,完善自己的解題步驟。
(3)嘗試練習(xí):如圖,已知a∥b,a⊥α,求證:b⊥α。
此題有一定難度,教師引導(dǎo)學(xué)生分析思路,可利用線面垂直的定義證,也可用判定定理證,提示輔助線的添法,學(xué)生練習(xí)本上完成,對照課本P69例2,完善自己的解題步驟。
4.總結(jié)反思
(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),你學(xué)會(huì)了哪些判斷直線與平面垂直的方法?
(2)在證明直線與平面垂直時(shí)應(yīng)注意哪些問題?
(3)本節(jié)課你還有哪些問題?
學(xué)生發(fā)言,互相補(bǔ)充,教師點(diǎn)評,歸納出判斷直線與平面垂直的方法,給出框圖(投影展示),同時(shí),說明本課蘊(yùn)含著轉(zhuǎn)化、類比、歸納、猜想等數(shù)學(xué)思想方法,強(qiáng)調(diào)“平面化”是解決立體幾何問題的一般思路,并鼓勵(lì)學(xué)生反思,大膽質(zhì)疑,教師作好記錄,以便查缺補(bǔ)漏。
5.布置作業(yè)
(1)如圖,點(diǎn)P是平行四邊形ABCD所在平面外一點(diǎn),O是對角線AC與BD的交點(diǎn),且PA=PC,PB=PD.
求證:PO⊥平面ABCD
(2)課本P70 練習(xí)2
(3)探究:如圖,PA⊥圓O所在平面,AB是圓O的直徑,C是圓周上一點(diǎn),則圖中有幾個(gè)直角三角形?由此你認(rèn)為三棱錐中最多有幾個(gè)直角三角形?四棱錐呢?
【板書設(shè)計(jì)】
教學(xué)設(shè)計(jì)說明
在這次新課程數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容中,立體幾何不論從教材編排還是教學(xué)要求上都發(fā)生了很大變化,因而,我在本節(jié)課的處理上也作了相應(yīng)調(diào)整,借助多媒體輔助教學(xué),采用“引導(dǎo)—探究式”教學(xué)方法。整個(gè)教學(xué)過程遵循“直觀感知—操作確認(rèn)—?dú)w納總結(jié)”的認(rèn)知規(guī)律,注重發(fā)展學(xué)生的合情推理能力,降低幾何證明的難度,同時(shí),加強(qiáng)空間觀念的培養(yǎng),注重知識(shí)產(chǎn)生的過程性,具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.線面垂直的定義沒有直接給出,而是讓學(xué)生在對圖形、實(shí)例的觀察感知基礎(chǔ)上,借助動(dòng)畫演示幫助學(xué)生概括得出,并通過辨析問題深化對定義的理解。這樣就避免了學(xué)生死記硬背概念,有利于理解數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)。
2.線面垂直的判定定理不易發(fā)現(xiàn),在教學(xué)中,通過創(chuàng)設(shè)問題情境引起學(xué)生思考,安排折紙?jiān)囼?yàn),討論交流,給學(xué)生充分活動(dòng)的時(shí)間與空間,幫助學(xué)生從自己的實(shí)踐中獲取知識(shí)。教師盡量少講,學(xué)生能做的事就讓他們自己去做,使學(xué)生更好的參與教學(xué)活動(dòng),展開思維,體驗(yàn)探索的樂趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
3.本節(jié)中教師不作例題示范,而是讓學(xué)生先嘗試完成,后講評明晰。為更好地鞏固判定定理,設(shè)置了有梯度的練習(xí),其中練習(xí)(1)是補(bǔ)充題,是判定定理的最簡單的運(yùn)用。作業(yè)中增加了基礎(chǔ)題(第1題)和開放性題目(第3題),這樣,有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維,使學(xué)生在不同的幾何體中體會(huì)線面垂直關(guān)系,發(fā)展學(xué)生的幾何直觀能力與一定的推理論證能力。同時(shí),在教學(xué)中,始終注重訓(xùn)練學(xué)生準(zhǔn)確地進(jìn)行三種語言(文字語言、圖形語言和符號語言)的轉(zhuǎn)換,培養(yǎng)運(yùn)用圖形語言進(jìn)行交流的能力。
4.以問題討論的方式進(jìn)行小結(jié),培養(yǎng)學(xué)生反思的習(xí)慣,鼓勵(lì)學(xué)生對問題多質(zhì)疑、多概括。
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