人教版高中数学必修二 2.3 直线与平面垂直的判定 教学设计
文档属性
| 名称 | 人教版高中数学必修二 2.3 直线与平面垂直的判定 教学设计 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 50.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教新课标A版 | ||
| 科目 | 数学 | ||
| 更新时间 | 2016-08-23 16:11:58 | ||
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文档简介
《2．3直线与平面垂直的判定》教学设计
班级:高一(16)班
授课人:党亚妮
一、教学内容和内容解析
《直线与平面垂直的判定》是高中新教材人教A版必修2第2章2.3.1的内容，本节课主要学习线面垂直的定义、判定定理及定理的初步运用。其中，线面垂直的定义是线面垂直最基本的判定方法和性质，它是探究线面垂直判定定理的基础；线面垂直的判定定理充分体现了线线垂直与线面垂直之间的转化，它既是后面学习面面垂直的基础，又是连接线线垂直和面面垂直的纽带！学好这部分内容，对于学生建立空间观念，实现从认识平面图形到认识立体图形的飞跃，是非常重要的。
直线与平面垂直的判定定理本节是通过折纸试验来感悟的，它把原来定义中要求与任意一条（无限）垂直转化为只要与两条（有限）相交直线垂直就行了，概言之，线不在多，相交就行。直线与平面垂直的判定方法除了定义法、判定定理外，还有如果两条平行直线中的一条直线垂直于一个平面，那么另一条直线也垂直于这个平面，这是直线与平面垂直判定的一种间接方法，也是十分重要的。
二、教学重点、难点，以及期望目标和目标解析
根据《课程标准》，线面垂直判定定理的严格证明在本节课中不做要求，这样降低了难度。
教学重点：操作确认并概括出直线与平面垂直的定义和判定定理。
教学难点：操作确认并概括出直线与平面垂直的判定定理及初步运用。
期望目标：理解直线与平面垂直的定义，掌握直线与平面垂直的判定定理.
目标解析： 1.利用已有知识与生活经验，抽象概括出直线与平面垂直的定义；
2.通过概括、辨析与应用，正确理解直线与平面垂直的定义；
3.通过直观感知、操作确认，归纳出直线与平面垂直的判定定理；
4.运用直线与平面垂直的判定定理，证明和直线与平面垂直有关的简单命题.
5.在探索直线与平面垂直判定定理的过程中发展合情推理能力，同时感悟和体验“空间问题转化为平面问题”、“线面垂直转化为线线垂直”、“无限转化为有限”等数学思想.
三、教学问题诊断分析
学生已有的认知基础是熟悉的日常生活中的具体直线与平面垂直的直观形象（学生的客观现实）和直线与直线垂直的定义、直线与平面平行的判定定理等数学知识结构（学生的数学现实），这为学生学习直线与平面垂直定义和判定定理等新知识奠定基础。学生学习的困难在于如何从直线与平面垂直的直观形象中提炼出直线与平面垂直的定义，感悟直线与平面垂直的意义；以及如何从折纸试验中探究出直线与平面垂直的判定定理。
四、学习行为分析
本节课安排在立体几何的初始阶段，是学生空间观念形成的关键时期，课堂上学生通过感知、观察、提炼直线与平面垂直的定义，进而通过辨析讨论，深化对定义的理解。进一步，在一个具体的数学问题情境中猜想直线与平面垂直的定义及判定定理，并在教师的指导下，通过动手操作、观察分析、自主探索等活动，切身感受直线与平面垂直及定义判定定理的形成过程,体会蕴涵在其中的思想方法。继而，通过课本例1的学习概括直线与平面垂直的几种常用判定方法。再通过练习与课后小结，使学生进一步加深对直线与平面垂直的判定定理的理解。
五、教学支持条件分析
为了有效实现教学目标，教师准备：多媒体课件（以PowerPoint为平台）、三角板、大三角形纸片等教具；学生自备：三角形纸片（任意形状）、笔（表直线）、课本（表平面）等学具。
六、教学过程设计
（一）直观感知直线与平面垂直的位置关系
复习：直线和平面的位置关系是什么
（在直线与平面的位置关系中，直线在平面内、直线与平面平行我们已经系统研究过了，接下来要研究直线与平面相交的情形.）
问题1.
日常生活中有哪些现象给人以直线与平面相交的感觉？你认为哪种直线与平面相交的位置关系比较特殊？
问题2.
在已学过的空间几何体中，说一说你心目中哪些是直线与平面垂直的？
问题3.
你觉得画怎样的直观图最能反映直线与平面垂直的情形
【意图】基于学生的客观现实，通过对生活事例的观察以及以前学过的知识内容为基础，让学生直观感知直线与平面相交中的特例——直线与平面垂直的位置关系，由此引出课题.
问题4.
究竟直线与平面垂直的意义是什么？
（二）抽象概括直线与平面垂直的定义
探究一：直线与平面垂直的含义
情景创设1：一个人走在灯火通明的大街上，会在地面上形成影子，随着人不停的走动，这个影子忽前忽后、忽左忽右，但是无论怎样，人始终与影子相交于一点，并始终保持垂直.
情景创设2：立竿见影：太和殿丹陛上日晷
【意图】旨在让学生发现所在直线始终与地面上任意一条过点的直线垂直，与地面上任意一条不过点的直线也垂直。注意强调：两条直线垂直有相交垂直和异面垂直两种，从中概括出：一条直线与一个平面垂直，那么该直线与此平面内的任意一条直线都垂直.从而由感性认识上升到理性认识的过程。
定义：如果直线与平面内的任意一条直线都垂直，我们就说直线与平面互相垂直，记作：.
直线叫做平面的垂线，平面叫做直线的垂面．直线与平面垂直时，它们唯一的公共点P叫做垂足.
（如图1）
辨析1：命题“如果一条直线垂直于一个平面内的无数条直线，那么这条直线与这个平面垂直”是否正确？为什么？
【意图】使学生明确平面中直线的“任意性”.
通过辨析讨论，深化直线与平面垂直的概念。
探究二：除定义外,如何判定一条直线与平面垂直？
（教师可提问：定义作为线面垂直判定的方法有何不足？）
思考1.能不能像判定直线与平面平行那样，利用直线与平面内的一条直线垂直来判定直线与平面垂直呢？
思考2：一条直线不行，那么又能不能像判断平面与平面平行那样，利用直线与平面内两条直线都垂直来判定直线与平面垂直呢？
【意图】通过利用类比思想，寻找线面垂直的判定方法。也进一步让学生体会由无限转有限、平面化、降维等思想。
（三）动手操作，探究直线与平面垂直的判定定理
实验：请你拿出准备好的三角形的纸片，我们一起来做一个试验：如图2，过△ABC的顶点翻折纸片，得到折痕，将翻折后的纸片竖起放置在桌面上，（、与桌面接触）
（1）折痕与桌面垂直吗？
（2）如何翻折才能使与桌面所在平面垂直？
【意图】通过折纸活动让学生发现，当且仅当折痕是边上的高时，所在直线与桌面所在的平面垂直
问题5：在你翻折纸片的过程中，纸片的形状发生了变化，这是变的一面，那么不变的一面是什么呢？（可从线与线的关系考虑）如果我们把折痕抽象为直线，把、抽象为直线，把桌面抽象为平面(如图3)，那么你认为保证直线与平面垂直的条件是什么？
如果将图3中的两条相交直线、的位置改变一下，仍保证，
（如图4）你认为直线还垂直于平面吗？
根据上面的试验，结合两条相交直线确定一个平面的事实，你能给出直线与平面垂直的判定方法吗？
定理：一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直，则该直线与此平面垂直.（如图5）
用符号语言表示为：
（可让学生叙写判定定理，给出文字、图形、符号这三种语言的相互转化，教师注意引导。）
（四）初步应用，深化确认线面垂直的判定定理
（1）长方体，棱与底面垂直.你认为保证的条件是什么？
（2）准的跨栏架,其支架必须垂直于地面,如何检验
（3）该如何检验旗杆与地面是否垂直？
（五）理论应用（典型例题）
（练习）判断下列命题是否正确？
(1)若一条直线与一个三角形的两条边垂直，则这条直线垂直于三角形所在的平面.(
)
(2)若一条直线与一个平行四边形的两条边垂直，则这条直线垂直于平行四边形所在的平面.(
)
(3)若一条直线与一个梯形的两腰垂直,则这条直线垂直于梯形所在的平面.(
)
例1：如图6，已知a∥b，a⊥α，求证：b⊥α.
（分别用直线与平面垂直的判定定理、直线与平面垂直的定义证明；并让学生用语言叙述：如果两条平行直线中的一条直线垂直于一个平面，那么另一条直线也垂直于这个平面）
【意图】能分别用判定定理与定义解决问题，会用证明问题的一般思维策略：由已知想可知（性质），由未知想需知（判定），合理选择辅助线.
这个例题给出了判断直线和平面垂直的一个常用的命题，这个命题体现了平行关系与垂直关系之间的联系。
【意图】进一步领会问题解决的一般思维策略，合理选择辅助平面，体会转化思想在解决问题中的作用.
例2：如图，在三棱锥V-ABC中
，VA＝VC,AB＝BC,K是AC的中点。
求证：AC⊥平面VKB
思考：
(1)在三棱锥V-ABC中，VA＝VC，AB＝BC，求证：VB⊥AC；
(2)在⑴中，若E、F分别是AB、BC
的中点，试判断EF与平面VKB的位置关系；
(3)在⑵的条件下，有人说“VB⊥AC，
VB⊥EF，
∴VB⊥平面ABC”，对吗？
【意图】例2重在对直线与平面垂直判定定理的应用．变式（1）在例2的基础上，应用了直线与平面垂直的意义；变式（2）是对例1判定方法的应用；变式（3）的判断在于进一步巩固直线与平面垂直的判定定理。3个小题环环相扣，汇集了本节课的学习内容，突出了知识间内在联系和融会贯通。
（六）总结反思
（1）通过本节课的学习，你学会了哪些判断直线与平面垂直的方法？
（2）上述判断直线与平面垂直的方法体现了什么数学思想？
（3）你还有什么收获与感想？
【意图】培养学生反思的习惯，鼓励学生对研究的问题进行质疑和概括.
（七）目标检测设计
例1：
如图6，点P
是平行四边形ABCD
所在平面外一点，O
是对角线AC与BD的交点，且PA
=PC
PB
=PD
.求证：PO⊥平面ABCD
2．课本
P66
探究：如图，直四棱柱A1B1C1D1-ABCD（侧棱与底面垂直的棱柱称为直棱柱）中，底面四边形ABCD满足什么条件时，A1C⊥B1D1．
3．如图，PA⊥平面ABC，BC⊥AC，写出图中所有的直角三角形。
4．课本P67
练习2
【意图】第1题是基础题，巩固复习线面垂直的判定定理；第2题本节教材中的一道探究题，主要运用直线与平面垂直的意义与判定定理；第3题也是活用直线与平面垂直的意义与判定定理，前两题重在检测本节课的知识与技能目标，检测运用知识解决问题的能力；第3题通过学生探索，培养学生观察——分析——归纳和综合运用知识的能力。
班级:高一(16)班
授课人:党亚妮
一、教学内容和内容解析
《直线与平面垂直的判定》是高中新教材人教A版必修2第2章2.3.1的内容，本节课主要学习线面垂直的定义、判定定理及定理的初步运用。其中，线面垂直的定义是线面垂直最基本的判定方法和性质，它是探究线面垂直判定定理的基础；线面垂直的判定定理充分体现了线线垂直与线面垂直之间的转化，它既是后面学习面面垂直的基础，又是连接线线垂直和面面垂直的纽带！学好这部分内容，对于学生建立空间观念，实现从认识平面图形到认识立体图形的飞跃，是非常重要的。
直线与平面垂直的判定定理本节是通过折纸试验来感悟的，它把原来定义中要求与任意一条（无限）垂直转化为只要与两条（有限）相交直线垂直就行了，概言之，线不在多，相交就行。直线与平面垂直的判定方法除了定义法、判定定理外，还有如果两条平行直线中的一条直线垂直于一个平面，那么另一条直线也垂直于这个平面，这是直线与平面垂直判定的一种间接方法，也是十分重要的。
二、教学重点、难点，以及期望目标和目标解析
根据《课程标准》，线面垂直判定定理的严格证明在本节课中不做要求，这样降低了难度。
教学重点：操作确认并概括出直线与平面垂直的定义和判定定理。
教学难点：操作确认并概括出直线与平面垂直的判定定理及初步运用。
期望目标：理解直线与平面垂直的定义，掌握直线与平面垂直的判定定理.
目标解析： 1.利用已有知识与生活经验，抽象概括出直线与平面垂直的定义；
2.通过概括、辨析与应用，正确理解直线与平面垂直的定义；
3.通过直观感知、操作确认，归纳出直线与平面垂直的判定定理；
4.运用直线与平面垂直的判定定理，证明和直线与平面垂直有关的简单命题.
5.在探索直线与平面垂直判定定理的过程中发展合情推理能力，同时感悟和体验“空间问题转化为平面问题”、“线面垂直转化为线线垂直”、“无限转化为有限”等数学思想.
三、教学问题诊断分析
学生已有的认知基础是熟悉的日常生活中的具体直线与平面垂直的直观形象（学生的客观现实）和直线与直线垂直的定义、直线与平面平行的判定定理等数学知识结构（学生的数学现实），这为学生学习直线与平面垂直定义和判定定理等新知识奠定基础。学生学习的困难在于如何从直线与平面垂直的直观形象中提炼出直线与平面垂直的定义，感悟直线与平面垂直的意义；以及如何从折纸试验中探究出直线与平面垂直的判定定理。
四、学习行为分析
本节课安排在立体几何的初始阶段，是学生空间观念形成的关键时期，课堂上学生通过感知、观察、提炼直线与平面垂直的定义，进而通过辨析讨论，深化对定义的理解。进一步，在一个具体的数学问题情境中猜想直线与平面垂直的定义及判定定理，并在教师的指导下，通过动手操作、观察分析、自主探索等活动，切身感受直线与平面垂直及定义判定定理的形成过程,体会蕴涵在其中的思想方法。继而，通过课本例1的学习概括直线与平面垂直的几种常用判定方法。再通过练习与课后小结，使学生进一步加深对直线与平面垂直的判定定理的理解。
五、教学支持条件分析
为了有效实现教学目标，教师准备：多媒体课件（以PowerPoint为平台）、三角板、大三角形纸片等教具；学生自备：三角形纸片（任意形状）、笔（表直线）、课本（表平面）等学具。
六、教学过程设计
（一）直观感知直线与平面垂直的位置关系
复习：直线和平面的位置关系是什么
（在直线与平面的位置关系中，直线在平面内、直线与平面平行我们已经系统研究过了，接下来要研究直线与平面相交的情形.）
问题1.
日常生活中有哪些现象给人以直线与平面相交的感觉？你认为哪种直线与平面相交的位置关系比较特殊？
问题2.
在已学过的空间几何体中，说一说你心目中哪些是直线与平面垂直的？
问题3.
你觉得画怎样的直观图最能反映直线与平面垂直的情形
【意图】基于学生的客观现实，通过对生活事例的观察以及以前学过的知识内容为基础，让学生直观感知直线与平面相交中的特例——直线与平面垂直的位置关系，由此引出课题.
问题4.
究竟直线与平面垂直的意义是什么？
（二）抽象概括直线与平面垂直的定义
探究一：直线与平面垂直的含义
情景创设1：一个人走在灯火通明的大街上，会在地面上形成影子，随着人不停的走动，这个影子忽前忽后、忽左忽右，但是无论怎样，人始终与影子相交于一点，并始终保持垂直.
情景创设2：立竿见影：太和殿丹陛上日晷
【意图】旨在让学生发现所在直线始终与地面上任意一条过点的直线垂直，与地面上任意一条不过点的直线也垂直。注意强调：两条直线垂直有相交垂直和异面垂直两种，从中概括出：一条直线与一个平面垂直，那么该直线与此平面内的任意一条直线都垂直.从而由感性认识上升到理性认识的过程。
定义：如果直线与平面内的任意一条直线都垂直，我们就说直线与平面互相垂直，记作：.
直线叫做平面的垂线，平面叫做直线的垂面．直线与平面垂直时，它们唯一的公共点P叫做垂足.
（如图1）
辨析1：命题“如果一条直线垂直于一个平面内的无数条直线，那么这条直线与这个平面垂直”是否正确？为什么？
【意图】使学生明确平面中直线的“任意性”.
通过辨析讨论，深化直线与平面垂直的概念。
探究二：除定义外,如何判定一条直线与平面垂直？
（教师可提问：定义作为线面垂直判定的方法有何不足？）
思考1.能不能像判定直线与平面平行那样，利用直线与平面内的一条直线垂直来判定直线与平面垂直呢？
思考2：一条直线不行，那么又能不能像判断平面与平面平行那样，利用直线与平面内两条直线都垂直来判定直线与平面垂直呢？
【意图】通过利用类比思想，寻找线面垂直的判定方法。也进一步让学生体会由无限转有限、平面化、降维等思想。
（三）动手操作，探究直线与平面垂直的判定定理
实验：请你拿出准备好的三角形的纸片，我们一起来做一个试验：如图2，过△ABC的顶点翻折纸片，得到折痕，将翻折后的纸片竖起放置在桌面上，（、与桌面接触）
（1）折痕与桌面垂直吗？
（2）如何翻折才能使与桌面所在平面垂直？
【意图】通过折纸活动让学生发现，当且仅当折痕是边上的高时，所在直线与桌面所在的平面垂直
问题5：在你翻折纸片的过程中，纸片的形状发生了变化，这是变的一面，那么不变的一面是什么呢？（可从线与线的关系考虑）如果我们把折痕抽象为直线，把、抽象为直线，把桌面抽象为平面(如图3)，那么你认为保证直线与平面垂直的条件是什么？
如果将图3中的两条相交直线、的位置改变一下，仍保证，
（如图4）你认为直线还垂直于平面吗？
根据上面的试验，结合两条相交直线确定一个平面的事实，你能给出直线与平面垂直的判定方法吗？
定理：一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直，则该直线与此平面垂直.（如图5）
用符号语言表示为：
（可让学生叙写判定定理，给出文字、图形、符号这三种语言的相互转化，教师注意引导。）
（四）初步应用，深化确认线面垂直的判定定理
（1）长方体，棱与底面垂直.你认为保证的条件是什么？
（2）准的跨栏架,其支架必须垂直于地面,如何检验
（3）该如何检验旗杆与地面是否垂直？
（五）理论应用（典型例题）
（练习）判断下列命题是否正确？
(1)若一条直线与一个三角形的两条边垂直，则这条直线垂直于三角形所在的平面.(
)
(2)若一条直线与一个平行四边形的两条边垂直，则这条直线垂直于平行四边形所在的平面.(
)
(3)若一条直线与一个梯形的两腰垂直,则这条直线垂直于梯形所在的平面.(
)
例1：如图6，已知a∥b，a⊥α，求证：b⊥α.
（分别用直线与平面垂直的判定定理、直线与平面垂直的定义证明；并让学生用语言叙述：如果两条平行直线中的一条直线垂直于一个平面，那么另一条直线也垂直于这个平面）
【意图】能分别用判定定理与定义解决问题，会用证明问题的一般思维策略：由已知想可知（性质），由未知想需知（判定），合理选择辅助线.
这个例题给出了判断直线和平面垂直的一个常用的命题，这个命题体现了平行关系与垂直关系之间的联系。
【意图】进一步领会问题解决的一般思维策略，合理选择辅助平面，体会转化思想在解决问题中的作用.
例2：如图，在三棱锥V-ABC中
，VA＝VC,AB＝BC,K是AC的中点。
求证：AC⊥平面VKB
思考：
(1)在三棱锥V-ABC中，VA＝VC，AB＝BC，求证：VB⊥AC；
(2)在⑴中，若E、F分别是AB、BC
的中点，试判断EF与平面VKB的位置关系；
(3)在⑵的条件下，有人说“VB⊥AC，
VB⊥EF，
∴VB⊥平面ABC”，对吗？
【意图】例2重在对直线与平面垂直判定定理的应用．变式（1）在例2的基础上，应用了直线与平面垂直的意义；变式（2）是对例1判定方法的应用；变式（3）的判断在于进一步巩固直线与平面垂直的判定定理。3个小题环环相扣，汇集了本节课的学习内容，突出了知识间内在联系和融会贯通。
（六）总结反思
（1）通过本节课的学习，你学会了哪些判断直线与平面垂直的方法？
（2）上述判断直线与平面垂直的方法体现了什么数学思想？
（3）你还有什么收获与感想？
【意图】培养学生反思的习惯，鼓励学生对研究的问题进行质疑和概括.
（七）目标检测设计
例1：
如图6，点P
是平行四边形ABCD
所在平面外一点，O
是对角线AC与BD的交点，且PA
=PC
PB
=PD
.求证：PO⊥平面ABCD
2．课本
P66
探究：如图，直四棱柱A1B1C1D1-ABCD（侧棱与底面垂直的棱柱称为直棱柱）中，底面四边形ABCD满足什么条件时，A1C⊥B1D1．
3．如图，PA⊥平面ABC，BC⊥AC，写出图中所有的直角三角形。
4．课本P67
练习2
【意图】第1题是基础题，巩固复习线面垂直的判定定理；第2题本节教材中的一道探究题，主要运用直线与平面垂直的意义与判定定理；第3题也是活用直线与平面垂直的意义与判定定理，前两题重在检测本节课的知识与技能目标，检测运用知识解决问题的能力；第3题通过学生探索，培养学生观察——分析——归纳和综合运用知识的能力。