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1、平面與平面平行的判定 教案
教學(xué)目標(biāo)
1.使學(xué)生理解和掌握兩個(gè)平面平行的判定定理及應(yīng)用;
2.加深學(xué)生對(duì)轉(zhuǎn)化的思想方法的理解及應(yīng)用.
教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn):兩個(gè)平面平行的判定定理;
難點(diǎn):兩個(gè)平面平行的判定定理的證明.
教學(xué)過(guò)程
一、復(fù)習(xí)提問(wèn)
師:上節(jié)課我們研究了兩個(gè)平面的位置關(guān)系,請(qǐng)同學(xué)們回憶一下,兩個(gè)平面平行的意義是什么?
生:兩個(gè)平面沒(méi)有公共點(diǎn).
師:對(duì),如果兩個(gè)平面平行,那么在其中一個(gè)平面內(nèi)的直線與另一個(gè)平面具有怎樣的位置關(guān)系呢?
生:平行.
師:為什么?
生:用反證法,假設(shè)不平行,則這些線中至少有一條和另一個(gè)平面有公共點(diǎn)或在另一個(gè)面內(nèi),而此兩種情況都說(shuō)明這
2、兩個(gè)平面有公共點(diǎn),與兩個(gè)面平行矛盾.
師:證得很好.反過(guò)來(lái),如果一個(gè)平面內(nèi)的所有直線都和另一個(gè)平面平行,那么這兩個(gè)平面平行.由以上結(jié)論,就可以把兩個(gè)平面平行的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)平面內(nèi)的直線和另一個(gè)平面平
行的問(wèn)題.但要注意:兩個(gè)平面平行,雖然一個(gè)平面內(nèi)的所有直線都平行于另一個(gè)平面,但這兩個(gè)平面內(nèi)的所有直線并不一定互相平行,它們可能是平行直線也可能是異面直線,但不可能是相交直線.
〔對(duì)舊知識(shí)復(fù)習(xí),又有深入,同時(shí)又點(diǎn)出了“轉(zhuǎn)化”的思想方法,為引入新課作鋪墊〕
二、新課
師:接下來(lái),我們共同對(duì)兩個(gè)平面平行作定性研究,先來(lái)研究?jī)蓚€(gè)平面平行的判定——具有什么條件的兩個(gè)平面是平行的呢?
生:根據(jù)兩個(gè)
3、平面平行的定義,只要能證明一個(gè)平面內(nèi)的任意一條直線與另一個(gè)平面平行,就可得出兩個(gè)平面平行.
師:很好,實(shí)質(zhì)就是由線面平行來(lái)得到面面平行.而實(shí)際上,判定兩個(gè)平面平行,并不需要一個(gè)平面內(nèi)的所有直線都平行于另一個(gè)平面.
下面我們共同研究判定兩個(gè)平面平行的其它方法,請(qǐng)大家思考以下幾個(gè)命題.
(1)平面α內(nèi)有一條直線與平面β平行,則α∥β,對(duì)嗎?
(2)平面α內(nèi)有兩條直線與平面β平行,則α∥β,對(duì)嗎?
〔學(xué)生討論回答,并舉出反例,得(1),(2)不對(duì),教師接著問(wèn)〕
(3)平面α內(nèi)有無(wú)數(shù)條直線與平面β平行,則α∥β,對(duì)嗎?
〔教師對(duì)學(xué)生的回答,作出適當(dāng)評(píng)述〕
師:以上三個(gè)命題均為假命題,那
4、么,怎樣修改一下命題的條件,就可得出正確結(jié)論?
〔學(xué)生討論后,教師請(qǐng)一名同學(xué)回答〕
生:把條件改為:一個(gè)平面內(nèi)有兩條相交直線都平行于另一個(gè)平面.
師:說(shuō)說(shuō)你的想法.
生:我想,兩條相交直線確定一個(gè)平面,若它們分別與另一個(gè)平面平行,則所確定的平面也一定與這個(gè)平面平行.
[此是學(xué)生的猜想,教師給予肯定,并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格論證]
師:下面我們來(lái)證明.先把命題完整的表述出來(lái).
生:如果一個(gè)平面內(nèi)有兩條相交直線都平行于另一個(gè)平面,那么這兩個(gè)平面平行.
[教師板書,畫圖,并請(qǐng)一位學(xué)生寫出已知,求證]
已知:在平面β內(nèi),有兩條相交直線a,b和平面α平行.
求證:α∥β.
師:欲證α∥β
5、,而我們只知兩個(gè)平面平行的定義,顯然,若直接用定義證明,不很方便,大家看怎么辦?
生:用反證法.
〔學(xué)生并未證明,只提出方法.教師先復(fù)習(xí)反證法的步驟:(1)否定結(jié)論,(2)推出矛盾,
(3)得出結(jié)論.然后提出問(wèn)題,讓學(xué)生討論,以引導(dǎo)學(xué)生用反證法得出結(jié)論〕
師:問(wèn),(1)如果平面α與平面β不平行,那么它們的位置關(guān)系怎樣.
(2)如果平面α與平面β相交,那么交線與平行于平面α的直線a和b有什么關(guān)系?
(3)相交直線a和b都與交線平行合理嗎?錯(cuò)誤結(jié)論是如何產(chǎn)生的?
[教師根據(jù)學(xué)生回答,依次提出問(wèn)題,同時(shí)板書該命題的證明過(guò)程]
證明:假設(shè)α∩β=c.
因?yàn)閍∥α,aβ,
所以a∥
6、c,同理b∥c,所以a∥b.
這與題設(shè)a與b是相交直線矛盾.
故α∥β.
師:以上我們用反證法證明了命題的正確性.我們就把這一命題作為兩個(gè)平面平行的判定定理之一.該定理是用來(lái)判定兩個(gè)平面平行的,應(yīng)用時(shí)關(guān)鍵是在一個(gè)平面內(nèi)尋找兩條相交直線,并證明與另外一個(gè)平面平行.也就是說(shuō):欲證面面平行要先轉(zhuǎn)化為線面平行.而轉(zhuǎn)化的思想方法是數(shù)學(xué)思維的重要方法之一,也是立體幾何中,解決問(wèn)題常用的方法.
[教師在該命題前寫上:兩個(gè)平面平行的判定定理,以強(qiáng)調(diào)本節(jié)課的重點(diǎn)]
師:在現(xiàn)實(shí)生活中,該定理應(yīng)用比較廣泛,比如:木工師傅為了檢查一個(gè)平面是否水平時(shí),往往用水準(zhǔn)器在這個(gè)平面上交叉放兩次,水準(zhǔn)器的氣泡如果兩次都
7、是居中的,就可以判定這個(gè)平面是水平的,否則就不是水平的.其理論根據(jù)就是這一判定定理.
[通過(guò)實(shí)例,證明定理在現(xiàn)實(shí)生活中的具體應(yīng)用,貼近學(xué)生生活,更激發(fā)了學(xué)生探求知識(shí)的積極性,活躍思]
師:大家還能發(fā)現(xiàn)哪些判定兩個(gè)平面平行的定理呢?(教師巡視,找一名學(xué)生回答)
生:我想,如果兩個(gè)平面都垂直同一條直線,那么這兩個(gè)平面一定是平行的.
師:想法很好,能否談一談如何得出的?
生:在學(xué)習(xí)平面幾何時(shí),曾有一個(gè)定理:垂直于同一條直線的兩條直線平行.我就想,若把其中的兩條直線改為兩個(gè)平面,那么這兩個(gè)平面會(huì)不會(huì)是平行的.
師:這位同學(xué)用到了一個(gè)重要的研究數(shù)學(xué)問(wèn)題的方法——類比.就是從已經(jīng)學(xué)過(guò)的定理出發(fā)
8、,對(duì)其中的某些條件作修改,得出一個(gè)新的命題.當(dāng)然,這只是一種猜想,正確與否,還要大家進(jìn)一步證明.
這位同學(xué)的猜想簡(jiǎn)單的說(shuō)就是:垂直于同一條直線的兩個(gè)平面平行.下面我們就來(lái)證明這一命題.
已知:AA′⊥平面α于A,AA′⊥平面β于A′.
求α∥β.
師:本題要證的是兩個(gè)平面平行,有哪些工具呢?
生:兩個(gè)面平行的判定定理.
師:應(yīng)用該定理的條件是什么?
生:是其中一面中心須有兩條相交直線與另一面平行.
師:顯然,題目中并不具備這一條件,我們是否改用其它方法?
[學(xué)生激烈討論]
生甲:直接在平面β內(nèi)作直線a∩b=O,如圖2(教師畫圖,使O與A′不重合,突出矛盾)
生乙:這樣
9、做不好,沒(méi)有充分利用題目的已知條件,不妨直接在平面α內(nèi)作直線a∩b=A.而直線a與AA′確定一平面γ,設(shè)γ∩β=a′.能證:a′∥a,則a∥β,得出線面平行.同理也可證b∥β.所以α∥β.
師:不錯(cuò).能夠充分的利用題目中的條件,為解決問(wèn)題帶來(lái)大的方便.下面我們把作輔助線的方法,稍作改進(jìn),寫出證明.
證明:設(shè)經(jīng)過(guò)直線AA′的兩個(gè)平面γ,δ分別與平面α,β交于直線a,a′和b,b′.
因?yàn)? AA′⊥α,AA′⊥β,
所以 AA′⊥a,AA′⊥a′,
故 a∥a′.則a′∥α.
同理 b′∥α,
又因?yàn)閍′∩b′=A,
所以α∥β.
師:通過(guò)類比的方法,證明得到了兩平面
10、平行的又一個(gè)判定定理,它是在上一個(gè)判定定理的基礎(chǔ)上得到的.要注意的是,為了得到兩條相交直線,并未直接在一個(gè)面內(nèi)作,而是過(guò)AA′作兩個(gè)相交平面δ,γ,它們分別與α,β相交,得到相交直線.由線線平行,得線面平行,最后證明面面平行.這一證明方法是轉(zhuǎn)化的思想方法的又一體現(xiàn).
生:在上題的證明過(guò)程中,我發(fā)現(xiàn):“如果一個(gè)平面內(nèi)兩條相交直線分別平行于另一個(gè)平面內(nèi)的兩條相交直線,那么這兩個(gè)平面平行.”這樣就可直接由線線平行證面面平行,不知對(duì)不對(duì)?
師與生:對(duì).
[在授課過(guò)程中,學(xué)生往往能根據(jù)所研究問(wèn)題,思考得到自己的想法,這是學(xué)生深入課堂,積極思維的一種體現(xiàn),也是課堂上的一種反饋,教師應(yīng)抓住機(jī)會(huì),熱情鼓
11、勵(lì),同時(shí)給出肯定或否定的答復(fù)]
師:想法很好,大家能證明嗎?(學(xué)生議論)對(duì),用第一個(gè)判定定理很快就能證明.但此命題不易作為判定定理直接應(yīng)用.不過(guò)這一命題為我們今后判定兩個(gè)平面平行提供了一條思路.
三、例題分析
[通過(guò)例題分析,復(fù)習(xí)鞏固本節(jié)課的主要內(nèi)容]
師:前面我們得到了兩個(gè)平面平行的判定定理,為方便,把前者叫判定定理,后者叫判定定理二.下面通過(guò)例題來(lái)分析如何使用判定定理.
例 已知正方體ABCD-A1B1C1D1.
求證:平面AB1D1∥平面C1BD.
師:欲證面面平行,由兩個(gè)判定定理,必須有線面平行或是線面垂直.而題目所給的是正方體及體內(nèi)的截面,隱含較多的線面平行的位置關(guān)系.
12、我們先來(lái)考慮應(yīng)用判定定理一.
生:因?yàn)锳BCD-A1B1C1D1為正方體,
所以 D1C1∥=A1B1,AB∥=A1B1,
所以 D1C1∥=AB,
所以 D1C1BA為平行四邊形,
所以 D1A∥C1B, 因?yàn)? C1B平面C1BD,
故 D1A∥平面C1BD.
同理 D1B1∥平面C1BD.
又 D1A∩D1B1=D1,
所以 平面AB1D1∥平面C1BD.
師:大家再思考,能否用判定定理二來(lái)證明呢?
[學(xué)生有的思考,有的議論]
師:若要用判定定理二,遇到的問(wèn)題是什么?
生:條件中沒(méi)有直接與面AB1D1和面BC1D垂直的直線.
師:能解決嗎
13、?
生:作輔助線.連結(jié)A1C,證明它與兩個(gè)面都平行.
師:要證線面垂直,要先轉(zhuǎn)化為線線垂直.證明線線垂直的一個(gè)重要方法是什么?
生:三垂線定理及其逆定理.連結(jié)AC.可證A1C⊥BD.
[至此,在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下,已基本解決問(wèn)題,把證明過(guò)程規(guī)范化]
證明:連結(jié)A1C,AC,
因?yàn)? ABCD-A1B1C1D1為正方體,
所以 A1A⊥平面ABCD.
所以 AC為A1C在面ABCD上的射影.
又因?yàn)? BD⊥AC,且BD面ABCD,
所以 A1C⊥BD.
同理: A1C⊥BC1.
又因?yàn)? BD∩BC1=B,
所以 A1C⊥面C1BD.
同理:A1C⊥平面A
14、B1D1,
所以 平面AB1D1∥平面C1BD.
[通過(guò)一題多解,訓(xùn)練學(xué)生思維的靈活性]
小結(jié)
1.由學(xué)生用文字語(yǔ)言和符號(hào)語(yǔ)言兩種形式表述面面平行的兩個(gè)判定定理.教師指出,兩個(gè)判定定理是判定面面平行的兩個(gè)基本的理論工具.
2.空間兩條直線平行,直線與平面平行,以及兩個(gè)平面平行,三類平行關(guān)系的聯(lián)系十分密切,它們相互依賴,相互轉(zhuǎn)化.在實(shí)際運(yùn)用中,我們可以通過(guò)線線平行,或線面平行來(lái)推論平面與平面平行.
3.轉(zhuǎn)化的思想方法,是數(shù)學(xué)思維的重要方法.解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的過(guò)程實(shí)質(zhì)就是一個(gè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程,同學(xué)們要認(rèn)真掌握.
布置作業(yè)
課本p.38習(xí)題五1,3.
課堂教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明
1.指導(dǎo)思想
這
15、節(jié)課本著“教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體,課本為主線”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì).教師的主導(dǎo)作用,在于激發(fā)學(xué)生的求知欲,通過(guò)教師在課堂上的精心設(shè)計(jì),以啟發(fā)式教學(xué)為主,引導(dǎo)學(xué)生步入問(wèn)題情境,同時(shí)發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,師生共同推進(jìn)課堂教學(xué)活動(dòng),使學(xué)生有一個(gè)積極的態(tài)度接受新知識(shí).
學(xué)生是課堂教學(xué)的主體.教師就是要引導(dǎo)學(xué)生討論、學(xué)生發(fā)言,使得學(xué)生參加到數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)中,使得學(xué)生興趣盎然,思維活躍,這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題的習(xí)慣,發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力,教師要注重學(xué)生的活動(dòng),同時(shí)給于肯定及鼓勵(lì).
2.教學(xué)實(shí)施
(1)復(fù)習(xí)提問(wèn),不僅是舊知識(shí)的復(fù)習(xí),而是有所深入、提高,同時(shí)在思維方法明確轉(zhuǎn)化的思想方法.
(2)在
16、講解兩個(gè)平面平行的判定定理一時(shí),教師不要急于得出結(jié)論,而是設(shè)計(jì)三個(gè)問(wèn)題,逐步深入,引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)結(jié)論,提高了學(xué)生解決問(wèn)題的興趣.又考慮到:反證法是高一立體幾何中的一個(gè)重要而又難掌握的方法,雖然前幾節(jié)課有所接觸,然而對(duì)于同學(xué)而言仍屬難點(diǎn),為了分解難點(diǎn),在學(xué)生提出用反證法之后,仍根據(jù)反證法的步驟,依次提出三個(gè)問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生證明,使證明方法容易接受.
對(duì)于定理二,突出類比方法在解決問(wèn)題中的應(yīng)用及證明過(guò)程中的轉(zhuǎn)化思想.
(3)在選擇例題時(shí),講求不要多,而要精,精心選擇例題,使它確實(shí)能夠起到復(fù)習(xí)、鞏固本節(jié)課所學(xué)知識(shí)的作用.本節(jié)課所選的例題,比較簡(jiǎn)單.特別是兩種證明方法中,第一種容易想到.但在引導(dǎo)學(xué)生得出第一種證明方法后,不能滿足,而應(yīng)啟發(fā)學(xué)生,運(yùn)用其它知識(shí)想更多的方法進(jìn)行證明.當(dāng)然,第二種方法比較難,特別是輔助線不易想到,教師在講解時(shí)要慢慢啟發(fā).一題多解,是訓(xùn)練學(xué)生思維的一個(gè)較好的方式.
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