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    【新教材精创】11.2 平面的基本事实与推论 教学设计(1)-人教B版高中数学必修第四册
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    高中数学人教B版 (2019)必修 第四册11.2 平面的基本事实与推论教案设计

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    这是一份高中数学人教B版 (2019)必修 第四册11.2 平面的基本事实与推论教案设计,共15页。教案主要包含了教学重点,教学难点,对点快练,变式练习,变式练习1,变式训练2等内容,欢迎下载使用。

    本节课是必修2《立体几何初步》的第二大节内容,主要内容是平面的三个基本性质和推论。平面的基本性质是研究空间图形性质的理论基础,也是以后演绎推理的逻辑依据,是进一步学习立体几何其他知识的基础和关键,也是学生已有的平面几何观念的拓展,可以对学生的知识结构进行顺应性的建构,通过这些内容的教学,使学生掌握从整体到局部的研究方法,初步了解从具体的直观想象到严格的数学表述形式,使学生的思维从直觉上升到分析思维,因此,掌握平面的三个基本性质至关重要.通过本节课的学习,要求学生理解和掌握平面的三个基本性质,并能用图形语言和符号语言表示,通过实物模型和多媒体进行直观教学,培养学生的观察能力和空间形象能力,通过应用性质进行一些简单的分析和判断,培养学生的观察能力和空间想象能力,通过应用性质进行一些简单的分析和判断,培养逻辑思维能力.
    【教学重点】
    平面的基本事实和推理
    【教学难点】
    符号语言、文字语言、图形语言之间的转换
    引入:
    在初中几何中,观察得到了如下的点与直线的基本事实:
    (1)连接两点的线中,线段最短;
    (2)过两点有一条直线,并且只有一条直线.
    结论(2)也可以简单地说成“两点确定一条直线”,事实上,通过指定的一个点可以作无数条直线,通过指定的三个点,不一定能作一条直线。
    问题1:平面的基本事实
    基本事实1:
    文字表示:经过不在一条直线上的3个点,有且只有一个平面.
    符号表示:A,B,C三点不共线⇒存在唯一的平面α使A,B,C∈α
    图形表示:
    注:(1)可以简单地说成“不共线的3点确定一个平面”
    (2)过不共线的3点A,B,C的平面,通常记作平面ABC,用图像直观地表示平面时,为了增加立体感,习惯上讲平面用平行四边形表示.
    (3)如图的平面可以看成由不共线的3点A,B,C确定的,此时显然有:
    (4)如果给定的3个点同在一直线上,那么有无数个平面通过这3个点,也就是说,此时这三个点不能“确定”一个平面,例如,如果给定的3个点都在长方体的一条棱上,那么过这三个点就会有无数个平面.
    作用:①确定平面的依据;②判定点、线共面
    基本事实2:
    文字表示:如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内.
    符号表示:A∈α,B∈α⇒AB⊂α
    图形表示:
    作用:
    ①判定直线是否在平面内;②判断一个面是否是平面
    注:基本事实2可以作为判断一个面是否是平面的依据:如果一个面内的任意两点所确定的直线都在这个平面内,那么这个面就是平面。例如,球面不是一个平面,因为球面上任意两点所确定的直线中,只有两个点在球面上.
    基本事实3:
    文字表示:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线
    符号表示:P∈α,且P∈β⇒α∩β=l,且P∈l
    图形表示:
    注:(1)基本事实3说明,两个不重合的平面,只要有一个公共点,就一定有无数个公共点,而且这无数个公共点能构成一条直线,这条直线通常也称为两个平面的交线,如图所示,有;
    (2)在画两个平面相交时,其中一个平面被另一个平面遮住的部分应该画出虚线或不画,如图所示;
    (3)根据基本事实3可知,棱柱中,有公共棱的两个面所在的平面一定是相交的,而且公共棱是交线的一部分.
    作用:①判定两个平面相交的依据;②判定点在直线上
    【对点快练】
    1.下列说法正确的是( )
    A.三点可以确定一个平面
    B.若直线上有一个点在一个平面内,则这条直线在这个平面内
    C.把三角板的一个角立在课桌面上,三角板所在平面与桌面所在平面相交于一点
    D.如果两个平面有三个不共线的点,那么这两个平面重合
    答案:D A错误,不共线的三点可以确定一个平面;B错误,直线上的两个点在一个平面内,则这条直线在这个平面内;C错误,三角板所在平面与桌面所在平面相交于一条直线;D正确,过不共线的三个点有且只有一个平面.
    2.若A∈平面α,B∈平面α,C∈直线AB,则( )
    A.C∈α B.C∉α
    C.AB⊄α D.AB∩α=C
    答案:A 因为A∈平面α,B∈平面α,所以AB⊂α.又因为C∈直线AB,所以C∈α.
    问题2:由平面的基本事实得到的推论
    推论1:
    文字表示:经过一条直线与直线外一点,有且只有一个平面.
    符号表示:A∉l⇒存在唯一的平面α,使A∈α,且l⊂α
    图形表示:
    注:(1)这是由基本事实1与基本事实2得到的,
    如图,在直线上取两点,因为,所以3点不共线.
    由基本事实1可知,确定一个平面,记为,由基本事实2以及可知.
    (2)推论1可以简单地说成:直线和直线外一点确定一个平面.
    推论2:
    文字表示:经过两条相交直线,有且只有一个平面.
    符号表示:l∩m=A⇒存在唯一的平面α,使l⊂α,且m⊂α
    图形表示:
    推论3:
    文字表示:经过两条平行直线,有且只有一个平面
    符号表示:l∥m⇒存在唯一的平面α,使l⊂α,且m⊂α
    图形表示:
    注:(1)推论2与推论3可以分别简单地说成“两条相交直线确定一个平面”,“两条平行直线确定一个平面”。
    (2)推论2可以说明,三角形是平面图形,因此初中有关三角形全等,相似,以及前面我们学习的解三角形等结论,在空间中也是成立的。
    (3)推论3可以说明平行四边形,梯形也是平面图形,初中有关平行四边形、梯形的判定与性质等结论,在空间中也成立.
    【对点快练】
    1.下列说法不正确的是( )
    A.三角形是平面图形 B.一条直线和一个点可以确定一个平面
    C.平行四边形是平面图形 D.初中学习的梯形的判断与性质等结论,在空间中仍然成立
    答案:B A正确,利用推论2可以说明三角形是平面图形;B错误,一条直线和直线外一个点可以确定一个平面;C正确,利用推论3可以说明平行四边形是平面图形;D正确,因为梯形是平面图形.
    2.经过空间任意三点作平面( )
    A.只有一个 B.可作二个
    C.可作无数多个D.只有一个或有无数多个
    答案:D 当三点在一条直线上时,过这三点的平面能作无数个;当三点不在同一条直线上时,过这三点的平面有且只有一个.
    例1. 用符号语言表示下列语句,并画出图形:
    (1)三个平面α、β、γ相交于一点P,且平面α与平面β交于PA,平面α与平面γ交于PB,平面β与平面γ交于PC;
    (2)平面ABD与平面BCD相交于BD,平面ABC与平面ADC交于AC.
    [分析] 根据条件,适当确定其中的某一个平面,然后根据点、线、面的位置关系,将其附着于固定平面上,注意图形的立体感,要将被遮挡部分用虚线表示.
    解 (1)符号语言表示:α∩β∩γ=P,α∩β=PA,α∩γ=PB,β∩γ=PC.用图形表示如图①.
    (2)符号语言表示:平面ABD∩平面BDC=BD,
    平面ABC∩平面ADC=AC.
    图形表示如图②.
    【变式练习】A、B、C表示不同的点,n,l表示不同的直线,α,β表示不同的平面,下列推理表述不正确的是( )
    A.A∈l,A∈α,B∈l,B∈α⇒l⊂α
    B.A∈α,A∈β,B∈β,B∈α⇒α∩β =直线AB
    C.A,B,C∈α,A,B,C∈β,且A,B,C不共线⇒α与β重合
    D.l⊄α,A∈l⇒A∉α
    答案:D A是基本事实2,故A正确;B是基本事实3,故B正确;C是基本事实1,故C正确;当l⊄α,A∈l时,也有可能A∈α,如l∩α=A,故D不正确.
    例2.证明:两两相交且不过同一个点的3条直线必在同一个平面内.
    证明:设直线两两相交,交点分别是
    显然,3点不共线,因此它们能确定一个平面.
    因为 那么直线
    同理
    即直线都在平面内.
    【变式练习1】
    已知直线a∥b,直线l与a,b都相交,求证:过a,b,l有且只有一个平面.
    证明 法一:如图所示.由已知a∥b,所以过a,b有且只有一个平面α.
    设a∩l=A,b∩l=B,
    ∴A∈α,B∈α,且A∈l,B∈l,
    ∴l⊂α.即过a,b,l有且只有一个平面.
    法二:∵a∥b,∴过a,b有且只有一个平面α.
    设a∩l=A,b∩l=B,则过a与l有且只有一个平面β.
    ∴a⊂α,a⊂β,B∈α,B∈β,
    又∵B∉a,∴平面α与β重合.即过a,b,l有且只有一个平面.
    【变式训练2】
    如图,已知E,F,G,H分别是四面体A-BCD的棱AB,BC,CD,DA的中点.
    求证:E,F,G,H四点共面.
    证明 在△ABD中,∵E,H分别是AB,AD的中点,∴EH∥BD.
    同理FG∥BD,则EH∥FG.故E,F,G,H四点共面.
    例3.如图所示的正方体中,E是棱上的一点,试说明3点确定的平面与平面相交,并画出这两个平面的交线.
    解:因为面,面ABCD
    所以面,即面与面相交。
    延长与,设它们相交于F,如图所示,则:
    直线,直线面,
    直线,直线面,
    则面面,从而为面与面的交线,如图所示.
    【变式练习】
    如图所示,在正方体中.
    画出平面与平面及平面与平面的交线.
    解答:如图,∵,,
    ∴平面,平面.
    又平面,平面.
    ∴平面 平面.
    同理平面平面.
    例4. 如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,点M,N,E,F分别是棱CD,AB,DD1,AA1上的点,若MN与EF交于点Q,求证:D,A,Q三点共线.
    证明 ∵MN∩EF=Q,
    ∴Q∈直线MN,Q∈直线EF.
    又∵M∈直线CD,N∈直线AB,CD⊂平面ABCD,
    AB⊂平面ABCD,
    ∴M,N∈平面ABCD,∴MN⊂平面ABCD.
    ∴Q∈平面ABCD.同理,可得EF⊂平面ADD1A1,
    ∴Q∈平面ADD1A1.
    又∵平面ABCD∩平面ADD1A1=AD,
    ∴Q∈直线AD,即D,A,Q三点共线.
    【变式练习】
    如图,E、F、G、H分别是空间四边形ABCD的AB、BC、CD、DA边上的点,且直线EH与直线FG交于点O.求证:B、D、O三点共线.
    证明 ∵E∈AB,H∈AD,
    ∴E∈平面ABD,H∈平面ABD,
    ∴EH⊂平面ABD.
    ∵EH∩FG=O,
    ∴O∈平面ABD.
    同理O∈平面BCD,即O∈平面ABD∩平面BCD,
    ∴O∈BD,即B、D、O三点共线.
    例5. 如图,已知平面α,β,且α∩β=l.设梯形ABCD中,AD∥BC,且AB⊂α,CD⊂β.求证:AB,CD,l共点.
    证明 因为梯形ABCD中,AD∥BC,所以AB,CD是梯形ABCD的两腰,所以AB,CD必定相交于一点.
    如图,设AB∩CD=M.
    又因为AB⊂α,CD⊂β,
    所以M∈α,且M∈β,
    所以M∈(α∩β).
    又因为α∩β=l,所以M∈l,即AB,CD,l共点.
    【变式练习】
    如图所示,已知四面体A-BCD中,E,F分别是AB,AD的中点,G,H分别是BC,CD上的点,且eq \f(BG,GC)=eq \f(DH,HC)=2.求证:直线EG,FH,AC相交于同一点.
    证明 ∵E,F分别是AB,AD的中点,
    ∴EF∥BD且EF=eq \f(1,2)BD.
    又∵eq \f(BG,GC)=eq \f(DH,HC)=2,
    ∴GH∥BD且GH=eq \f(1,3)BD,
    ∴EF∥GH且EF>GH,
    ∴四边形EFHG是梯形,其两腰所在直线必相交,
    设两腰EG,FH的延长线相交于一点P,
    ∵EG⊂平面ABC,FH⊂平面ACD,
    ∴P∈平面ABC,P∈平面ACD,
    又∵平面ABC∩平面ACD=AC,
    ∴P∈AC,故直线EG,FH,AC相交于同一点.
    小结:
    1.证明三点共线的方法:先考虑两个平面的交线,再证有关的点都是这两个平面的公共点.或先由某两点作一直线,再证明其他点也在这条直线上.
    2.证明点线共面的方法:先由有关元素确定一个基本平面,再证其他的点(或线)在这个平面内;或先由部分点线确定平面,再由其他点线确定平面,然后证明这些平面重合.注意对诸如“两平行直线确定一个平面”等依据的证明、记忆与运用.
    3.证明多线共点的方法:先证两线共点,再证这个点在其他直线上,而“其他”直线往往归结为平面与平面的交线.
    考点
    教学目标
    核心素养
    平面的基本事实和推论
    了解平面的基本事实与推论,能用图形、文字、符号三种语言描述三个基本事实和三个推论,理解三个基本事实和三个推论的地位与作用
    直观想象、数学抽象、逻辑推理
    平面的基本事实和推论的应用
    会用平面的基本事实正面点共线、线共点、点线共面三个典型问题,熟悉符号语言、文字语言、图形语言之间的转换
    直观想象,逻辑推理
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