高一数学 直线、平面、简单几何体教案16 苏教版

第一篇：高一数学 直线、平面、简单几何体教案16 苏教版

三垂线定理练习课二

教学目标

1．进一步理解、巩固并应用三垂线定理及其逆定理； 2．应用上一节课上所讲的两个基本题来解有关的综合题； 3．通过解综合题提高学生解综合题的能力． 教学重点和难点

教学的重点是进一步掌握三垂线定理及其逆定理，并能灵活的应用它们来解有关的题．教学的难点是在空间图形中有许多平面时，如何选好“基准平面”和“第一垂线”．

教学设计过程

师：上一节我们应用三垂线定理及其逆定理讲了四个例题．其中大多是基本题．今天我们一方面要在应用这些基本题的基础上解有关的综合题；另外我们再来解其它的综合题来提高我们的解综合题的能力．现在看例1．

例

1如图1，已知：PA⊥PB，PA⊥PC，PB⊥PC，求证： △ABC是锐角三角形．

师：这一题证法很多，所以我们要多想几种证法．

所以

∠BAC是锐角．

同理可证∠ABC，∠ACB都是锐角． 师：我们能不能直接用三垂线定理来证？

生：由已知可得PA⊥平面PBC．在直角三角形PBC中，作PD⊥BC于D，因为∠PBC，∠PCB都是锐角，所以垂足D一定在斜边BC内部，连PD，则PD⊥BC（三垂线定理）．对于△ABC来说，因垂足D在BC边内部，所以∠ABC，∠ACB都是锐角，同理可证∠BAC也是锐角．

师：能不能用公式cosθ1·cosθ2＝cosθ来证明△ABC为锐角三角形？

生：因AP⊥平面PBC，所以∠ABP是线面角，相当于θ1，∠PBC相当于θ2，因θ1，θ2都是锐角．所以cosθ1＞0，cosθ2＞0，cosθ＝cosθ1·cosθ2＞0，所以θ为锐角。即∠ABC是锐角，同理可证∠BAC，∠ACB都是锐角．

师：我们用了三种方法来证明△ABC是锐角三角形，现在我们换一个角度来研究这个基本图形另外一个性质．看例2．

例

2如图2，已知：PA⊥PB，PA⊥PC，PB⊥PC．PH⊥平面ABC于H．求证：H点是△ABC的垂心．

师：垂心是三角形三边垂线（高线）的交点，要证H是△ABC的垂心，只要证AH⊥BC即可．

生：因为 PA⊥BP，PA⊥CP，所以 PA⊥平面PBC． 故 PA⊥BC．

对于平面ABC来说，PH是垂线，PA是斜线，AH是PA在平面ABC内的射线． 因为 PA⊥BC，所以 AH⊥BC． 同理可证BH⊥AC，CH⊥AB． 故H是△ABC的垂心．

师：由例2的演变可得例3，现在我们来看例3．

例

3如图3，△ABC中，∠BAC是锐角，PA⊥平面ABC于A，AO⊥平面PBC于O．求证：O不可能是△PBC的垂心．

师：要证明O不可能是△PBC的垂心，用什么方法？ 生：用反证法．

师：为什么想到用反证法？ 生：因为直接证不好证．

师：对，因为直接来证不好利用条件，而用反证法，假设O是△PBC的垂心，则这样证明的思路就“活了”，就可利用已知条件，现在我们用反证法来证明．

生：假设O是△PBC的垂心，则BO⊥PC．

对平面PBC来说，AO是垂线，AB是斜线，BO是AB在平面PBC内的射影． 因为 BO⊥PC，所以 AB⊥PC． 又因为 PA⊥平面ABC，PA⊥AB，所以AB⊥平面PAC，AB⊥AC，∠BAC是直角，与已知∠BAC是锐角相矛盾．所以假设不能成立，所以O不可能是△PBC的垂心．

师：分析例3我们可以看出例3是由例2演变而来．也就是说在PA⊥AB，PA⊥ACO是△PBC的垂心条件下一定可以推导出AB⊥AC．是例2的逆命题再加以演变而得．现在我们来看例4．

例

4如图4，已知：∠AOB在平面α内，∠AOB＝60°，PO是平面α的一条斜线段，∠POA＝∠POB＝45°，PP′⊥平面α于P′，且PP′＝3．求：

（1）PO与平面α所成的角的正弦；（2）PO的长．

师：我们如何利用上节课所讲的两个基本题来解这题．

生：因∠POA＝∠POB，所以OP′是∠AOB的平分线，∠POP′相当于θ1，θ2＝30°，θ＝45°，由cosθ1·cos30°＝cos

师：在我们脑中如果“储存”许多基本题，那么在我们解有关综合题时，就能“得心应手”．所以在平时我们一定要注意对基本题的理解、掌握，解这题的思路就是一个典型．下面我们来看例5．

（1）直线MN是异面直线A1B和B1D1的公垂线；

（2）若这个正方体的棱长为a，求异面直线A1B和B1D1的距离．

师：我们是在讲三垂线定理及其逆定理应用时讲这个例题的．所以我们想法用三垂线定理或它的逆定理来证明这一题．要用三垂线定理首先要确定对于哪一个平面来用三垂线定理．

生：对于平面A1B1C1D1来用三垂线定理．

师：这时MN是平面A1B1C1D1的斜线，我们如何作平面A1B1C1D1的垂线呢？

生：作MP⊥A1B1于P，又因为D1A1⊥平面A1ABB1，所以A1D1⊥PM，故PM⊥平面A1B1C1D1． 师：对于平面A1B1C1D1来说，MP是垂线，MN是斜线，NP是MN在平面A1B1C1D1上的射影．我们要证MN⊥B1D1，只要证PN⊥B1D1即可．在正方形A1B1C1D1中，我们知道A1C1⊥B1D1，所以现在只要证PN∥A1Q1即可．我们如何利用已知条件来证PN∥A1O1．

＝O1N∶NB1，所以PN∥A1O1，所以PN⊥B1D1，故MN⊥B1D1．同理可证MN⊥A1B，所以MN是异面直线A1B和B1D1的公垂线．

师：已知正方体的棱长为a，在直角三角形MNP中，如何求出MN的长？

师：这是一道很好、很典型的题，它很巧妙、很直接地求出异面直线A1B，B1D1的公垂线及这两异面直线的距离．这一道题我们的先人们是如何想出来的？这一问题我们利用课外活动时间来进行探索．

今天就讲这五个例题，讲这五个例题的目的一是进一步应用三垂线定理及其逆定理，二是应用上节课刚讲过的基本题来解较综合的题．

作业 补充题

1．已知：正方形ABCD的边长为10，O为正方形中心，PO⊥平

2．已知：在△ABC中，∠BAC＝90°，PC⊥△ABC所在平面，D为AB上一点，PA，PD，PB与平面ABC分别成60°，45°，30°的角，求证：D是AB的中点．

3．将正方形ABCD沿对角线BD折起来，使A点在平面BCD的射影O恰好在BD上，又CD的中点为E，求证：AE⊥CD．

〔提示：对于平面BCD来说，AO是垂线，OE是斜线AE在平面上的射影〕

AB＝13，AC＝15，A1B＝5，A1C＝9．试比较∠BAC与∠BA1C的大小．〔提示：用余弦定理可得∠BAC＝∠BA1C〕

5．已知：矩形ABCD所在平面为α，点P∈α，但P BC．作PQ⊥平面α，问：点P在什么位置时，∠QCB分别是（1）直角，（2）锐角，（3）钝角，并加以证明．

〔提示：利用cosθ1·cosθ2＝cosθ公式〕

第二篇：2013白蒲中学高一数学教案：直线、平面、简单几何体：21(苏教版)

两个平面垂直的判定和性质(一)

一、素质教育目标

(一)知识教学点

1．两个平面垂直的定义、画法．

2．两个平面垂直的判定定理．

(二)能力训练点

1．应用演绎的数学方法理解并掌握两个平面垂直的定义． 2．掌握两个平面垂直的判定定理的证明过程，培养学生严格的逻辑推理，增强学生分析、解决问题的能力．

3．利用转化的方法掌握和应用两个平面垂直的判定定理．(三)德育渗透点

1．理解并掌握两个平面垂直定义的过程是培养学生从一般到特殊的思维方法的过程．

2．让学生认识到掌握两个平面垂直的判定定理是人类生产实践的需要，并且应用于实践，进一步培养学生理论与实践相结合的观点．

二、教学重点、难点、疑点及解决方法

1．教学重点：掌握两个平面垂直的判定．

2．教学难点：掌握两个平面垂直的判定及应用．

三、课时安排

本课题安排2课时．本节课为第一课时：主要讲解两个平面垂直的判定．

四、教与学的过程设计

(一)复习近平面角的有关知识

师：什么是二面角的平面角？

生：以二面角的棱上任意一点为端点，在两个面内分别作垂直于棱的两条射线，这两条射线所成的角叫做二面角的平面角．

师：一般地，作二面角的平面角有哪几种方法？

生：三种．一是利用定义；二是利用三垂线(逆)定理；三是利用棱的垂面． 师：下面我们来做道练习(幻灯显示)．

已知：二面角α-AB-β等于45°，CD＜α，D∈AB，∠CDB＝45°． 求：CD与平面β所成的角．

生证明：作CO⊥β交β于点O，连结DO，则∠CDO为DC与β所成的角． 过点O作OE⊥AB于E，连结CE，则CE⊥AB，∴∠CEO为二面角α-AB-β的平面角，即∠CEO=45°．

∵CO⊥OE，OC＝OE，∴∠CDO=30°． 即DC与β成30°角．

师点评：本题涉及到直线与平面所成角的范围[0°，90°]以及利用三垂线定理寻

找二面角的平面角．事实上，利用三垂线定理作二面角的平面角是最常用，也是最有效的一种方法．

(二)两个平面垂直的定义、画法

师：两个平面垂直是两个平面相交的特殊情况，日常我们见到的墙面和地面、以及一个长方体中，相邻的两个面都是互相垂直的．那么，什么是两个平面互相垂直呢？

生：两个平面相交，如果所成的二面角是直二面角，就说这两个平面互相垂直． 师：回答得很好．这个定义与平面几何里的两条直线互相垂直的定义相类似，也是用它们所成的角是直角来定义．知道了两个平面互相垂直的概念．如何画它们呢？

生：如图1-128，把直立平面的竖边画成和水平平面的横边垂直．记作α⊥

β．

练习：(P.45中练习1)

画互相垂直的两个平面、两两垂直的三个平面． 如图1-129．

(三)两个平面垂直的判定

师：判定两个平面互相垂直，除了定义外，还有下面的判定定理．

两个平面垂直的判定定理：如果一个平面经过另一个平面的一条垂线，那么这两个平面互相垂直．

求证：α⊥β．

师提示：要证明两个平面互相垂直，只有根据两个平面互相垂直的定义，证明由它们组成的二面角是直二面角，因此必须作出它的一个平面角，并证明这个平面角是直角．如何作平面角呢？根据平面角的定义，可以作BE⊥CD，使∠ABE为二面角α-CD-β的平面

角．

让学生独自写出证明过程． 证明：设a∩β=CD，则B∈CD．

∴AB⊥CD．

在平面β内过点B作直线BE⊥CD，则∠ABE是二面角α-CD-β的平面角，又

AB⊥BE，即二面角α-CD-β是直二面角．

∴α⊥β．

师：两个平面垂直的判定定理，不仅是判定两个平面互相垂直的依据，而且是找出垂直于一个平面的另一个平面的依据．如：建筑工人在砌墙时，常用一端系有铅锤的线来检查所砌的墙面是否和水平面垂直(图见课本P.43中图1-49)，实际上，就是依据这个

原理．

另外，这个定理说明要证明面面垂直，实质上是转化为线面垂直来证明．下面我们来做一道练习．

练习：(P.45中练习2)

如图1-131，检查工件的相邻两个面是否垂直时，只要用曲尺的一边紧靠在工件的一个面上，另一边在工件的另一个面上转动一下，观察尺边是否和这个面密合就可以了．为什么？如果不转动呢？

如果不转动，只能确定两条直线OA⊥OB，无法确定OA⊥β，从而无法确定α⊥

β．

(四)练习

例：⊙O在平面α内，AB是⊙O的直径，PA⊥α，C为圆周上不同于A、B的任意一点．

求证：平面PAC⊥平面PBC．

证明：在θO内． ∵AB为θO的直径，∴BC⊥AC． 又PA⊥BC，∴BC⊥平面PAC．

∴平面PAC⊥平面PBC．(五)总结

本节课我们讲解了两个平面垂直的定义、画法及判定方法．判定方法有两种，一是利用定义，二是利用判定定理．如何应用两个平面垂直的判定定理，把面面垂直的问题转化为线面垂直的问题是本节课学习的关键．

五、作业

P．46中习题六．6、7、8、10(1)，

第三篇：数学高考复习名师精品教案：第76课时：第九章 直线、平面、简单几何体-空间向量及其运算

数学高考复习名师精品教案

第76课时：第九章 直线、平面、简单几何体——空间向量及其运算

课题：空间向量及其运算

一．复习目标：理解空间向量的概念、掌握空间向量的有关运算及其性质． 二．主要知识：

1．a,b向量共线的充要条件： ；

2．三点共线： ； 3．三向量共面： ； 4．四点共面： ； 5．两向量夹角的范围 ； 三．课前预习：

1．如图：在平行六面体ABCDA1B1C1D1中，M为A1C1与B1D1的交点。若ABaADb，AA1c，则下列向量中与BM，相A1DD1MB1C1等的向量是（）

CB11(A)abc2211(C)abc2211(B)abc22

A(D)12a12bc

2．有以下命题：

①如果向量a,b与任何向量不能构成空间向量的一组基底，那么a,b的关系是不共线；

②O,A,B,C为空间四点，且向量OA,OB,OC不构成空间的一个基底，那么点O,A,B,C一定共面；

③已知向量a,b,c是空间的一个基底，则向量ab,ab,c，也是空间的一个基底。

其中正确的命题是（）

(A)①②(B)①③(C)②③(D)①②③

3．下列命题正确的是（）

(A)若a与b共线，b与c共线，则a与c共线；(B)向量a,b,c共面就是它们所在的直线共面；

(D)若a//b，则存在唯一的实数(C)零向量没有确定的方向；使得ab；

4．已知A、B、C三点不共线，O是平面ABC外的任一点，下列条件中能确定点M与点A、B、C一定共面的是（）

(A)OMOAOBOC(C)OMOA12OB(B)OM13OC2OAOBOC13OA13

13OC(D)OMOB

四．例题分析： 例1．已知在正三棱锥PPGBCABC中，M,N分别为PA,BC中点，G为MN中点，求证：

P

M

A G N B

C

例2．已知E,F,G,H分别是空间四边形ABCD的边AB,BC,CD,DA的中点，（1）用向量法证明E,F,G,H四点共面；（2）用向量法证明：BD∥平面EFGH；

（3）设M是EG和FH的交点，求证：对空间任一点O，有

1OM(OAOBOCOD)4

E A

例3．在平行六面体ABCDB H M O D

F G C

A1B1C1D1中，底面ABCD是边长为a的正方形，侧棱AA1C1

D1 2）直线BD1与AC所成角长为b，且 AA1B1AA1D1120，求（1）AC1的长；（的余弦值。

A1 B1 D

C

B

A

五．课后作业：

1．对于空间任意一点O和不共线三点A,B,C，点P满足OPxOAyOBzOC是点P,A,B,C共面的（）

充分不必要条件(B)必要不充分条件(A)

(C)充要条件(D)既不充分也不必要条件

2．棱长为a的正四面体中，ABBCACBD3．向量a,b,c。

两两夹角都是60，|a|1,|b|2,|c|3，则|abc|4．已知正方体ABCDA1B1C1D1，点E,F分别是上底面A1C1和侧面CD1的中心，求下列各式中的x,y的值：

（1）AC1x(ABBCCC1)，则x ； AEAAxAByAD（2）1（3）AFADxAByAA1，则x ；y ；，则x ；y ；

5．已知平行六面体ABCDA1B1C1D1，化简下列向量表达式，并填上化简后的结果向量：

（1）ABC1B1CD1 ； （2）ABADAA1。

6．设ABCDA1B1C1D1是平行六面体，M是底面ABCD的中心，N是侧面BCC1B1对

角线BC1上的点，且BN3NC1，设MNaABbADcAA1，试求a,b,c的值。

7．空间四边形OABC中，求OA与BCOA8,AB6,AC4,BC5,OAC45,OAB60，夹角的余弦值。

8．如图，在平行六面体ABCDA1B1C1D1中，E,F,G,H,K,L分别为平行六面体棱的中点，求证：（1）LEFGHK0

A1D1ELC1B1K（2）E,F,G,H,K,L六点共面.FDCAGBH 5

第四篇：高一数学 2.2.3-4《直线与平面、平面与平面平行的性质》教案(新人教A版必修2)

§2.2.3 — 2.2.4直线与平面、平面与平面平行的性质一、三维目标：

1、知识与技能

（1）掌握直线与平面平行的性质定理及其应用；

（2）掌握两个平面平行的性质定理及其应用。

2、过程与方法

学生通过观察与类比，借助实物模型理解性质及应用

3、情感、态度与价值观

（1）进一步提高学生空间想象能力、思维能力；

（2）进一步体会类比的作用；

（3）进一步渗透等价转化的思想。

二、教学重点、难点重点：两个性质定理。

难点：（1）性质定理的证明；

（2）性质定理的正确运用。

三、学法与教学用具

1、学法：学生借助实物，通过类比、交流等，得出性质及基本应用。

2、教学用具：投影仪、投影片、长方体模型

四、教学思想

（一）创设情景、引入新课

1、思考题：教材第60页，思考（1）（2）学生思考、交流，得出

（1）一条直线与平面平行，并不能保证这个平面内的所有直线都与这个直线平行；

（2）直线a与平面α平行，过直线a的某一平面，若与平面α相交，则直线a就平行于这条交线。

在教师的启发下，师生共同完成该结论的证明过程。

于是，得到直线与平面平行的性质定理。

定理：一条直线与一个平面平行，则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行。简记为：线面平行则线线平行。

符号表示：

a∥α

aβ

b α∩β= b

作用：利用该定理可解决直线间的平行问题。

2、例3 培养学生思维，动手能力，激发学习兴趣。

例4 性质定理的直接应用，它渗透着化归思想，教师应多做引导。

3、思考：如果两个平面平行，那么一个平面内的直线与另一个平面内的直线具有什么样的位置关系？

学生借助长方体模型思考、交流得出结论：异面或平行。

再问：平面AC内哪些直线与B'D'平行？怎么找？

在教师的启发下，师生

共同完成该结论及证明过程，于是得到两个平面平行的性质定理。

定理：如果两个平面同时与第三个平面相交，那么它们的交线平行。符号表示：

α∥β

α∩γ∥b

β∩γ= b

教师指出：可以由平面与平面平行得出直线与直线平行

4、例

5以讲授为主，引导学生共同完成，逐步培养学生应用定理解题的能力。

（三）自主学习、巩固知识

练习：课本第63页

学生独立完成，教师进行纠正。

（四）归纳整理、整体认识

1、通过对两个性质定理的学习，大家应注意些什么？

2、本节课涉及到哪些主要的数学思想方法？

（五）布置作业

课本第65页习题2.2 A组第6题。

第五篇：直线和平面垂直教案

直线和平面垂直教案

教学目的

1．进一步理解直线与平面垂直定义的两种用法； 2．理解并掌握直线与平面垂直的判定定理2； 3．理解并掌握直线与平面垂直的性质定理． 教学重点和难点

这节课的重点是使学生进一步理解、掌握直线和平面垂直的定义和判定定理．这节课的难点是直线和平面垂直的性质定理的证明．

教学设计过程

一、复习，讲练上节课所留的作业

师：先请一位同学讲他所做的第32页习题四中的第1题．（教师写出已知、求证并画出直观图）

已知：△ABC，l⊥AB，l⊥AC．（如图1）求证：l⊥BC．

生：因为l⊥AB，l⊥AC，所以 l⊥平面ABC．（线面垂直的判定定理）故 l⊥BC．（线面垂直的定义）

师：对，在上一节我们讲直线和平面垂直的定义时，就强调过在立体几何中这是一个很重要的定义，我们一定要很好地理解、应用．线面垂直的定义既是线面垂直最基本的判定方法，在线面垂直判定定理的证明思路就是回到定义去．关于这一应用在上节课中已经做了详细的说明．线面垂直的定义又是线面垂直的最基本的性质，当我们知道直线和平面垂直后，这平面的垂线就和平面内任何一直线都垂直，所以应用线面垂直的定义是证明两直线垂直常用的方法之一． 师：现在我们来看第32页习题四的第2题．请一个同学回答．（写出已知、求证和根据已知条件而画的直观图，我们叫它为起始图）

已知：直线a∥平面α，直线b⊥平面α．（如图2（1））求证：b⊥a．

生：过a作平面β，设β∩α＝c，因为a∥α，所以a∥c．（线面平行的性质定理）

又因为b⊥α，因此b⊥c，故b⊥a． 师：我们怎样想到要过a作平面β的呢？

生：这是线面平行的性质定理的要求．因为在线面平行的性质定理：如果一条直线和一个平面平行，经过这条直线的平面和这个平面相交，那么这条直线就和交线平行．在图中没有这条交线，所以我们就要作平面β∩α＝c，作出这条交线，以满足定理的要求a平行交线c．

师：这是定理要求我们作辅助面．在立体几何解题过程中，我们经常要作辅助线、辅助面，我们根据什么原则来作辅助线、辅助面呢？有两条原则：一是用概念来指导作图，这在求异面直线所成的角时，我们曾反复强调；二是用定理来指导作图．这就是今天我们在证明这个题时要明确的．这是在立体几何中作辅助线、辅助面的两条基本原则，遵循这两条原则就说明解题的思路是正确的，就使解题的正确性有了基本的保证；反之，如果违背了这两条原则，那就说明了第一步就走错了方向．这一题肯定不可能做对．所以作辅助线、辅助面这两条原则我

们一定要理解、记住，并且在解题过程中应用．当然，以后随着课程内容不断的展开，我们还会反复强调这两条原则．

以前我们还讲过要使直观图有好的视觉效果，还要注意视角的选择，这一题的起始图（根据已知条件所画出的直观图）看起来它的视觉效果并不好，但当我们证完这道题，看到它的终止图（解完题后的直观图）视觉效果就比较好，所以视角选择好与不好要以终止图的视觉效果好与不好为标准．这样在解完一道题后，有时要重新设计起始图的画法，以保证终止图有最好的视觉效果．

二、直线与平面垂直的判定定理2．

师：这是课本第25页的例1，我们把它正式升格为判定定理2．我们来看下面的模型就很容易了解定理的内容．（这时拿出两根小棍平行地放在课桌面上，并使其中一根与桌面垂直，让学生观察另一根与桌面的关系）a∥b，如果a⊥平面α，那么b与平面α是什么关系？

生：b也垂直平面α．

师：这就是线面垂直的判定定理2．

判定定理

2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．

已知：a∥b，a⊥α．（如图3）求证：b⊥α．

师：判定定理

1、判定定理2，这里的1，2不是人为的排列，而是有它内在的逻辑关系，也就是说我们可以应用判定定理1来证明判定定理2，那么我们如何用判定定理1来证明判定定理2呢？

生：为了用判定定理1，我们可以首先在平面α内作两条相交直线m，n． 因为 a⊥α，所以 a⊥m，a⊥n．（线面垂直的定义）

又因为 a∥b，所以 b⊥m，b⊥n．（一条直线垂直于平行线中的一条也就垂直于另一条）故 b⊥α．（线面垂直的判定定理1）

三、直线和平面垂直的性质定理

师：现在我们来研究直线和平面垂直的性质定理，先来看模型．（这时教师用两根小棍都垂直于桌面，让学生观察、回答）

生：这两直线平行．

师：这就是直线和平面垂直的性质定理．

直线和平面垂直的性质定理

如果两条直线同垂直于一个平面，那么这两条直线平行．

已知：a⊥平面α，（如图4）b⊥平面α，求证：a∥b．

师：我们讲过了线面垂直的判定定理1、2．也曾经在讲线面垂直的定义时，把课本中的两句话（第24页）升格为两个定理，即：

定理

过一点有且只有一条直线和一个平面垂直． 定理 过一点有且只有一个平面和一条直线垂直． 现在可以根据上述定理来证明线面垂直的性质定理：

生：可用反证法，假设b a，设b∩α＝O，过O点作b′∥a，因为a⊥α，所以b′⊥α（判定定理2），所以过点O有两条直线b，b′都与平面α垂直，与垂线的唯一性矛盾，所以b

a不能成立，所以b∥a．

师：用反证法证明可以，也可以用同一法，即在证明的开始不做假设b a，证完b′⊥α后，根据垂线的唯一性b′应与b重合，所以b∥a．当然，对反证法和同一法，我们主要要掌握反证法，对同一法只要求有所了解．

四、两个定义

1．点到平面的距离

从平面外一点引一个平面的垂线，这个点和垂足间的距离叫做这个点到这个平面的距离．

（教师可先用一根小棍垂直于桌面演示，然后给点到平面的距离下定义，下完定义后可指出，点到平面的距离可转化为两点间的距离，即这个点和垂足之间的距离）

2．平行的直线和平面的距离

一条直线和一个平面平行，这条直线上任意一点到平面的距离，叫做这条直线和平面的距离．

（教师可先用一根小棍和平面平行，演示让学生观察，如何给平行的直线和平面的距离下定义，定义给出后，教师可指出平行的直线和平面的距离可能转化为点到平面的距离，当然也就可转化为两点间的距离）

师：在这定义中，是这条直线上任意一点到平面的距离叫做这条直线和平面的距离，那会不会因在直线上所取的点不同，而使距离不同呢？

生：不会，它们之间的距离都相等．

师：对，但为了在理论上说明这个定义的合理性，我们来看下面这个例题． 例

已知：l∥平面α，A∈l，B∈l，AA′⊥α于A′，BB′⊥α于B′．（如图5）

求证：AA′＝BB′．

生：因为AA′⊥α，BB′⊥α，所以AA′∥BB′（性质定理），所以过AA′，BB′作平面β，设β∩α＝A′B′，因为l∥α，所以l∥A′B′，故AA′＝BB′．（平行线间的距离处处相等）

师：通过这个例题的证明，我们就了解了定义的合理性．可以在直线上任意取点．这对于以后我们求平行的直线和平面的距离，提供了很好的思路． 今天我们讲了直线和平面垂直的第2个判定定理，讲了直线和平面垂直的性质定理，在这个基础上还讲了点到平面的距离、平行的直线和平面的距离两个定义．

作业

课本第32页习题四第3，5，8题． 补充题

1．已知：平面α∩平面β＝直线l．A∈α，AB⊥β于B，BC⊥α于C． 求证：AC⊥l．

［提示：证明直线l⊥平面ABC］

2．已知：AB是圆O的直径，C是圆O上不同于A和B的点，PA⊥⊙O所在的平面．

求证：BC⊥PC．

［提示：证明BC⊥平面PAC］

3．已知：在Rt△ABC中，∠ACB＝90°，PB⊥平面ABC，BD⊥PC于D． 求证：（1）AC⊥BD；（2）BD⊥PA．

［提示：（1）证明AB⊥平面PBC：（2）证明BD⊥平面PAC］ 课堂教学设计说明

1．立体几何第一章直线和平面主要研究的是空间两条直线、空间直线和平面、空间两个平面的位置关系，其中以直线与直线的垂直、直线与平面的垂直、平面与平面垂直为重点．而直线与平面的垂直是其中的最重要的一个环节，它是三垂线定理及其逆定理、两平面垂直的判定和性质的基础．所以对直线与平面垂直的定义与判定定理一定要让学生深刻理解、牢固记忆、灵活应用．

2．直线与平面垂直的定义，既是直线与平面垂直的最基本的判定方法，别的判定定理都是根据定义和有关定理经过演绎推理而得，在这个意义上，我们说直线与平面垂直的定义是最基本的判定方法；直线与平面垂直的定义又是直线与平面垂直最基本的性质．别的性质定理是根据定义和有关定理经过演绎推理而得，在这个意义上，我们说直线与平面垂直的定义是直线与平面最基本的性质． 为了使学生理解直线与平面垂直的定义这两种用法，以平面几何中的平行四边形的定义为例．平行四边形的定义既是平行四边形的最基本的判定方法，也是平行四边形的最基本的性质．别的判定定理和性质定理都是根据定义和有关定理经过演绎推理而得．

在这里一定要让学生深刻的理解并掌握应用直线与平面垂直的定义是证明两直线垂直最常用的方法．

3．在课本第24页给直线与平面垂直下定义后的这两句话：“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．”是两个定理．关于垂线的唯一性和垂面的唯一性的这两个定理是可以证明的．关于这两个定理的证明可以参看1989年出版的《立体几何全一册（甲种本）教学参考书》第47页第11题（1）、（2）．要让学生了解这两个定理，并会应用这两个定理，在证明直线和平面垂直的性质定理时，用到垂线的唯一性，以后在证课本第38页习题五第4题时还要用到垂线的唯一性和垂面的唯一性．

为什么课本在这里只是提出两个唯一性没有明确是两个定理也没有证明呢？这是课本的编者为了降低学习立体几何的难度而这样处理的．但我以为还是明确垂线的唯一性、垂面的唯一性是两个定理，但可以不予证明而直接应用为好． 4．前面我们提出了“视觉语言”这个概念，既然作为一种“语言”它应该而且必须与思维过程相一致．所以这里我们又提出“起始图”（根据题中的条件而出现的“视觉语言”）和“终止图”（解完题后，或思维过程完结时出现的“视觉语言”）这两个概念．

前面我们也提到过为了使“视觉语言”达到最佳的视觉效果，必须注意视角的选择，我们认为视角的选择要以终止图有最佳的视觉效果为标准，这样有时会出现起始图视觉效果较好而终止图视觉效果并不好；或者起始图视觉并不太好而终止图视觉效果较好这样不一致情况，所以这样就要求教立体几何的教师对于直观图要精心地、反复地设计，务必使终止图有最佳的视觉效果，这样才能使这个“视觉语言”起到它应有正面效应；否则，这个“视觉语言”不但不能起到它应有正面效应，相反，却起到负面效应．增加了学生在学习立体几何中的困难．这是每一个教立体几何的教师务必要理解并切实掌握的基本功．

起始图和终止图不仅仅是形式上的不同，而且它们之间还应该有“时间差”．因为这两个图是与思维过程相一致，思维既然以一个过程而出现，所以与这抽象思维过程相一致，或者说要以具体形象来表现这个抽象思维过程的“视觉语言”当然也要以一个过程而展现．这两个过程当然是一致的，但是“视觉语言”展现的过程应该比思维过程慢“半拍”，而不是同步，也就是说动脑先于动手．我们说以概念指导作图，以定理指导作图，也就是说在我们动手作图前，脑中得先有有关概念和定理．

在一篇文章中，我看到中国画画家在总结他们的创作国画经验时，用“蓄图在胸、意在笔先”这八个字来概括．当我看过这篇文章后，这八个字就牢记在心，感到对于立体几何的教学很有启发、很有教益．我们在脑中所蓄的图应该是由起始图到终止图一个不断的展现过程，而以终止图为主．这里的所谓意，就是思想，就是有关的概念和定理．

最后我还想以江泽民同志在1998年一次讲话中所引用的李白的《春夜宴桃李园序》“夫天地者，万物之逆旅也，光阴者，百代之过客也”．后说李白已经意识到了四维空间．明确指出“视觉语言”是要在二维平面来展现“四维空间”。不论用什么手段进行教学，一定要把这“时间差”表现出来．即展现出一个随时间的变化而变化的有“动感”的空间图形．

当然有的立体几何题的起始图和终止图是同一个图形，不要作任何的辅助线和辅助面，如这节课所讲的课本第32页习题四中的第1题．但伴随着思维过程的进展，作为对起始图的认识到对作为终止的认识（由直线与直线的垂直，到直线与平面的垂直，再到直线与直线的垂直）也同样有一个过程．

科学和艺术在一定条件下是可以统一的．记得在《新华月报》上曾看到有名的华人物理学家请中国有名的美术家用他们的绘画来展现高深抽象的物理内容．因此在立体几何教学中我们有可能也有必要把科学和艺术统一起来，即所画的每一个空间图形既要展示它所包含的数学科学的内涵，又要展示它的形式的艺术的美．把数学中（立体图形）的美渗透在每一节课中，这样可以培养学生对美的感受，可以更好吸引学生的注意力，从而达到更好的教学效果．

每一个听过我的课的人，都表扬我所画的图很美．在上课时有时让学生做练习，我踱步向教室后面走去，回过头来也很自我欣赏所画图的美．因为从某种意义上来说，每一个图都是一幅美术作品——空间图形的素描．当然我们在立体几何画“素描”的方法用的是平行投影中的斜二测画法，而在美术课中画素描的方法用的是中心投影中的透视法．（可参看1989年版，人民教育出版社出版《立体几何（甲种本）全一册教学参考书》第78页）