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知识点:
视频教学:
练习:
1.若A(-1,0,1),B(1,4,7)在直线l上,则直线l的一个方向向量为( )
A.(1,2,3) B.(1,3,2)
C.(2,1,3) D.(3,2,1)
2.若u=(2,-3,1)是平面α的一个法向量,则下列向量能作为平面α的法向量的是( )
A.(0,-3,1) B.(2,0,1)
C.(-2,-3,1) D.(-2,3,-1)
3.若平面α∥β,则下面选项中可以是这两个平面法向量的是( )
A.n1=(1,2,3),n2=(-3,2,1)
B.n1=(1,2,2),n2=(-2,2,1)
C.n1=(1,1,1),n2=(-2,2,1)
D.n1=(1,1,1),n2=(-2,-2,-2)
4.下列各组向量中不平行的是( )
A.a=(1,2,-2),b=(-2,-4,4)
B.c=(1,0,0),d=(-3,0,0)
C.e=(2,3,0),f=(0,0,0)
D.g=(-2,3,5),h=(16,24,40)
5.已知向量a=(2,4,5),b=(3,x,y)分别是直线l1,l2的方向向量,若l1∥l2,则( )
A.x=6,y=15
B.x=3,y=
C.x=3,y=15
D.x=6,y=
课件:
教案:
教学目标:
1.理解直线的方向向量和平面的法向量;
2.会用待定系数法求平面的法向量。
教学重点:直线的方向向量和平面的法向量
教学难点:求平面的法向量
教学过程:
一、创设情景
前面我们学习了空间向量的运算及相关定理,俗话说,学以致用,空间向量有什么样的应用呢?从本节课开始我们就来研究这个问题,首先看引题.
引题: 正方体
中,求证:
面
.
师:如何证明线面垂直呢?
生:证明直线垂直于平面中两条相交直线.
师:那么如何证明线线垂直呢?能否用向量的方法呢?
生:只要证明两条直线所对应的向量的数量积为0.
法一: 坐标法
设正方体棱长为1,以为单位正交基底,
建立如图所示空间坐标系
,
,
,所以
,所以
同理,而
所以平面
师:空间向量除了可以用坐标表示,还可以用什么表示呢?
法二: 基底法
以为一组基底,则
则所以
同理,而
所以平面
师:这里为了证明线面垂直,我们抓住直线上的向量
展开证明的,这里的
就是直线的一个方向向量,当然我们也可以在
上取一点
,
也是直线
的一个方向向量,所以直线的方向向量不唯一,并且它们是什么关系?
生:共线.
师:根据以上描述,你能总结直线的方向向量的定义吗?
二、建构数学
1.直线的方向向量
我们把直线上的向量
以及与
共线的向量叫做直线
的方向向量.
师:刚刚证明了平面
,以前我们称
为平面的一条垂线,现在还可称为平面的一条法线,而法线
的方向向量称为平面
的法向量,因此你能总结平面法向量的定义吗?(可以提示:法向量的有向线段所在的直线与平面是什么关系?)
2.平面的法向量
如果表示向量的有向线段所在直线垂直于平面
,则称这个向量垂直于平面
,记作
,如果
,那么向量
叫做平面
的法向量.
判断:下列命题中正确的是____________
(1)平面的法向量垂直于与平面
共面的所有向量;
(2)一个平面的所有法向量互相平行;
(3)如果两个平面的法向量互相垂直,那么这两个平面也垂直;
(4)如果与平面
共面,且
则
是平面
的一个法向量.
师:引进了法向量的定义后,刚才的问题还可证明什么?
生:证明平面
,即
是平面
的法向量.
师:能小结证明是平面法向量的步骤吗?
师:我们说平面的法向量不唯一,所以本题还可解决什么问题?
生:求平面的一个法向量.
师:那么如何求法向量?(板书)
注:(1)这是两个三元一次方程组,解不唯一,正好说明了法向量不唯一;
(2)如何求出一个?可以固定其中一个值,不妨设,则
,当然也可设
,但是
,因为法向量是非零向量,所有法向量的一般形式是
;
(3)求法向量的方法:待定系数法,请学生小结求法向量的步骤?
练习:已知求与平面
垂直的单位向量.
解: (学生板书)
例2: 在空间直角坐标系内,设平面经过点
,平面
的法向量为
,
为平面
内任意一点,求
满足的关系式.
解:由题意可得,因为
为平面
的法向量
所以
即
化简得
师:因为点为平面内任意一点,所以该式是谁的方程呢?
生:平面的方程.
师:而且这个方程是唯一确定的,也正说明了给定平面内任一点及平面的法向量,平面是唯一确定的.
练习:
1.空间直角坐标系中,平面的一个法向量____________;
2.已知,则直线
的模为1的方向向量是_______________;
3.若直线的方向向量分别是
,
,则直线
的位置关系是____________;
师:有了直线的方向向量后,不需要再计算线线角了,而只需看它们的方向向量了,而且一般情况下,只要看两个向量是否共线或垂直.
4.若平面不重合)的法向量分别是
,则
的位置关系是____________.
师:同样有了平面的法向量后,研究平面的位置关系就变得简洁些了,这也是我们下节课要研究的内容.
三、课堂小结
1.直线得方向向量与平面法向量得概念;
2.证明和求解平面的法向量.
四、课后练习
书本90页 1,2
五、教学反思
按照“最近发展区”的理念,本节课我是从问题出发引出直线的方向向量与平面的方向量的定义,与书本直接先给出定义再去证明的思路有所不同,并且在给出定义后,我让学生自己探索发现刚才的问题实际上即证明了什么,而且还可以解决什么问题,正体现了新课程提倡的“以教师为主导,以学生为主体”理念,包括求平面的法向量的步骤都让学生自我发现与总结,充分调动了学生的积极性.但是因为时间问题,最后的练习题没有讲解,所以本节课引入的两个新工具的目的没有凸显出来,以后要控制好时间.
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