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法向量的夹角与二面角平面角的关系四


一、教学背景的分析
2 学情分析
已学习:二面角及二面角的平面角的概念 会:建立空间直角坐标系
进行向量坐标运算 求平面的法向量 已掌握:用向量求解线线角、线面角的方法
二、教学目标的确定
1
通过类比异面直线 所成的角、直线与 平面所成角的解决 方法,得到用向量 求二面角大小的方 法,并能用之解决 有关问题,体会向 量方法在研究几何 问题中的作用.
2
2
设平面 SCD 的法向量为 n(x, y,z),则 nSD0, nSC0,
2 探究方法
当法向量 n1 , n2 一个指向二面角内,另一个指向二面角外时,
二面角的大小 n1, n2 ;
当法向量 n1 , n2 同时指向二面角内或二面角外时,
二面角的大小 n1, n2 .
四、教学过程的设计与实施
2 探究方法
设计意图
进一步探究法向量的夹角与二面角大小的关系, 结合规律加深学生对这一难点内容的理解.
2
在探究用向量法求二 面角大小的过程中, 体会数形结合、类比 转化的数学思想,进 一步提高空间想象能 力、分析问题和解决 问题的能力.
3
通过经历向量法求 二面角大小的推导 过程,培养大胆探 索精神,提高学习 立体几何的兴趣.
二、教学目标的确定
教学的重点和难点
重点和难点
重点:用法向量夹角求二面角的方 法的探究及应用
n1 n2
根据教师引导,由学生发现该二面角的求解可由向量的夹角来确定,调动学生探究这一问题的主动性和积极性.
四、教学过程的设计与实施
2 探究方法
n1, n2
cos cos n1, n2 n1 n2
n1 n2
四、教学过程的设计与实施
2 探究方法
设计意图
一、教学背景的分析 二、教学目标的确定 三、教学方法的选择 四、教学过程的设计与实施 五、教学效果评价与反思
一、教学背景的分析
1 教材分析
本节课教学内容选自人教高中数学B版选修2—1第 三章第2.4节“二面角及其度量”的第2课时.
二面角是立体几何的重要概念之一.它是学生在 学习异面直线所成的角,直线与平面所成的角之 后,又重点研究的一种空间角.
1 温故知新
设计意图
通过复习二面角平面角的知识,类比线线角、线 面角的解决方法,自然引出用向量探究二面角的 大小.
四、教学过程的设计与实施
1 温故知新 2 探究方法
3 实践操作
4
归纳总结
四、教学过程的设计与实施
2 探究方法
问题1:
二面角的平面角AOB 能否转化成向量的夹角?

B
O l

A
AOB OA,OB
2 求平面SAB与SCD 所成二面角的余弦值.
四、教学过程的设计与实施
3 实践操作
解:由 SA⊥平面 ABCD,AB⊥AD,SA,AB,AD 两两互相垂直. 以 A 为坐标原点,AD 所在的直线为 x 轴,AB 所在的直线为 y 轴 建立空间直角坐标系 A-xyz,则
S(0,0,1) , S(1 , 0, 0) , C(1,1,0) , SD (1 ,0, 1) , SC (1,1, 1) ,
难点:二面角与两个半平面的法向 量夹角的关系
三、教学方法的选择
1 教学方法
教师启发引导 学生自主探究
2 教学手段
多媒体辅助
四、教学过程的设计与实施
1 温故知新 2 探究方法
3
实践操作
4
归纳总结
四、教学过程的设计与实施
1 温故知新
如何度量二面角α—l—β的大小

B O

A
l
四、教学过程的设计与实施
通过教师引导和学生的交流讨论,培养学生的空 间想象能力、逻辑思维能力和乐于探索的精神;
通过实物教具、板书画图、课件演示,帮助学生 理解法向量夹角与二面角大小的关系.
四、教学过程的设计与实施
2 探究方法
问题3: 法向量的夹角与二面角的大小什么时候相等,什么 时候互补?
再次演示课件
四、教学过程的设计与实施
1 温故知新
异面直线所成的角
v1

v2
v1,v2

|
v1
v2
v1,v2
四、教学过程的设计与实施
1 温故知新
直线与平面所成的角
n 直线的方向向量为 a ,平面的法向量为
n
a
a


a, n
2
B

n a, n
2
四、教学过程的设计与实施
四、教学过程的设计与实施
1 温故知新 2 探究方法
3
实践操作
4 归纳总结
四、教学过程的设计与实施
3 实践操作
已知ABCD 是直角梯形,∠DAB=∠ABC=90°, SA⊥平面ABCD,SA=AB=BC=1,AD 1 ,
2 求平面SAB与SCD 所成二面角的余弦值.
四、教学过程的设计与实施
3 实践操作
设计意图
本题的特点是图中没有出现两个平面的交线,不 能直接利用二面角的平面角或者垂直于棱的向量 的夹角解决,利用法向量的夹角解决体现了向量 求解立体几何问题的优越性.
四、教学过程的设计与实施
3 实践操作
已知ABCD 是直角梯形,∠DAB=∠ABC=90°, SA⊥平面ABCD,SA=AB=BC=1,AD 1 ,
平面的法向量的夹角,那么二面角的大小与两个半
平面的法向量有没有关系?
n
a
n1 n2



l
四、教学过程的设计与实施
2 探究方法
思考:法向量的夹角与二面角平面角的关系
四、教学过程的设计与实施
四、教学过程的设计与实施
2 探究方法
n1, n2
cos cos n1, n2 n1 n2
课标要求:能用向量方法解决面面夹角的计算问 题,体会向量方法在研究几何问题中的作用.
一、教学背景的分析
1 教材分析
利用向量方法求解立体几何问题是将逻辑推理转化 为向量的代数运算. 三步曲:空间向量表示几何元素→利用向量运算研 究几何元素间的关系→把运算结果转化成相应的几 何结论.
用到数形结合、类比转化等数学思想和方法,有助 于提高学生的思维能力.
二面角 OA,OB
四、教学过程的设计与实施
2 探究方法
二面角 n1, n2
四、教学过程的设计与实施
探究方法
设计意图
从平面角出发,引导学生发现二面角的求解可由 向量的夹角来确定,从而调动学生探究这一问题 的积极性.
四、教学过程的设计与实施
2 探究方法
问题2:
求直线和平面所成的角可转化成直线的方向向量与
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