說(shuō)明:“倍增法”是一種重要的物理方法,歷史上庫(kù)侖在研究電荷間的相互作用力時(shí)曾用過(guò)此法,但學(xué)生在此前的物理學(xué)習(xí)中可能未曾遇到類(lèi)似例子,因此引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)交流,領(lǐng)會(huì)“倍增法”的妙處,這是本節(jié)課的一個(gè)要點(diǎn).可用體育鍛煉中的“拉力器”來(lái)類(lèi)比。(2)該方案消除摩擦力影響的方法:所用的消除方法與實(shí)驗(yàn)方案2一樣。也可使用氣墊導(dǎo)軌代替木板,以更好地消除摩擦影響。(3)小車(chē)速度的確定方法:①確定打出來(lái)的點(diǎn)大致呈現(xiàn)什么規(guī)律:先密后疏(變加速),再均勻分布(勻速);②應(yīng)研究小車(chē)在哪個(gè)時(shí)刻的速度:在橡皮筋剛恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度,即紙帶上的點(diǎn)剛開(kāi)始呈現(xiàn)均勻分布時(shí)的速度;③應(yīng)如何取紙帶上的點(diǎn)距以確定速度:由于實(shí)驗(yàn)器材和每次操作的分散性,尤其是橡皮筋不可能長(zhǎng)度、粗細(xì)完全一致,使得每次改變橡皮筋的條數(shù)后,紙帶上反映小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)數(shù)和點(diǎn)的位置,不一定都在事先的設(shè)定點(diǎn)(即用一條橡皮筋拉小車(chē),橡皮筋剛好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)紙帶上的點(diǎn))處。
1.教材在學(xué)生的原有加速度概念的基礎(chǔ)上來(lái)討論“勻速圓周運(yùn)動(dòng)速度變化快慢”的問(wèn)題,讓學(xué)生知道向心加速度能夠表示勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體速度變化的快慢究竟是怎么一回事。2.教材把向心加速度安排在線(xiàn)速度和角速度知識(shí)之后,使學(xué)生對(duì)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量有一個(gè)大致的了解。3.教材從了解運(yùn)動(dòng)的規(guī)律過(guò)渡到了解力跟運(yùn)動(dòng)關(guān)系的規(guī)律;把向心加速度放在向心力之前,從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來(lái)學(xué)習(xí)向心加速度。4.教材為了培養(yǎng)學(xué)生“用事實(shí)說(shuō)話(huà)”的“態(tài)度”,讓一切論述都合乎邏輯,改變了過(guò)去從向心力推導(dǎo)向心加速度的教學(xué)方式。1.采用理論、實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)安排。2.教師啟發(fā)引導(dǎo),學(xué)生自主閱讀、思考,討論、交流。知識(shí)與技能1.會(huì)作矢量圖表示速度的變化量與速度之間的關(guān)系。2.加深理解加速度與速度、速度變化量的區(qū)別。3.體會(huì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度方向的分析方法。4.知道向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng);知道變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的方向。
教學(xué)目標(biāo)㈠知識(shí)與技能1.要弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康模緦?shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),目的是利用重物的自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。2.要明確實(shí)驗(yàn)原理,掌握實(shí)驗(yàn)的操作方法與技巧、學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理,能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差的分析,從而使我們對(duì)機(jī)械能守恒定律的認(rèn)識(shí),不止停留在理論的推導(dǎo)上,而且還能夠通過(guò)親自操作和實(shí)際觀測(cè),從感性上增加認(rèn)識(shí),深化對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解。3.要明確織帶選取及測(cè)量瞬時(shí)速度簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的方法。㈡過(guò)程與方法1.通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、采集數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)誤差分析的能力。2.通過(guò)同學(xué)們的親自操作和實(shí)際觀測(cè)掌握實(shí)驗(yàn)的方法與技巧。3.通過(guò)對(duì)紙帶的處理過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力,體會(huì)處理問(wèn)題的方法,領(lǐng)悟如何間接測(cè)一些不能直接測(cè)量的物理量的方法。
(一)知識(shí)與技能1.理解重力勢(shì)能的概念,會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算。2.理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系,知道重力做功與路徑無(wú)關(guān)。3.知道重力勢(shì)能的相對(duì)性,知道重力勢(shì)能是物體和地球系統(tǒng)共有的(二)過(guò)程與方法:用所學(xué)功的概念推導(dǎo)重力做功與路徑的關(guān)系,親身感受知識(shí)的建立過(guò)程(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.滲透從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察,得到物理結(jié)論的方法,激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣.2.培養(yǎng)學(xué)生遵守社會(huì)公德,防止高空墜物?!窘虒W(xué)重點(diǎn)】重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系?!窘虒W(xué)難點(diǎn)】重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性?!窘虒W(xué)方法】啟發(fā)、引導(dǎo)、講練結(jié)合【教學(xué)過(guò)程】一、新課引入有句話(huà)是“搬起石頭砸自己的腳”,從物理的角度看待這一問(wèn)題,搬起的石頭有了做功的本領(lǐng),它就具有了能,這種能我們稱(chēng)為重力勢(shì)能。我們今天就來(lái)學(xué)習(xí)重力勢(shì)能。二、新課教學(xué)
一、學(xué)習(xí)任務(wù)分析1.教材的地位和作用在物理學(xué)中,能量并不是由功定義的。能量的概念是在人類(lèi)追尋“運(yùn)動(dòng)中的守恒量是什么”的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。能量概念之所以重要,就是因?yàn)樗且粋€(gè)守恒量。守恒關(guān)系是自然中十分重要的關(guān)系,從中學(xué)開(kāi)始加強(qiáng)學(xué)生對(duì)守恒關(guān)系的認(rèn)識(shí)是有益的,因?yàn)樗菢O為重要的研究方向。根據(jù)這種認(rèn)識(shí),所以本節(jié)從追尋守恒量出發(fā)引入能量概念,為能量學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)并把這種物理思想滲透在能量學(xué)習(xí)的全過(guò)程。2.學(xué)習(xí)的主要任務(wù)“追尋守恒量”一節(jié),主要是使學(xué)生了解守恒思想的重要性。學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課前已經(jīng)學(xué)習(xí)了能量的有關(guān)知識(shí),在過(guò)去的教學(xué)中,是先學(xué)習(xí)能量的概念,而后研究一兩個(gè)具體問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)動(dòng)能與勢(shì)能之和在某些過(guò)程中不變,由此引出機(jī)械能守恒定律?!皺C(jī)械能守恒”這個(gè)詞學(xué)生并不陌生,但是讓學(xué)生說(shuō)出自己對(duì)它的認(rèn)識(shí)又不是一件容易的事。
知識(shí)與技能1.知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容.2.知道所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上.3.知道所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等,且這個(gè)比值與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān),但與太陽(yáng)的質(zhì)量有關(guān).4.理解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的,真理是來(lái)之不易的.過(guò)程與方法通過(guò)托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開(kāi)普勒等幾位科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的不同認(rèn)識(shí),了解人類(lèi)認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性并加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的理解.情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.澄清對(duì)天體運(yùn)動(dòng)裨秘、模糊的認(rèn)識(shí),掌握人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法.2.感悟科學(xué)是人類(lèi)進(jìn)步不竭的動(dòng)力.教學(xué)重點(diǎn)理解和掌握開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律,認(rèn)識(shí)行星的運(yùn)動(dòng).學(xué)好本節(jié)有利于對(duì)宇宙中行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí),掌握人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法,并有利于對(duì)人造衛(wèi)星的學(xué)習(xí).
(給出儀器后先讓學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、安裝儀器、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,而后教師總結(jié))實(shí)驗(yàn)步驟如下:①安裝調(diào)整斜槽 :用圖釘把白紙釘在豎直板上,在木板的左上角固定斜槽。②調(diào)整木板 :用懸掛在槽口的重錘線(xiàn)把木板調(diào)整到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直面平行,然后把重錘線(xiàn)方向記錄到釘在木板上的白紙上,固定木板,使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,木板與斜槽的相對(duì)位置保持不變。③確定坐標(biāo)原點(diǎn):把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)O,O即為坐標(biāo)原點(diǎn)。④描繪運(yùn)動(dòng)軌跡 :用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上,不斷調(diào)整筆尖的位置,使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖,然后就用鉛筆在該處白紙上點(diǎn)上一個(gè)黑點(diǎn),這就記下了小球球心所對(duì)應(yīng)的位置。保證小球每次從槽上開(kāi)始滾下的位置都相同,用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙,描繪小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。
動(dòng)畫(huà)展示三個(gè)宇宙速度(四) 讓學(xué)生具有振興中華的使命感與責(zé)任感本節(jié)課的最后,播放了一段美國(guó)登月的視頻,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)一些奇妙的物理現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)月球的背景是什么顏色,宇航員行走的模樣等等,預(yù)計(jì)不久的將來(lái),哪個(gè)國(guó)家也將登上月球,同學(xué)們高呼“中國(guó)”,那么我們現(xiàn)在能做些什么呢,讓同學(xué)感想到:我們是祖國(guó)的未來(lái)的希望,現(xiàn)在需要努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí),將來(lái)為祖國(guó)的航天事業(yè)做貢獻(xiàn)。要培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌不撥、勇于探索、協(xié)力合作的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、謙虛謹(jǐn)慎、勇于質(zhì)疑科學(xué)態(tài)度;也要培養(yǎng)學(xué)習(xí)者熱愛(ài)科學(xué)、熱愛(ài)祖國(guó)的情感;努力學(xué)習(xí)、振興中華的責(zé)任感。這些策略在本案例中得到了體現(xiàn)。(五)練習(xí)反饋,拓展延伸:[例題1]“2003年10月15日9時(shí),我國(guó)神舟五號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,把我國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛行14圈后,于10月16日6時(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)?!?/p>
《勻速圓周運(yùn)動(dòng)》為高中物理必修2第五章第4節(jié).它是學(xué)生在充分掌握了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理方法后,接觸到的又一個(gè)美麗的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),本節(jié)內(nèi)容作為該章節(jié)的重要部分,主要要向?qū)W生介紹描述圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)基本概念,為后繼的學(xué)習(xí)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。人教版教材有一個(gè)的特點(diǎn)就是以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ),讓學(xué)生得出感性認(rèn)識(shí),再通過(guò)理論分析總結(jié)出規(guī)律,從而形成理性認(rèn)識(shí)。教科書(shū)在列舉了生活中了一些圓周運(yùn)動(dòng)情景后,通過(guò)觀察自行車(chē)大齒輪、小齒輪、后輪的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng),提出了描述圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)快慢的問(wèn)題。二、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能①知道什么是圓周運(yùn)動(dòng)、什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。理解線(xiàn)速度的概念;理解角速度和周期的概念,會(huì)用它們的公式進(jìn)行計(jì)算。②理解線(xiàn)速度、角速度、周期之間的關(guān)系:v=rω=2πr/T。③理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。④能夠用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)公式分析和解決具體情景中的問(wèn)題。
9.例二:如圖,AB∩α=B,A?α, ?a.直線(xiàn)AB與a具有怎樣的位置關(guān)系?為什么?解:直線(xiàn)AB與a是異面直線(xiàn)。理由如下:若直線(xiàn)AB與a不是異面直線(xiàn),則它們相交或平行,設(shè)它們確定的平面為β,則B∈β, 由于經(jīng)過(guò)點(diǎn)B與直線(xiàn)a有且僅有一個(gè)平面α,因此平面平面α與β重合,從而 , 進(jìn)而A∈α,這與A?α矛盾。所以直線(xiàn)AB與a是異面直線(xiàn)。補(bǔ)充說(shuō)明:例二告訴我們一種判斷異面直線(xiàn)的方法:與一個(gè)平面相交的直線(xiàn)和這個(gè)平面內(nèi)不經(jīng)過(guò)交點(diǎn)的直線(xiàn)是異面直線(xiàn)。10. 例3 已知a,b,c是三條直線(xiàn),如果a與b是異面直線(xiàn),b與c是異面直線(xiàn),那么a與c有怎樣的位置關(guān)系?并畫(huà)圖說(shuō)明.解: 直線(xiàn)a與直線(xiàn)c的位置關(guān)系可以是平行、相交、異面.如圖(1)(2)(3).總結(jié):判定兩條直線(xiàn)是異面直線(xiàn)的方法(1)定義法:由定義判斷兩條直線(xiàn)不可能在同一平面內(nèi).
1.直觀圖:表示空間幾何圖形的平面圖形,叫做空間圖形的直觀圖直觀圖往往與立體圖形的真實(shí)形狀不完全相同,直觀圖通常是在平行投影下得到的平面圖形2.給出直觀圖的畫(huà)法斜二側(cè)畫(huà)法觀察:矩形窗戶(hù)在陽(yáng)光照射下留在地面上的影子是什么形狀?眺望遠(yuǎn)處成塊的農(nóng)田,矩形的農(nóng)田在我們眼里又是什么形狀呢?3. 給出斜二測(cè)具體步驟(1)在已知圖形中取互相垂直的X軸Y軸,兩軸相交于O,畫(huà)直觀圖時(shí),把他們畫(huà)成對(duì)應(yīng)的X'軸與Y'軸,兩軸交于O'。且使∠X'O'Y'=45°(或135°)。他們確定的平面表示水平面。(2)已知圖形中平行于X軸或y軸的線(xiàn)段,在直觀圖中分別畫(huà)成平行于X'軸或y'軸的線(xiàn)段。(3)已知圖形中平行于X軸的線(xiàn)段,在直觀圖中保持原長(zhǎng)度不變,平行于Y軸的線(xiàn)段,在直觀圖中長(zhǎng)度為原來(lái)一半。4.對(duì)斜二測(cè)方法進(jìn)行舉例:對(duì)于平面多邊形,我們常用斜二測(cè)畫(huà)法畫(huà)出他們的直觀圖。如圖 A'B'C'D'就是利用斜二測(cè)畫(huà)出的水平放置的正方形ABCD的直觀圖。其中橫向線(xiàn)段A'B'=AB,C'D'=CD;縱向線(xiàn)段A'D'=1/2AD,B'C'=1/2BC;∠D'A'B'=45°,這與我們的直觀觀察是一致的。5.例一:用斜二測(cè)畫(huà)法畫(huà)水平放置的六邊形的直觀圖(1)在六邊形ABCDEF中,取AD所在直線(xiàn)為X軸,對(duì)稱(chēng)軸MN所在直線(xiàn)為Y軸,兩軸交于O',使∠X'oy'=45°(2)以o'為中心,在X'上取A'D'=AD,在y'軸上取M'N'=½MN。以點(diǎn)N為中心,畫(huà)B'C'平行于X'軸,并且等于BC;再以M'為中心,畫(huà)E'F'平行于X‘軸并且等于EF。 (3)連接A'B',C'D',E'F',F'A',并擦去輔助線(xiàn)x軸y軸,便獲得正六邊形ABCDEF水平放置的直觀圖A'B'C'D'E'F' 6. 平面圖形的斜二測(cè)畫(huà)法(1)建兩個(gè)坐標(biāo)系,注意斜坐標(biāo)系夾角為45°或135°;(2)與坐標(biāo)軸平行或重合的線(xiàn)段保持平行或重合;(3)水平線(xiàn)段等長(zhǎng),豎直線(xiàn)段減半;(4)整理.簡(jiǎn)言之:“橫不變,豎減半,平行、重合不改變?!?/p>
1.探究:根據(jù)基本事實(shí)的推論2,3,過(guò)兩條平行直線(xiàn)或兩條相交直線(xiàn),有且只有一個(gè)平面,由此可以想到,如果一個(gè)平面內(nèi)有兩條相交或平行直線(xiàn)都與另一個(gè)平面平行,是否就能使這兩個(gè)平面平行?如圖(1),a和b分別是矩形硬紙板的兩條對(duì)邊所在直線(xiàn),它們都和桌面平行,那么硬紙板和桌面平行嗎?如圖(2),c和d分別是三角尺相鄰兩邊所在直線(xiàn),它們都和桌面平行,那么三角尺與桌面平行嗎?2.如果一個(gè)平面內(nèi)有兩條平行直線(xiàn)與另一個(gè)平面平行,這兩個(gè)平面不一定平行。我們借助長(zhǎng)方體模型來(lái)說(shuō)明。如圖,在平面A’ADD’內(nèi)畫(huà)一條與AA’平行的直線(xiàn)EF,顯然AA’與EF都平行于平面DD’CC’,但這兩條平行直線(xiàn)所在平面AA’DD’與平面DD’CC’相交。3.如果一個(gè)平面內(nèi)有兩條相交直線(xiàn)與另一個(gè)平面平行,這兩個(gè)平面是平行的,如圖,平面ABCD內(nèi)兩條相交直線(xiàn)A’C’,B’D’平行。
問(wèn)題導(dǎo)入:?jiǎn)栴}一:試驗(yàn)1:分別拋擲兩枚質(zhì)地均勻的硬幣,A=“第一枚硬幣正面朝上”,B=“第二枚硬幣正面朝上”。事件A的發(fā)生是否影響事件B的概率?因?yàn)閮擅队矌欧謩e拋擲,第一枚硬幣的拋擲結(jié)果與第二枚硬幣的拋擲結(jié)果互相不受影響,所以事件A發(fā)生與否不影響事件B發(fā)生的概率。問(wèn)題二:計(jì)算試驗(yàn)1中的P(A),P(B),P(AB),你有什么發(fā)現(xiàn)?在該試驗(yàn)中,用1表示硬幣“正面朝上”,用0表示“反面朝上”,則樣本空間Ω={(1,1),(1,0),(0,1),(0,0)},包含4個(gè)等可能的樣本點(diǎn)。而A={(1,1),(1,0)},B={(1,0),(0,0)}所以AB={(1,0)}由古典概率模型概率計(jì)算公式,得P(A)=P(B)=0.5,P(AB)=0.25, 于是 P(AB)=P(A)P(B)積事件AB的概率恰好等于事件A、B概率的乘積。問(wèn)題三:試驗(yàn)2:一個(gè)袋子中裝有標(biāo)號(hào)分別是1,2,3,4的4個(gè)球,除標(biāo)號(hào)外沒(méi)有其他差異。
1.圓柱、圓錐、圓臺(tái)的表面積與多面體的表面積一樣,圓柱、圓錐、圓臺(tái)的表面積也是圍成它的各個(gè)面的面積和。利用圓柱、圓錐、圓臺(tái)的展開(kāi)圖如圖,可以得到它們的表面積公式:2.思考1:圓柱、圓錐、圓臺(tái)的表面積之間有什么關(guān)系?你能用圓柱、圓錐、圓臺(tái)的結(jié)構(gòu)特征來(lái)解釋這種關(guān)系嗎?3.練習(xí)一圓柱的一個(gè)底面積是S,側(cè)面展開(kāi)圖是一個(gè)正方體,那么這個(gè)圓柱的側(cè)面積是( )A 4πS B 2πS C πS D 4.練習(xí)二:如圖所示,在邊長(zhǎng)為4的正三角形ABC中,E,F(xiàn)分別是AB,AC的中點(diǎn),D為BC的中點(diǎn),H,G分別是BD,CD的中點(diǎn),若將正三角形ABC繞AD旋轉(zhuǎn)180°,求陰影部分形成的幾何體的表面積.5. 圓柱、圓錐、圓臺(tái)的體積對(duì)于柱體、錐體、臺(tái)體的體積公式的認(rèn)識(shí)(1)等底、等高的兩個(gè)柱體的體積相同.(2)等底、等高的圓錐和圓柱的體積之間的關(guān)系可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出,等底、等高的圓柱的體積是圓錐的體積的3倍.
新知探究:向量的減法運(yùn)算定義問(wèn)題四:你能根據(jù)實(shí)數(shù)的減法運(yùn)算定義向量的減法運(yùn)算嗎?由兩個(gè)向量和的定義已知 即任意向量與其相反向量的和是零向量。求兩個(gè)向量差的運(yùn)算叫做向量的減法。我們看到,向量的減法可以轉(zhuǎn)化為向量的加法來(lái)進(jìn)行:減去一個(gè)向量相當(dāng)于加上這個(gè)向量的相反向量。即新知探究(二):向量減法的作圖方法知識(shí)探究(三):向量減法的幾何意義問(wèn)題六:根據(jù)問(wèn)題五,思考一下向量減法的幾何意義是什么?問(wèn)題七:非零共線(xiàn)向量怎樣做減法運(yùn)算? 問(wèn)題八:非零共線(xiàn)向量怎樣做減法運(yùn)算?1.共線(xiàn)同向2.共線(xiàn)反向小試牛刀判一判(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)兩個(gè)向量的差仍是一個(gè)向量。 (√ )(2)向量的減法實(shí)質(zhì)上是向量的加法的逆運(yùn)算. ( √ )(3)向量a與向量b的差與向量b與向量a的差互為相反向量。 ( √ )(4)相反向量是共線(xiàn)向量。 ( √ )
1.觀察(1)如圖,在陽(yáng)光下觀察直立于地面的旗桿AB及它在地面影子BC,旗桿所在直線(xiàn)與影子所在直線(xiàn)的位置關(guān)系是什么?(2)隨著時(shí)間的變化,影子BC的位置在不斷的變化,旗桿所在直線(xiàn)AB與其影子B’C’所在直線(xiàn)是否保持垂直?經(jīng)觀察我們知道AB與BC永遠(yuǎn)垂直,也就是AB垂直于地面上所有過(guò)點(diǎn)B的直線(xiàn)。而不過(guò)點(diǎn)B的直線(xiàn)在地面內(nèi)總是能找到過(guò)點(diǎn)B的直線(xiàn)與之平行。因此AB與地面上所有直線(xiàn)均垂直。一般地,如果一條直線(xiàn)與一個(gè)平面α內(nèi)所有直線(xiàn)均垂直,我們就說(shuō)l垂直α,記作l⊥α。2.定義:①文字?jǐn)⑹觯喝绻本€(xiàn)l與平面α內(nèi)的所有 直線(xiàn)都垂直,就說(shuō)直線(xiàn)l與平面α互相垂直,記作l⊥α.直線(xiàn)l叫做平面α的垂線(xiàn),平面α叫做直線(xiàn)l的垂面.直線(xiàn)與平面垂直時(shí),它們唯一的公共點(diǎn)P叫做交點(diǎn).②圖形語(yǔ)言:如圖.畫(huà)直線(xiàn)l與平面α垂直時(shí),通常把直線(xiàn)畫(huà)成與表示平面的平行四邊形的一邊垂直.③符號(hào)語(yǔ)言:任意a?α,都有l(wèi)⊥a?l⊥α.
反思感悟用基底表示空間向量的解題策略1.空間中,任一向量都可以用一個(gè)基底表示,且只要基底確定,則表示形式是唯一的.2.用基底表示空間向量時(shí),一般要結(jié)合圖形,運(yùn)用向量加法、減法的平行四邊形法則、三角形法則,以及數(shù)乘向量的運(yùn)算法則,逐步向基向量過(guò)渡,直至全部用基向量表示.3.在空間幾何體中選擇基底時(shí),通常選取公共起點(diǎn)最集中的向量或關(guān)系最明確的向量作為基底,例如,在正方體、長(zhǎng)方體、平行六面體、四面體中,一般選用從同一頂點(diǎn)出發(fā)的三條棱所對(duì)應(yīng)的向量作為基底.例2.在棱長(zhǎng)為2的正方體ABCD-A1B1C1D1中,E,F分別是DD1,BD的中點(diǎn),點(diǎn)G在棱CD上,且CG=1/3 CD(1)證明:EF⊥B1C;(2)求EF與C1G所成角的余弦值.思路分析選擇一個(gè)空間基底,將(EF) ?,(B_1 C) ?,(C_1 G) ?用基向量表示.(1)證明(EF) ?·(B_1 C) ?=0即可;(2)求(EF) ?與(C_1 G) ?夾角的余弦值即可.(1)證明:設(shè)(DA) ?=i,(DC) ?=j,(DD_1 ) ?=k,則{i,j,k}構(gòu)成空間的一個(gè)正交基底.
1.觀察(1)如圖,在陽(yáng)光下觀察直立于地面的旗桿AB及它在地面影子BC,旗桿所在直線(xiàn)與影子所在直線(xiàn)的位置關(guān)系是什么?(2)隨著時(shí)間的變化,影子BC的位置在不斷的變化,旗桿所在直線(xiàn)AB與其影子B’C’所在直線(xiàn)是否保持垂直?經(jīng)觀察我們知道AB與BC永遠(yuǎn)垂直,也就是AB垂直于地面上所有過(guò)點(diǎn)B的直線(xiàn)。而不過(guò)點(diǎn)B的直線(xiàn)在地面內(nèi)總是能找到過(guò)點(diǎn)B的直線(xiàn)與之平行。因此AB與地面上所有直線(xiàn)均垂直。一般地,如果一條直線(xiàn)與一個(gè)平面α內(nèi)所有直線(xiàn)均垂直,我們就說(shuō)l垂直α,記作l⊥α。2.定義:①文字?jǐn)⑹觯喝绻本€(xiàn)l與平面α內(nèi)的所有 直線(xiàn)都垂直,就說(shuō)直線(xiàn)l與平面α互相垂直,記作l⊥α.直線(xiàn)l叫做平面α的垂線(xiàn),平面α叫做直線(xiàn)l的垂面.直線(xiàn)與平面垂直時(shí),它們唯一的公共點(diǎn)P叫做交點(diǎn).②圖形語(yǔ)言:如圖.畫(huà)直線(xiàn)l與平面α垂直時(shí),通常把直線(xiàn)畫(huà)成與表示平面的平行四邊形的一邊垂直.
6.例二:如圖在正方體ABCD-A’B’C’D’中,O’為底面A’B’C’D’的中心,求證:AO’⊥BD 證明:如圖,連接B’D’,∵ABCD-A’B’C’D’是正方體∴BB’//DD’,BB’=DD’∴四邊形BB’DD’是平行四邊形∴B’D’//BD∴直線(xiàn)AO’與B’D’所成角即為直線(xiàn)AO’與BD所成角連接AB’,AD’易證AB’=AD’又O’為底面A’B’C’D’的中心∴O’為B’D’的中點(diǎn)∴AO’⊥B’D’,AO’⊥BD7.例三如圖所示,四面體A-BCD中,E,F(xiàn)分別是AB,CD的中點(diǎn).若BD,AC所成的角為60°,且BD=AC=2.求EF的長(zhǎng)度.解:取BC中點(diǎn)O,連接OE,OF,如圖?!逧,F分別是AB,CD的中點(diǎn),∴OE//AC且OE=1/2AC,OF//AC且OF=1/2BD,∴OE與OF所成的銳角就是AC與BD所成的角∵BD,AC所成角為60°,∴∠EOF=60°或120°∵BD=AC=2,∴OE=OF=1當(dāng)∠EOF=60°時(shí),EF=OE=OF=1,當(dāng)∠EOF=120°時(shí),取EF的中點(diǎn)M,連接OM,則OM⊥EF,且∠EOM=60°∴EM= ,∴EF=2EM=
4.已知△ABC三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)A(-1,3),B(-3,0),C(1,2),求△ABC的面積S.【解析】由直線(xiàn)方程的兩點(diǎn)式得直線(xiàn)BC的方程為 = ,即x-2y+3=0,由兩點(diǎn)間距離公式得|BC|= ,點(diǎn)A到BC的距離為d,即為BC邊上的高,d= ,所以S= |BC|·d= ×2 × =4,即△ABC的面積為4.5.已知直線(xiàn)l經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(0,2),且A(1,1),B(-3,1)兩點(diǎn)到直線(xiàn)l的距離相等,求直線(xiàn)l的方程.解:(方法一)∵點(diǎn)A(1,1)與B(-3,1)到y(tǒng)軸的距離不相等,∴直線(xiàn)l的斜率存在,設(shè)為k.又直線(xiàn)l在y軸上的截距為2,則直線(xiàn)l的方程為y=kx+2,即kx-y+2=0.由點(diǎn)A(1,1)與B(-3,1)到直線(xiàn)l的距離相等,∴直線(xiàn)l的方程是y=2或x-y+2=0.得("|" k"-" 1+2"|" )/√(k^2+1)=("|-" 3k"-" 1+2"|" )/√(k^2+1),解得k=0或k=1.(方法二)當(dāng)直線(xiàn)l過(guò)線(xiàn)段AB的中點(diǎn)時(shí),A,B兩點(diǎn)到直線(xiàn)l的距離相等.∵AB的中點(diǎn)是(-1,1),又直線(xiàn)l過(guò)點(diǎn)P(0,2),∴直線(xiàn)l的方程是x-y+2=0.當(dāng)直線(xiàn)l∥AB時(shí),A,B兩點(diǎn)到直線(xiàn)l的距離相等.∵直線(xiàn)AB的斜率為0,∴直線(xiàn)l的斜率為0,∴直線(xiàn)l的方程為y=2.綜上所述,滿(mǎn)足條件的直線(xiàn)l的方程是x-y+2=0或y=2.