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在立体几何学习过程中,我们要做到两方面:一是既雕既琢,回归教材中的定义,公理,定理,性质,从源头上来把握立体几何知识;二是复归于朴,触及知识的内在联系及本质,整合思想方法,从根本上来解决问题.
一、回归教材
教材是学生获取数学知识的主要来源,是根据数学课标的要求,按照一定的课程理论,遵循数学知识结构和学生的认知规律编制的,是课标的细化和具体体现.回归教材的目的就是要寻“源”.
1.回归教材中的公理、判定和性质
例1已知矩形ABCD,AB=1,BC=2,将△ABD沿矩形的对角线BD所在的直线进行翻折,如图1,则在翻折过程中().
A.存在某个位置,使得直线AC与直线BD垂直
B.存在某个位置,使得直线AB与直线CD垂直
C.存在某个位置,使得直线AD与直线BC垂直
D.对任意位置,三对直线“AC与BD”,“AB与CD”,“AD与BC”均不垂直
图1
分析:若A成立,则需BD⊥EC,则与已知矛盾;若B成立,则点A在底面BCD上的射影应位于线段BC上,因为AB 2.回归空间角的定义
例2如图2,将一个水平放置的正方形ABCD绕直线AB向上转动45°到ABC1D1,再将所得正方形ABC1D1绕直
线BC1向上转动45°到A2BC1D3,则平面A2BC1D2与平面ABCD所成二面角的正弦值等于.
图2图3
分析:如图3,平面ABCD的法向量为BF,平面A2BC1D2的法向量为D1F,且△BD1F为正三角形,所以BF与D1F所成的角为60°,所以平面A2BC1D2与平面ABCD所成二面角的正弦值等于32.
3.回归圆锥曲线的定义
图4
例3如图4,在边长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,P为平面BCC1B1内的动点,P到直线BB1和到直线CD的距离相等,则P点的轨迹为().
A.直线B.圆
C.双曲线D.抛物线
分析:因为CD⊥平面BCC1B1,PC平面BCC1B1,所以DC⊥PC,则PC的长即为P到直线CD的距离,所以本题转化为点P到直线BB1和到点C的距离相等,由抛物线的定义可知,点的轨迹为抛物线.答案为D.
二、整合思想
数学思想是分析、处理和解决数学问题的根本想法,是对数学规律的理性认识,是对数学知识和数学方法进一步抽象和概括.所以我们有必要用数学思想来统领基础知识和常用解题方法.
1.函数的思想
例4如图5,在长方形ABCD中,AB=2,BC=1,E为DC的中点,F为线段EF(端点除外)上一动点.现将△AFD沿AF折起,使平面ABD⊥平面ABC.在平面ABD内过点D作DK⊥AB,K为垂足.设AK=t,则的取值范围是.
图5
图6
分析:过点K作KH⊥AF交AF于H,连接DH,由三垂线定理得,DH⊥AF.如图6,D,H,K三点共线,设DF=x,x∈(1,2).由题意可知△ADF∽△KAD,所以x1=1t,得t=1x∈(12,1).所以t的取值范围是(12,1).
2.特殊到一般的思想
例5在三棱锥D-ABC中,P为棱AD上一动点,Q为底面ABC上一动点,M是PQ的中点,若点P,Q都运动时,点M构成的点集是一个空间几何体,则这个几何体是().
A.棱柱B.棱台C.棱锥D.球
图7图8
图9
分析:对点P的两个特殊位置进行考虑.当P位于D点时,Q在底面ABC上运动,可得轨迹,如图7;当P位于A点时,Q在底面ABC上运动,可得轨迹,如图8.由以上两个特殊位置,可得点M构成的点集是三棱柱,如图9.答案为A.
3.对称思想
例6如图10,在60°的二面角α-l-β内取点A,在半平面α,β中分别任取点B,C.若点A到棱l的距离为d,则△ABC的周长的最小值为.
图10图11
分析:作点A关于平面α的对称点A1,关于平面β的对称点A2,联接A1A2分别交平面α,β于B1,C1两点,如图11.所以AB=A1B,AC=A2C,则AB BC AC=A1B BC A2C≥A1B1 B1C1 A2C1=A1A2,因为二面角α-l-β的大小为60°,所以∠A1OA2=120°,A1O=A2O=d,得A1A2=3d.所以△ABC的周长的最小值为3d.
总之,高考命题“源于教材,高于教材”.在高考复习中,要以核心概念、定理、性质,构建知识框架,深度思考,有机整合,进一步深化数学思想,定会收到满意的效果.
一、回归教材
教材是学生获取数学知识的主要来源,是根据数学课标的要求,按照一定的课程理论,遵循数学知识结构和学生的认知规律编制的,是课标的细化和具体体现.回归教材的目的就是要寻“源”.
1.回归教材中的公理、判定和性质
例1已知矩形ABCD,AB=1,BC=2,将△ABD沿矩形的对角线BD所在的直线进行翻折,如图1,则在翻折过程中().
A.存在某个位置,使得直线AC与直线BD垂直
B.存在某个位置,使得直线AB与直线CD垂直
C.存在某个位置,使得直线AD与直线BC垂直
D.对任意位置,三对直线“AC与BD”,“AB与CD”,“AD与BC”均不垂直
图1
分析:若A成立,则需BD⊥EC,则与已知矛盾;若B成立,则点A在底面BCD上的射影应位于线段BC上,因为AB
例2如图2,将一个水平放置的正方形ABCD绕直线AB向上转动45°到ABC1D1,再将所得正方形ABC1D1绕直
线BC1向上转动45°到A2BC1D3,则平面A2BC1D2与平面ABCD所成二面角的正弦值等于.
图2图3
分析:如图3,平面ABCD的法向量为BF,平面A2BC1D2的法向量为D1F,且△BD1F为正三角形,所以BF与D1F所成的角为60°,所以平面A2BC1D2与平面ABCD所成二面角的正弦值等于32.
3.回归圆锥曲线的定义
图4
例3如图4,在边长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,P为平面BCC1B1内的动点,P到直线BB1和到直线CD的距离相等,则P点的轨迹为().
A.直线B.圆
C.双曲线D.抛物线
分析:因为CD⊥平面BCC1B1,PC平面BCC1B1,所以DC⊥PC,则PC的长即为P到直线CD的距离,所以本题转化为点P到直线BB1和到点C的距离相等,由抛物线的定义可知,点的轨迹为抛物线.答案为D.
二、整合思想
数学思想是分析、处理和解决数学问题的根本想法,是对数学规律的理性认识,是对数学知识和数学方法进一步抽象和概括.所以我们有必要用数学思想来统领基础知识和常用解题方法.
1.函数的思想
例4如图5,在长方形ABCD中,AB=2,BC=1,E为DC的中点,F为线段EF(端点除外)上一动点.现将△AFD沿AF折起,使平面ABD⊥平面ABC.在平面ABD内过点D作DK⊥AB,K为垂足.设AK=t,则的取值范围是.
图5
图6
分析:过点K作KH⊥AF交AF于H,连接DH,由三垂线定理得,DH⊥AF.如图6,D,H,K三点共线,设DF=x,x∈(1,2).由题意可知△ADF∽△KAD,所以x1=1t,得t=1x∈(12,1).所以t的取值范围是(12,1).
2.特殊到一般的思想
例5在三棱锥D-ABC中,P为棱AD上一动点,Q为底面ABC上一动点,M是PQ的中点,若点P,Q都运动时,点M构成的点集是一个空间几何体,则这个几何体是().
A.棱柱B.棱台C.棱锥D.球
图7图8
图9
分析:对点P的两个特殊位置进行考虑.当P位于D点时,Q在底面ABC上运动,可得轨迹,如图7;当P位于A点时,Q在底面ABC上运动,可得轨迹,如图8.由以上两个特殊位置,可得点M构成的点集是三棱柱,如图9.答案为A.
3.对称思想
例6如图10,在60°的二面角α-l-β内取点A,在半平面α,β中分别任取点B,C.若点A到棱l的距离为d,则△ABC的周长的最小值为.
图10图11
分析:作点A关于平面α的对称点A1,关于平面β的对称点A2,联接A1A2分别交平面α,β于B1,C1两点,如图11.所以AB=A1B,AC=A2C,则AB BC AC=A1B BC A2C≥A1B1 B1C1 A2C1=A1A2,因为二面角α-l-β的大小为60°,所以∠A1OA2=120°,A1O=A2O=d,得A1A2=3d.所以△ABC的周长的最小值为3d.
总之,高考命题“源于教材,高于教材”.在高考复习中,要以核心概念、定理、性质,构建知识框架,深度思考,有机整合,进一步深化数学思想,定会收到满意的效果.