空间向量立体几何导学案

1、学习过程一、课前准备（预习教材P102 P104，找出疑惑之处）复习1：可以确定一条直线；确定一个平面的方法有哪些？复习2：如何判定空间A,B,C三点在一条直线上？复习3：设a，b，a·b二、新课导学学习探究探究任务一：向量表示空间的点、直线、平面问题：怎样用向量来表示点、直线、平面在空间中的位置？新知：点：在空间中，我们取一定点作为基点，那么空间中任意一点的位置就可以用向量来表示，我们把向量称为点的位置向量.直线：直线的方向向量：和这条直线平行或共线的非零向量.对于直线上的任一点,存在实数，使得，此方程称为直线的向量参数方程.平面：空间中平面的位置可以由内两个不共线向量确定.对于平

2、面上的任一点,是平面内两个不共线向量，则存在有序实数对,使得.空间中平面的位置还可以用垂直于平面的直线的方向向量表示空间中平面的位置.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，那么向量叫做平面的法向量.试试： .1.如果都是平面的法向量，则的关系 .2.向量是平面的法向量，向量是与平面平行或在平面内，则与的关系是.反思：1. 一个平面的法向量是唯一的吗？2. 平面的法向量可以是零向量吗？向量表示平行、垂直关系：设直线的方向向量分别为，平面的法向量分别为，则典型例题例1 已知两点,求直线AB与坐标平面的交点.变式：已知三点,点在上运动（O为坐标原点）,

3、求当取得最小值时,点的坐标.小结：解决有关三点共线问题直接利用直线的参数方程即可. 例2 用向量方法证明两个平面平行的判定定理：一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行，则这两个平面平行.变式：在空间直角坐标系中,已知,试求平面ABC的一个法向量.小结：平面的法向量与平面内的任意向量都垂直.动手试试练1. 设分别是直线的方向向量，判断直线的位置关系：；.练2. 设分别是平面的法向量，判断平面的位置关系：；.三、总结提升学习小结1. 空间点，直线和平面的向量表示方法2. 平面的法向量求法和性质.知识拓展：求平面的法向量步骤：设平面的法向量为；找出(求出)平面内的两个不共线的向量的坐标；根据法向量

4、的定义建立关于的方程组；解方程组,取其中的一个解,即得法向量.当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1. 设分别是直线的方向向量，则直线的位置关系是.2. 设分别是平面的法向量，则平面的位置关系是.3. 已知，下列说法错误的是（）A. 若，则 B.若，则C.若，则 D.若，则4.下列说法正确的是（）A.平面的法向量是唯一确定的B.一条直线的方向向量是唯一确定的C.平面法向量和直线的方向向量一定不是零向量D.若是直线的方向向量，则5. 已知，能做平面的法向量的是（）A. B. C. D. 课后作业1. 在正方体中，求证：是平面的一个法向量.2已知，求平面的一个法向量.§3.2立体几

5、何中的向量方法（2）学习目标1. 掌握利用向量运算解几何题的方法，并能解简单的立体几何问题；2.掌握向量运算在几何中求两点间距离和求空间图形中的角度的计算方法.学习过程一、课前准备（预习教材P105 P107，找出疑惑之处.复习1：已知，且，求.复习2：什么叫二面角？二面角的大小如何度量？二面角的范围是什么？二、新课导学学习探究探究任务一：用向量求空间线段的长度问题：如何用向量方法求空间线段的长度？新知：用空间向量表示空间线段，然后利用公式求出线段长度.试试：在长方体中，已知,求的长.反思：用向量方法求线段的长度，关键在于把未知量用已知条件中的向量表示.典型例题例1 如图，一个结晶体的形状为平

6、行六面体，其中，以顶点A为端点的三条棱长都相等，且它们彼此的夹角都是60°，那么以这个顶点为端点的晶体的对角线的长与棱长有什么关系？变式1：上题中平行六面体的对角线的长与棱长有什么关系？变式2：如果一个平行六面体的各条棱长都相等，并且以某一顶点为端点的各棱间的夹角都等于, 那么由这个平行六面体的对角线的长可以确定棱长吗?探究任务二：用向量求空间图形中的角度例2如图，甲站在水库底面上的点A处，乙站在水坝斜面上的点B处.从A，B到直线（库底与水坝的交线）的距离分别为，的长为，的长为.求库底与水坝所成二面角的余弦值.变式：如图，的二面角的棱上有两点，直线分别在这个二面角的两个半平面内，且都

7、垂直于已知,求的长.动手试试练1. 如图，已知线段AB在平面内，线段，线段BDAB，线段，如果ABa，ACBDb，求C、D间的距离.练2. 如图，M、N分别是棱长为1的正方体的棱、的中点求异面直线MN与所成的角.三、总结提升学习小结1.求出空间线段的长度：用空间向量表示空间线段，然后利用公式；2. 空间的二面角或异面直线的夹角，都可以转化为利用公式求解.知识拓展解空间图形问题时,可以分为三步完成: （1）建立立体图形与空间向量的联系，用空间向量表示问题中涉及的点、直线、平面，把立体几何问题转化为向量问题(还常建立坐标系来辅助)；（2）通过向量运算，研究点、直线、平面之间的位置关系以及它们之间距

8、离和夹角等问题；（3）把向量的运算结果“翻译”成相应的几何意义.当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1. 已知，则.2. 已知，则的夹角为.3. 若M、N分别是棱长为1的正方体的棱的中点,那么直线所成的角的余弦为（）A. B. C. D.4. 将锐角为边长为的菱形沿较短的对角线折成的二面角，则间的距离是（）A. B. C. D.5.正方体中棱长为，,是的中点，则为（）A. B. C. D.课后作业1. 如图，正方体的棱长为1，分别是的中点，求：所成角的大小；所成角的大小；的长度.§3.2立体几何中的向量方法（3）.学习目标1. 进一步熟练求平面法向量的方法；2. 掌握向量运算在

9、几何中如何求点到平面的距离和两异面直线间距离的计算方法；3. 熟练掌握向量方法在实际问题中的作用.学习过程一、课前准备复习1：已知，试求平面的一个法向量. 复习2：什么是点到平面的距离？什么是两个平面间距离？二、新课导学学习探究探究任务一：点到平面的距离的求法问题：如图A空间一点到平面的距离为,已知平面的一个法向量为,且与不共线,能否用与表示?分析:过作于O,连结OA,则d=|=,.cosAPO=|cos|D. =|cos|=新知：用向量求点到平面的距离的方法：设A空间一点到平面的距离为,平面的一个法向量为，则D. = 试试：在棱长为1的正方体中，求点到平面的距离.反思：当点到平面的距离不能直

10、接求出的情况下，可以利用法向量的方法求解.典型例题例1 已知正方形ABCD的边长为4，E、F分别是AB、AD的中点，GC平面ABCD，且GC2，求点B到平面EFG的距离.变式：如图,是矩形,平面,分别是的中点,求点到平面的距离.APDCBMN小结：求点到平面的距离的步骤：建立空间直角坐标系，写出平面内两个不共线向量的坐标；求平面的一个法向量的坐标；找出平面外的点与平面内任意一点连接向量的坐标；代入公式求出距离.探究任务二：两条异面直线间的距离的求法例2 如图，两条异面直线所成的角为，在直线上分别取点和,使得,且.已知，求公垂线的长.变式：已知直三棱柱的侧棱,底面中, ，且,是的中点,求异面直线

11、与的距离.小结：用向量方法求两条异面直线间的距离，可以先找到它们的公垂线方向的一个向量，再在两条直线上分别取一点，则两条异面直线间距离求解.三、总结提升学习小结1.空间点到直线的距离公式2.两条异面直线间的距离公式知识拓展用向量法求距离的方法是立体几何中常用的方法.当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1. 在棱长为1的正方体中，平面的一个法向量为；2.在棱长为1的正方体中，异面直线和所成角是；3.在棱长为1的正方体中，两个平行平面间的距离是；4. 在棱长为1的正方体中，异面直线和间的距离是；5. 在棱长为1的正方体中，点是底面中心，则点O到平面的距离是.课后作业1. 如图，正方体的棱长为

12、1，点是棱中点，点是中点，求证：是异面直线与的公垂线，并求的长.2. 如图，空间四边形各边以及的长都是1，点分别是边的中点，连结.计算的长；求点到平面的距离.§第三章空间向量（复习）学习目标1.掌握空间向量的运算及其坐标运算；2. 立体几何问题的解决熟练掌握向量是很好的工具.学习过程一、课前准备（预习教材P115116，找出惑之处）复习1：如图，空间四边形中，.点M在OA上，且OM=2MA, N为BC中点，则复习2：平行六面体中，点P,M,N分别是的中点，点Q在上，且,用基底表示下列向量：; ; ; .主要知识点：1. 空间向量的运算及其坐标运算：空间向量是平面向量的推广, 有关运算

13、方法几乎一样,只是“二维的”变成 “三维的”了.2. 立体几何问题的解决向量是很好的工具平行与垂直的判断角与距离的计算典型例题例1 如图,一块均匀的正三角形面的钢板的质量为，在它的顶点处分别受力、，每个力与同它相邻的三角形的两边之间的夹角都是，且.这块钢板在这些力的作用下将会怎样运动？这三个力最小为多大时，才能提起这块钢板？变式：上题中，若不建立坐标系，如何解决这个问题？小结：在现实生活中的问题，我们可以转化我数学中向量的问题来解决，具体方法有坐标法和直接向量运算法，对能建立坐标系的题，尽量使用坐标计算会给计算带来方便.例2如图，在直三棱柱中，,点M是的中点，求证：.变式：正三棱柱的底面边长为1，棱长为2，点M是BC的中点，在直线上求一点N，使.例3 如图，长方体中，点E,F分别在上，且,.求证：平面;当时，求平面与平面所成的角的余弦值.动手试试练1.如图，正三棱柱的底面边长为，侧棱长为.试建立适当的坐标系，写出点的坐标求的侧面所成的角.练2. 已知点A(1,-2,0),向量，求点B的坐标，使得，且.三、总结提升学习小结1. 空间向量的运算与平面向量的方法相同；2. 向量的数量积和平面的法向量是向量解决立体几何问题常用的方