空間向量的數量積及其應用說課

一、教材分析:

(一)教材的地位、作用:

向量作爲一種基本工具,在數學解題中有着極其重要的地位和作用。利用向量知識,可以解決不少複雜的的代數幾何問題。《空間向量數量積及其應用》,計劃安排兩節課時,本節課是第2課時。也就是,在有了平面向量數量積公式,空間向量座標表示,以及空間向量數量積的基礎知識之後,本節課是進一步去認識、掌握空間向量數量積的變形公式,然後,圍繞着空間向量的幾何應用展開討論和研究。

通常,按照傳統方法解立體幾何題,需要有較強的空間想象能力、邏輯推理能力以及作圖能力,學生往往由於這些能力的不足造成解題困難。用向量處理立體幾何問題,可使學生克服空間想象力的障礙而順利解題,爲研究立體幾何提供了新的思想方法和工具,具有相當大的優越性;而且,在豐富學生思維結構的同時,應用數學的能力也得到了鍛鍊和提高。

(二)教學目標:

知識目標:①掌握空間向量的數量積公式及向量的夾角公式;

②運用公式解決立體幾何中的有關問題。

能力目標:①比較平面、空間向量,培養學生觀察、分析、類比轉化的能力;

②探究空間幾何圖形,將幾何問題代數化,提高分析問題、解決問題的能力。

情感態度、價值觀目標:

①通過師生的合作與交流,體現教師爲主導、學生爲主體的教學模式;

②通過空間向量在立體幾何中的應用,提高學生的空間想象力,培養學生探索精神和創新意識,讓學生感受數學,體會數學美的魅力,激發學生學數學、用數學的熱情。

(三)教學重點、難點:

重點:空間向量數量積公式及其應用。

難點:如何將幾何問題等價轉化爲向量問題;在此基礎上,通過向量運算解決幾何問題。

二、教法、學法分析:

教法:採取啓發引導、形數轉化、反饋評價等方式;

學法:體現自主探索、觀察發現、類比猜想、合作交流等形式。

三、教學過程分析:

根據二期課改的精神,本着“以學生髮展爲本”的教學理念,結合學生實際,對教學內容作了如下的調整:基於教材中主要是運用向量夾角求異面直線所成的角,所以,首先讓學生掌握教材所要求的基本面;其次,鑑於向量兼容了代數、幾何的特色,有着其獨特的魅力和發展前景,爲進一步讓學生感受“向量法”的優勢,安排了兩個分別運用向量的“代數運算”和“幾何運算”來處理空間幾何問題的典型例題,爲解決空間的度量、位置關係問題找到一種新方法,進一步拓展了學生的思維渠道。以下,是我制定的教學流程:

創設情境,提出問題類比猜想,探求新知公式運用,鞏固提高回顧小結,整體感知課外探究,激發熱情

教學過程如下:

(一)創設情境:

給出問題一:已知在正方體ABCD-A1B1C1D1中,AE=EA1,

D1F=,如何確定的夾角?

[設計意圖]:問題的給出,一時之間可能會使學生感到突然,但預計應該會讓他們聯想到平面向量的夾角公式,由此作一番類比猜想,起到溫故知新的作用。

[處理過程]:

設問:平面向量的夾角問題如何求得的?

是否可將平面內求得兩向量的夾角公式推廣到空間?公式的形式是否會有所變化?

學生活動:回顧平面向量數量積、向量夾角公式及其座標表示;類比猜想,認識空間向量的夾角問題。

(二)建構數學:(板書)

對於空間兩個非零向量

(三)公式運用:

1、問題一的解決:

①學生活動:解決上述問題。

②.變式運用:已知在正方體ABCD-A1B1C1D1中,

AE=EA1,D1F=,求BE、FD所成的角?

[設計意圖]:初步體會立幾法、向量法來解決幾何問題,並注意區分兩個向量夾角與兩條異面直線間的夾角。

[處理過程]:(由以往教學實踐,部分學生可能想到用傳統的幾何方法)

設問:如何用向量方法求BE、FD所成的角?

(引導學生建立空間直角座標系,求得B、D、E、F的座標,進一步得到的座標,最後代入空間向量夾角公式…計算得出的向量夾角是鈍角,而異面直線成銳角。)

[評價]:

①異面直線所成的角可由向量的夾角來解決,可見,解決立體幾何的有關問題時,方法並不唯一。在此,可以比較向量法和幾何法,選擇適當方法,解決問題。

②兩個向量夾角與兩條異面直線間的夾角是有區別的。

2.問題二的探究:

如圖,直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,

AC=1,CB=,側棱AA1=1,側面AA1B1B的

兩條對角線交點爲D,B1C1中點爲M。

(1)求證:CD⊥平面BDM;

(2)求面B1BD與面CBD所成二面角的大小。

[設計意圖]:通過立幾法、向量法的'嘗試,讓學生明顯感受到運用向量法的優越性。

[處理過程]:

①學生活動:讓學生先試行用傳統方法解決問題,估計不少學生會感到有一定困難。

[設問]:類似於上題做法,能否用向量法解決這一問題?

②學生活動:進入思考討論

③相互分析交流——達成共識:

(i)證明線面垂直可轉化爲證線線垂直,進一步轉化爲證向量間的垂直,即向量的數量積等於零;

(ii)求二面角的平面角,轉化爲求那兩條與二面角的棱垂直的射線所成的角,在此,可構造兩向量(提醒其方向,及向量始點的自由、不唯一性),然後求其夾角,從而解決問題。

④解題過程:

[評價]:“傳統解法”需作輔助線,有時不易作出;而使用“向量解法”,程序化強,便於操作,求解的關鍵在於建立適當的空間直角座標系(基本原則:使圖中儘可能多的點落在座標軸上,這樣便於用座標表示相關的點及向量),然後利用座標系確定各相關的點及向量座標,再借助向量座標運算法則及公式,無需添加輔助線,即可達到解題的目的。

3.小結,利用空間向量解決立體幾何中有關問題的一般步驟:(學生回答,教師補充,板書)

(1)適當地構建空間直角座標系;

(2)用座標表示相關的點、空間向量;

(3)進行空間向量的運算;

(4)體煉共性,轉化爲幾何結論。

(四)歸納總結:

引導學生總結本節課的收穫,相互交流。

(五)課外探究:

(這是20xx年高考題)如圖,已知平行六面體ABCD-A1B1C1D1的

底面ABCD是菱形,且∠C1CB=∠C1CD=∠BCD=60°,

當的值是多少時,能使A1C⊥平面C1BD,請給出證明。

[設計意圖]:這是20xx年高考第18題第3小題,是個探索型問題。把它放在這裏,一方面:在高二階段,接觸到高考題,學生的興趣頗高,可調動學生的學習熱情,增強學生的主體意識;另一方面,解題中,再次讓學生感受到:單純用立體幾何知識解答較繁,而利用向量法去思考,思路清晰,目標明確,從而大大降低了求解的難度,同時亦可激發他們不斷求知、不斷探索的慾望。

(六)佈置作業

[板書設計]

課題引入:問題一的解決:課外探究:

空間向量數量積、夾角公式:

問題二的解決:佈置作業:

用向量解幾何題的步驟:

四、教學反思

本節課的設計,力求體現“以學生髮展爲本”的教學理念。教學過程中,以問題爲載體,學生活動爲主線,爲學生提供了探究問題、分析問題、解決問題的活動空間。例題內容的安排上,注意逐步推進,力求使教師的啓發引導與學生的思維同步,順應學生學習數學的過程,促進學生認知結構的發展;另外,課外探究題給學生留下廣闊的思維空間和拓展探索的餘地,讓學生體驗到數學活動充滿了探索和創造。在教學過程中,注意到培養學生合作交流的意識和能力。