11.1.2 构成空间几何体的本元素(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第四册同步学习指导(人教B版2019)

2025-06-03
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教辅
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学人教B版必修第四册
年级 高一
章节 11.1.2 构成空间几何体的基本元素
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.40 MB
发布时间 2025-06-03
更新时间 2025-06-03
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-03-31
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来源 学科网

内容正文:

(2)正方形ABCO的直观图A′B′C′O′ 如图所示.因为O′ A′ = B′ C′ = 1, ∠B′C′x′ =45°,所以顶点B′到x′轴的 距离为1 × sin 45° =槡22 .     例4:如图②所示,画出直角坐标系xOy,以点A为原点.在直观 图中过C′作C′D′∥O′y′轴,交A′B′于D′,在Ox轴上截取AB = A′B′, AD =A′D′.过D作DC∥Oy轴,使DC =2D′C′,连接AC,BC,则△ABC 为原三角形.用量角器量出∠BAC,可以得出∠BAC≠60°,所以 ∠BAC≠2∠B′A′C′,∠BCA≠∠B′C′A′. 对应练习 4. C  将△A′B′C′还原,由斜二测画法知,△ABC为钝角三角形. 课堂检测  固双基 1. B  根据斜二测画法,原来垂直的未必垂直. 2. C  正方形的直观图是平行四边形,且平行于x轴的边长为 3 cm,平行于y轴的边长为1. 5 cm. 3. B  根据题意得到A,C,D折起后均能构成正方体,而B第一 行的两个小正方形不能构成正方体的上、下底面,折起后是缺 少一个底面的正方体,且多出一个小正方形.故选B. 4. D  因为直观图△A′B′C′的面积为槡6,所以槡6 =槡24 S原,解得 S原 槡= 4 3. 5.直角梯形  根据直观图可知,A′B′,C′D′均与x′轴平行且 A′B′≠C′D′,A′D′与y′轴平行,所以在平面图形中,AB∥CD, AB≠CD,AB⊥AD,AD⊥CD,故平面图形ABCD是一个直角 梯形. 11. 1. 2  构成空间几何体的基本元素 必备知识  探新知 知识点1  1.(1)曲线  曲线的一段  (2)平面  2.点  线  面 对应练习 1.(1)√  (2)×   (3)× [提示]  (1)正确. (2)直线移动可能形成曲面,故错误. (3)平面是没有大小的,故错误. 知识点2  1.∈    3.不平行  不相交 对应练习 2.(1)×   (2)×   (3)√  (4)× [提示]  异面直线既不平行,也不相交,故(1)错误;互相垂 直的两条直线不一定相交,因为有异面垂直,故(2)错误;(3) 正确;不在同一平面内的两条直线平行或异面或相交,故(4) 错误. 知识点3  1.(1)所有点  (2)只有一个公共点  (3)l∩α = 2.(1)有公共点  (2)α∩β = 对应练习 3.(1)×   (2)×   (3)√ [提示]  由直观想象(1)有l∩α≠的情况,不正确;(2)中 有另一条在这个平面内的情况,不正确;(3)正确. 知识点4  1. l⊥m  l⊥α  3.任意一点  任意一点 对应练习 4. 5  4  3  直线BC到面A1B1C1D1的距离为BB1 = AA1 = 5; 直线BC1到面ADD1A1的距离为AB = 4; 面ABB1A1与面DCC1D1的距离为BC = 3. 关键能力  攻重难     例1:(1)符号语言表示:α∩β∩γ = P,α∩β = PA,α∩γ = PB,β∩γ = PC.     图形表示:如图①所示.     (2)符号语言表示:平面ABD∩平面BCD = BD,平面ABC∩ 平面ADC = AC.     图形表示:如图②所示. 对点训练 1.(1)M∈a,aα,M∈α  (2)∈      AC     例2:BC  A中AC与BC1既不相交也不平行;D中与AB平 行的面有两个,分别为平面CD1和平面A1C1 .易知B,C正确. 对点训练 2.(1)D  (2)C (1)如图,构建长方体ABCD - A1B1C1D1,记l1 = DD1,l2 = DC, l3 = DA. 若l4 =AA1,满足l1⊥l2,l2⊥l3,l3⊥l4,此 时l1∥l4,则排除选项A和C. 若l4 = C1D,则l1与l4相交;若l4 = BA, 则l1与l4异面;若l4 = C1D1,则l1与l4 相交且垂直. 综上,l1与l4的位置关系不确定,故选D. (2)当两个平面相交或平行时,满足在这两个平面内各存在一 条直线,使得这两条直线互相平行.故选C.     例3:(1)C  (2)①③④   (1)由题意知,正方体的直观图 如图所示,     易知,AB与CD既不平行,也不相交. (2)①中直线DM与直线CC1 在同一平面内, 它们不平行,必相交,故结论正确.③④中的两条直 线既不相交也不平行,即均为异面直线,故结论正 确.②中AM与BN是异面直线,故②不正确. 对点训练 3.平行或异面  因为a∩b =,则直线a,b没有交点,故直线 a,b平行或异面.     例4:B  如图,连接AC交BD于点O,AC ⊥平面BDD1B1, 所以CO即为点C到平面BDD1B1 的距 离.又CO = 12 AC = 1 2 × 2 2 + 2槡 2 槡= 2,所以 点C到平面BDD1B1的距离为槡2. 对点训练 4.(1)C  (2)2  (1)如图,MN∥平面BCC1B1, 所以MN与平面BCC1B1的距离为N到平面 BCC1B1的距离.又N到平面BCC1B1 的距离 为NB = 12 AB = 2, 所以MN与平面BCC1B1的距离为2                                                                      . —196— (2)平面ABCD与平面EFGH的距离为12 AA1 = 1 2 × 4 = 2. 课堂检测  固双基 1. B  因为点Q(元素)在直线b(集合)上,所以Q∈b.又因为直 线b(集合)在平面β(集合)内,所以bβ.所以Q∈bβ. 2. A  如图,三棱锥A - BCD中六条棱所在直线成异面直线的有 AB与CD,AC与BD,AD与BC,共3对,故选A. 3. B  由已知条件知直线a与平面α相交,则平面α内的直线与 a可能相交,也可能异面. 4. B  若异面直线m,n垂直,则符合要求的平面有一个,否则不 存在. 5. 2  3  直线BC到平面ADD1A1的距离为AB = 2,平面ABB1A1 与平面CDD1C1之间的距离为AD = 3. 11. 1. 3  多面体与棱柱 必备知识  探新知 知识点1  1.平面多边形  多边形  公共边  同一面  不在同 一个面上  2.面积之和 对应练习 1. C  钻石、粉笔盒、金字塔的表面都可以近似看成平面多边形, 所以它们都能近似看成多面体.篮球的表面不是平面多边形, 故不能近似看成多面体. 2. B  所求八面体的表面积是两个底面边长为 1,高为槡22的四棱锥的侧面积之和. 如图,四棱锥的侧棱长 l = 槡2( )2 2 + 1 2 + 1槡 2( )2槡 2 = 1. ∴以该正方体各个面的中心为顶点的凸多面体的表面积S = 8 × 12 槡× 1 × 1 × sin 60° = 2 3.故选B. 知识点2  1.互相平行  平行四边形  2.底面  上底面  下底 面  侧面  侧棱  4.垂线  5.正棱柱  6.平行四边形  垂直 对应练习 3.(1)√  (2)×   (3)×   (4)× [提示]  (1)棱柱可以看作由一个平面多边形沿某一方向平 移形成的空间几何体. (2)棱柱的侧面都是平行四边形,底面也有可能是平行四 边形. (3)棱柱两底面全等,但不一定是正多边形. (4)有一个侧面是矩形的棱柱不能保证侧棱与底面垂直. 4. C  底面是矩形的四棱柱有可能是斜棱柱,不一 定是长方体,故A错误;因为平行的两个面不一 定是平行四边形,故有两个面平行,其余四个面 都是平行四边形的四棱柱不一定是平行六面 体,故B错误;根据棱柱的结构特征可知,C正 确;如图所示的几何体,有两个面平行,其余各 面都是四边形,但不是棱柱,故D错误.故选C. 关键能力  攻重难     例1:(1)CD  (2)见解析  (1)A错误,棱柱的底面不一定 是平行四边形. B错误,棱柱的底面可以是三角形. C正确,由棱 柱的定义易知. D正确,棱柱可以被平行于底面的平面截成两个 棱柱,所以说法正确的选项是CD.     (2)截面BCFE右侧部分是棱柱,因为它满足棱柱的定义.     它是三棱柱BEB′-CFC′,其中△BEB′和△CFC′是底面,EF,B′C′,BC 是侧棱.     截面BCFE左侧部分也是棱柱,它是四棱柱ABEA′ - DCFD′,其中四边形ABEA′和四边形DCFD′是底面,A′D′,EF, BC,AD为侧棱. 对点训练 1. C  棱柱的定义:有两个面互相平行,且该多面体的顶点都在这两 个面上,其余各面都是平行四边形,这样的多面体称为棱柱.观察 图形,满足棱柱概念的几何体有①③⑤,共3个.故选C.     例2:如图所示,设正六棱柱的底面边长为 a,侧棱长为h,易知CF′是正六棱柱的一条最长 的体对角线,即CF′ =13.     因为CF = 2a,FF′ = h,     所以CF′ = CF2 +FF′槡 2 = 4a2 +h槡 2 =13.①     因为正六棱柱的侧面积为180,     所以S侧= 6a·h = 180. ②     联立①②解得a = 6,h{ = 5 或a = 5 2 , h = 12{ .     当a = 6,h = 5时,2S底= 6 ×槡34 a 2 槡× 2 = 108 3.     所以S全 槡= 180 + 108 3.     当a = 52 ,h = 12时,2S底= 6 ×槡 3 4 a 2 × 2 = 槡75 34 ,     所以S全= 180 + 槡75 34 . 对点训练 2.(1)B  (2)C  (1)原来正方体的表面积为S1 = 6a2,切割成 27个全等的小正方体后,每个小正方体的棱长为13 a,表面积 为6 × 13( )a 2 = 23 a 2,总表面积S2 = 27 × 23 a 2 = 18a2,所以增 加的表面积为S2 - S1 = 12a2 . (2)如图,由已知条件可知,侧面 AA1B1B和侧面AA1C1C为平行四边 形,侧面BB1C1C为矩形. 在△ABC中,∠BAC = 90°,AB = AC = a, ∴ BC 槡= 2a,∴ S矩形BCC1B1 槡= 2a·b 槡= 2ab. ∵∠AA1B1 =∠AA1C1 =60°,AB =AC =a, ∴点B到直线AA1的距离为asin 60° =槡32 a. ∴ S四边形AA1C1C = S四边形AA1B1B = 槡3 2 ab, ∴ S侧= 2 ×槡32 ab 槡+ 2ab =(槡槡3 + 2)ab.     例3:(1)由题意,该三棱柱的侧面展开图是宽为4,长为3 × 3 = 9的矩形,所以对角线的长为42 + 9槡 2 槡= 97. (2)将该三棱柱的侧面沿棱BB1展开,如图所示. 设PC的长为x,则MP2 =MA2 +(AC + x)2 . 因为MP 槡= 29,MA = 2, AC = 3, 所以x = 2(负值舍去),即PC 的长为2. 又因为NC∥AM,所以PCPA = NC MA,即 2 5 = NC 2 , 所以NC = 45                                                                       . —197— 3.在下列图形中,不是正方体的展开图的是(  ) 4.已知等边△ABC的直观图△A′B′C′的面积为 槡6,则△ABC的面积为 (    )                                 A.槡32       B.槡 6 2       C. 2槡6      D. 4槡3 5.如图所示,四边形A′B′C′D′是一个水平放置的 平面图形的直观图,它所表示的平面图形 ABCD的形状是          . 请同学们认真完成练案[11                     ] 11. 1. 2  构成空间几何体的基本元素 !"#$%&'( 学习目标 核心素养 1.以长方体为载体,认识构成几何体的基本元素,认识和 理解空间点、直线、平面的位置关系. 2.用数学符号表示点、直线、平面的位置关系. 1.通过认识构成几何体的基本元素的 学习,体现了数学抽象的核心素养. 2.借助空间中直线与直线、直线与平 面、平面与平面间的位置关系,培养 直观想象的核心素养. )*+,%-.+ 知识点1  空间中的点、线、面 1.用运动的观点理解空间基本图形之间的关系 (1) (2) (3)面动成体:面运动的轨迹(经过的空间部分)可以形成一个几何体. $(! 2.构成空间几何体的基本元素           、          、          是构成空间几何体的基本元素. [思考1] ●/012   1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)几何体不仅包括它的外表面,还包括外表面围起的内部部分. (    ) (2)直线的移动只能形成平面. (    ) (3)平静的太平洋就是一个平面. (    ) 知识点2  空间中点与直线、直线与直线的位置关系     1.空间中点与直线的关系 点A在直线l上,记作A           l;点A不在直线l上,记作A           l. 2.直线与直线的位置关系 (1)直线a与直线b平行,记作a∥b; (2)直线a与直线b相交于点A,记作a∩b = A; (3)直线a与直线b异面. 3.异面直线的定义 空间中的两条直线,既            ,也          ,此时称这两条直 线异面. [思考2] ●/012 2.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)没有公共点的两条直线是平行直线. (    ) (2)互相垂直的两条直线是相交直线. (    ) (3)既不平行又不相交的两条直线是异面直线. (    ) (4)不在同一平面内的两条直线是异面直线. (    ) 知识点3  空间中直线与平面、平面与平面的位置关系     1.空间中直线与平面的位置关系 (1)直线l上的        都在平面α内,称为直线l在平面α内(或平 思考1:长方体有几个 面?每个面是什么 图形? 提示: ª$Vb 6 . <V ã . < ô } ª $; . 思考2:(1)为何点与 直线、平面的关系用 “∈”或“”表示? (2)如何从公共点个数 的角度对空间两条直线 分类? (3)如何以是否共面的 角度对空间两条直线 分类? 提示:(1)̧ "Ÿ6¡ 8<ôõI}0…Õ- †AVÙ0}ðƒV¸ a0¡Ÿ6n8<-R S—}ðƒ¡†AÍ- RSV1IO‹ “ Œo ‹ŒÓÔh (2) \šŸ6b^.> »0VY\šŸ6¶ «Z\šŸ6-b>» 0VY\šŸ68Ço .<h (3) T\šŸ6»<V Y’\šŸ6¶«o8 ÇZT\šŸ6P» <VY’\šŸ6}. <Ÿ6h $)$ 面α过直线l),记作lα. (2)直线m与平面α有且          ,称为直线m与平面α相交,记作m∩α = B. (3)直线l与平面α满足          时,称为直线l与平面α平行,记作l∥α.     2.空间中平面与平面的位置关系 (1)平面α与平面β           ,称为平面α与平面β相交,记作α∩β≠. (2)如果α与β是空间中的两个平面,当          时,称平面α与平面β平行,记作α∥β. ●/012 3.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)若直线l上有无数个点不在平面α内,则l∥α. (    ) (2)如果两条平行直线中的一条与一个平面平行,那么另一条也与这个平面平行. (    )   (3)若直线l与平面α平行,则l与平面α内的任意一条直线都没有公共点. (    ) 知识点4  直线与平面垂直 1.直线与平面垂直的定义 一般地,如果直线l与平面α相交于一点A,且对平面α内任意一条过点A的直线m,都有         ,则称直线l与平面α垂直(或l是平面α的一条垂线,α是直线l的一个垂面),记作        ,其中点A称为垂足. 2.点到平面的距离 由长方体可以看出,给定空间中一个平面α及一个点A,过A可以作而且只可以作平面α的一 条垂线.如果记垂足为B,则称B为A在平面α内的射影(也称为投影),线段AB为平面α的垂线 段,AB的长为点A到平面α的距离. 3.直线到平面的距离与两平行平面之间的距离 当直线与平面平行时,直线上        到平面的距离称为这条直线到这个平面的距离;当平面 与平面平行时,一个平面上          到另一个平面的距离称为这两平行平面之间的距离. ●/012 4.在长方体ABCD -A1B1C1D1中,AB =4,BC =3,AA1 =5,则直线BC到面A1B1C1D1的距离为        ;直 线BC1到面ADD1A1的距离为          ;面ABB1A1与面DCC1D1的距离为        . $)# 3456%789 ●:;<%ÏÐr Æ@r ÑÒ>ÓÔÕPÖ` 1.用符号语言表示下列语句,并画出图形. (1)三个平面α,β,γ相交于一点P,且平面α与平面β交于PA,平 面α与平面γ交于PB,平面β与平面γ交于PC; (2)平面ABD与平面BCD交于BD,平面ABC与平面ADC交 于AC. [归纳提升] 〉 /CD1 1.(1)若点M在直线a上,a在平面α内,则M,a,α间的关系可记为          . (2)根据右图,填入相应的符号: A           平面ABC,A           平面BCD,BD         平面ABC,平面ABC∩平面ACD =           . ●:;E%ghCr ×r AP®Å3w 2.(多选题)(2024·辽宁省沈阳市检测)在正方体ABCD - A1B1C1D1 中,下列说法正确的是 (  ) A. AC与BC1平行 B. AB1∥平面CD1 C.点A1,D1到平面BCC1B1的距离相等 D.与AB平行的棱有三条,与AB平行的面只有一个,与AB垂直的 面有两个 [归纳提升] 归纳提升:三种语言的 转换方法 (1) Ÿ6WIõÕpÀ .0¥Õ-†A , /0 ¡Ÿ6->#RS}𠃡†A-RS , O ‹ “ Œo‹ŒÓÔ. (2) 8<òWIõÕ0 † , /0¡8<-RS ò}ðƒ¡†A-R S , O‹ “ Œo‹Œ ÓÔ . (3) Ÿ6]8<ô}0 † , éêÝÍ-RSW õՆA¡†A-R S , / O ‹ Œ o ‹ŒÓÔ. 归纳提升: 2pïV/ W-u0V^¼tä¯ Ÿÿ1Mn2If3n Y4•5-3X¯°V ¸a26Í*0n6n <>#RS-3X}} S7Æ- . $)% 〉 /CD1 2.(1)若空间中四条两两不同的直线l1,l2,l3,l4,满足l1⊥l2,l2⊥l3,l3⊥l4, 则下列结论一定正确的是 (  ) A. l1⊥l4 B. l1∥l4 C. l1与l4既不垂直也不平行 D. l1与l4的位置关系不确定 (2)已知在两个平面内各有一条直线,并且这两条直线互相平行,那么 这两个平面的位置关系一定是 (  )                                                A.平行 B.相交 C.平行或相交 D.以上都不对 ●:;>%ØÙG–Ç×®Å3wPgh 3.(1)如图是正方体的平面展开图,则在这个正方体中 AB与CD的位置关系为 (    )                                                A.相交      B.平行      C.异面      D.不能确定 (2)如图,在正方体ABCD - A1B1C1D1中,M,N分别为棱C1D1,CC1 的中点,以下四个结论: ①直线DM与CC1是相交直线; ②直线AM与NB是平行直线; ③直线BN与MB1是异面直线; ④直线AM与DD1是异面直线. 其中正确的为          (把你认为正确结论的 序号都填上). [归纳提升] 〉 /CD1 3.设空间两直线a,b满足a∩ b = (空集),则直线a,b的位置关系 为          . ●:;n%=CA{r ×A{r AA{ 4.已知棱长为2的正方体ABCD - A1B1C1D1中,点C到平面BDD1B1 的距离为 (    )                                                A. 1      B.槡2 C. 2槡2      D. 2槡3 [归纳提升] 〉 /CD1 4.(1)在长方体ABCD - A1B1C1D1中,M,N分别为C1D1,AB的中点,AB =4,则 MN与平面BCC1B1的距离为 (    ) A. 4  B. 2槡2 C. 2  D.槡2 (2)在长方体ABCD - A1B1C1D1中,E,F,G,H分别为AA1,BB1,CC1,DD1 的中点,AA1 = 4,则平面ABCD与平面EFGH的距离为        . 归纳提升:空间两条直 线位置关系的判断方法 \Ÿ6>#RS4"» < ( 8Ç]¶« ) ]. < , i*»<NO8< /WMX8x¦W , m ®Rj}Ê9.<-x d¡ŸÿZå , \Ÿ6 P*®BW^.8< / , :P8ÇòP¶« . 归纳提升:求点面距、线 面距、面面距的方法 (1) 0<ru_0¡< -rs-$}¯0I <-;6V;6ü-ª ¦"0<rh (2) 6<rn<<ru _6<rn<<r-$ }¨©Õ_0<rV ¨©N C0->#- EFh $)& XYZ[%\]^ 1.若点Q在直线b上,b在平面β内,则Q,b,β 之间的关系可记作 (    ) A. Q∈b∈β  B. Q∈bβ C. Qbβ  D. Qb∈β 2.三棱锥A - BCD的六条棱所在直线成异面直 线的有 (  )                              A. 3对 B. 4对 C. 5对 D. 6对 3.若直线a不平行于平面α且aα,则下列结 论成立的是 (  ) A.平面α内的所有直线与a异面 B.平面α内不存在与a平行的直线 C.平面α内存在唯一的直线与a平行 D.平面α内的直线与a都相交 4.已知直线m,n是异面直线,则过直线n且与直 线m垂直的平面 (  ) A.有且只有一个 B.至多一个 C.有一个或无数个 D.不存在 5.在长方体ABCD - A1B1C1D1中,AB = 2,AD = 3, AA1 = 5,则直线BC到平面ADD1A1 的距离为         ,平面ABB1A1与平面CDD1C1之间的 距离为        . 请同学们认真完成练案[12                    ] 11. 1. 3  多面体与棱柱 !"#$%&'( 学习目标 核心素养 1.认识和了解多面体,可按不同标准对多面体分类. 2.认识和把握棱柱的几何结构特征. 3.能运用这些特征描述现实生活中简单物体的结构,进 行简单计算,会求表面积. 1.通过多面体的定义与分类学习,培 养数学抽象的核心素养. 2.借助棱柱结构特征的学习,培养直 观想象的数学核心素养. )*+,%-.+ 知识点1  多面体     1.多面体的概念 名称 多面体 定义由若干个            所围成的封闭几何体 图形 相关 概念 面:围成多面体的各个            . 棱:相邻两个面的            . 顶点:棱与棱的公共点. 面对角线:连接            上两个顶点的线段,除去多面体的棱. 体对角线:连接            的两个顶点的线段. 截面:一个几何体和一个平面相交所得到的平面图形(包含它的内部).     2.表面积(或全面积):多面体所有面的            . $)'

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11.1.2 构成空间几何体的本元素(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第四册同步学习指导(人教B版2019)
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