4.3.1空间中直线与直线的位置关系课件-2024-2025学年高一下学期数学湘教版(2019)必修第二册

2025-04-03
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4.3.1空间中直线与直线的位置关系 湘教版(2019)必修第二册 第四章 立体几何初步 01 能够理解并准确描述空间中两条直线的三种基本位置关系:平行、相交和异面. 02 能利用基本定理和定理判定和证明空间两条直线的位置关系. 03 02 理解空间等角定理的内容和应用,运用多种方法来解决问题,培养灵活的思维方式和解决问题的能力. 学 习 目 标 新课导入 同一平面内,两条直线的位置关系是什么? a a b b 平行 相交 那么空间中两条直线的位置关系有哪些呢? 新知探究 异面直线 观察右图长方体模型,可以发现直线AB和直线CC′既不相交,又不平行,因而它们不同在任何一个平面内. 我们把不同在任何一个平面内的两条直线叫作异面直线. 所以直线AB和直线CC′是异面直线. 直线AB与A′B′共面没有公共点. 直线AB与AD共面且只有一个公共点. 新知探究 空间中两条直线的位置关系 相交 在同一个平面内,两条直线有且只有一个公共点. 平行 在同一个平面内,两条直线没有公共点. 异面 两条直线不同在任何一个平面内,没有公共点. 注:空间中两条直线的位置关系有且只有以上三种. 新知探究 平行直线 基本事实4:平行于同一条直线的两条直线平行. 符号语言:若a,b,c为空间中三条不重合的直线, 且a∥b,a∥c,则b∥c. 作用:判断或证明空间中两条直线平行. 新知探究 如图(1),在一个平面内,如果两个角的两条边分别对应平行,那么这两个角相等 或互补.在图(2)中若在空间中两个角的两条边对应平行,上述结论仍然成立吗? (1) (2) 新知探究 证明:在空间中如果两个角的两条边对应平行,并且方向相同,那么这两个角相等. 新知探究 类似可证: 如果空间中两个角的两条边分别对应平行,并且方向相反, 那么这两个角相等; 如果空间中两个角的两条边分别对应平行,其中一组对应边方向相反, 另一组对应边方向相同,那么这两个角互补. (1) (2) 新知探究 空间等角定理 如果空间中两个角的两条边分别对应平行,那么这两个角相等或互补. 新知探究 由异面直线的定义可知,我们不能把两条异面直线置于同一平面内, 因而画异面直线时,一般如下图所示,以显示出它们不共面的特点. 判断两条直线为异面直线的一种方法: 与平面相交的直线与该平面内不过该交点的直线是异面直线. 新知探究 两条异面直线所成的角的定义 新知探究 直线a,b所成角的大小和点P的位置有关吗? 新知探究 两条异面直线垂直的定义 新知探究 特别提醒 课堂巩固 课堂巩固 课堂巩固 课堂巩固 课堂巩固 课堂巩固 当堂检测 D 当堂检测 当堂检测 当堂检测 当堂检测 A 当堂检测 当堂检测 A 当堂检测 当堂检测 当堂检测 当堂检测 课堂小结 归纳总结: 本节课学到了哪些知识点呢? 1.平行直线 2.空间等角定理 3.异面直线 感谢聆听 Thank You 51PPT模板网 www.51pptmoban.com 34 如上图(2),已知 和 是空间中两个角,它们的边 ,并且方向相同.在 和 的两边上分别截取 连接 , EMBED Equation.DSMT4 \* MERGEFORMAT , 四边形 是平行四边形,因此 .同理可证 .因此 , 四边形 是平行四边形.因此 .所以 ,从而 即证. 我们知道,平面内两条直线相交形成四个角,其中不大于 的角称为它们的夹角. 类似地,对于异面直线 和 ,如图,在空间任取一点P,过P分别作 和 的平行线 和 ,我们把 与 所成的锐角或直角叫作异面直线 和 所成的角,其大小范围为 . 在定义中,空间一点P是任取的,根据空间等角定理,可以判定异面直线 所成的角与直线 所成锐角(或直角)相等,角的大小与点P的位置无关.为了简便,点P常取在两条异面直线中的一条上. 如果两条异面直线 和 所成的角为 ,则称这两条异面直线 互相垂直,记作 如图,设 是异面直线,过 上任意一点A作直线c,使 如果 ,就称 (1)研究异面直线所成的角,就是通过平移把异面直线转化为相交直线.这是 研究空间图形的一种基本思路,即把空间图形问题转化为平面图形问题. 异面直线所成的角的大小不能是 ,若两条直线所成的角是 ,则这两 条直线平行,不可能异面. (3)两条直线垂直,既包括相交垂直,也包括异面垂直. 例1如右图,已知E,F,G,H分别是空间四边形ABCD 四条边AB,BC,CD,DA的中点. 求证:四边形EFGH是平行四边形. 证明 连接AC,BD. 因为E,F是 中AB,BC的中点, 所以 .同理可证 因此 同理可证 因此四边形EFGH是平行四边形. 解 和 相似.证明如下: 则 所以 所以 和 相似. 例2 如图,三棱锥 中,E,F,G分别是棱 上的点,且 则 和 有什么关系?为什么? 证明 假设直线AB与a在同一个平面内,那么 这个平面一定经过点B和直线a.因为 经过 点B与直线a只有一个平面 ,所以直线AB 与a应在平面 内.所以 这与已知 矛盾. 所以直线AB与a是异面直线. 例3 如图,已知 求证:直线AB与a是异面直线. 例4 如图,在长方体 的棱所在的直线 中,找出与棱 所在直线异面的所有直线. 解 先把长方体中和棱 相交或平行的棱去掉,剩下棱 观察棱BC所在直线,因为 平面 , 平面 平面 ,所以直线 与BC是 异面直线.同理,直线 都与直线 异面. 例5 如图,已知 是棱长为a的正方体. 求异面直线 与BC所成的角; 求异面直线 与AC所成的角. 解 (1)因为 ,所以 即为直线 与BC所成的角. 因为 ,所以直线 与BC所成的角为 . 连接 因为 ,所以四边形 为平行四边形, 所以 .因此直线 与 所成的角就是直线 与 所成的角. 因为 所以 .因此,直线 与 所成的角为 ,即直线 与 所成的角为 . 1.如图,在三棱柱 中, 底面 是 的中点,则直线 ( ) A.与直线 相交 B.与直线 平行 C.与直线 垂直 D.与直线 是异面直线 答案:D 解析:易知三棱柱 为直三棱柱, 由图易判断 与 异面,AB错误; 因为 , 与 相交但不垂直, 所以 与直线 不垂直,C错误; 由图可判断 与直线 是异面直线,D正确. 故选:D 如图所示是一个正方体的表面展开图,则在正方体中, AB,CD,EF,GH这4条线段所在的直线中,是异面直线的有几对? 答案:3对 解析:还原正方体,如图AB与CD,AB与GH,EF与GH是异面直线,共3对. 如图,在长方体, 中, , ,则 异面直线CD与 所成的角的大小为( ) A. B. C. D. 答案:A 解析: , 是异面直线 CD与 所成的角或其补角, 在直角 中, , , ,所以 , 所以异面直线CD与 所成的角是 . $$

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