2022年高三數(shù)學(xué)總復(fù)習(xí) 空間直角坐標(biāo)系教案 理

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1、2022年高三數(shù)學(xué)總復(fù)習(xí) 空間直角坐標(biāo)系教案 理教材分析這節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的二維的平面直角坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上的推廣，是以后學(xué)習(xí)“空間向量”等內(nèi)容的基礎(chǔ)通過建立空間直角坐標(biāo)系，可以將空間內(nèi)任一點(diǎn)用有序數(shù)組來表示；反過來，任一有序數(shù)組就對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)，這樣空間直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)就有了坐標(biāo)表示在空間中引入坐標(biāo)的目的和物理學(xué)中引入單位制一樣，是提供一個(gè)度量幾何對(duì)象的方法因此，研究空間圖形就可以代數(shù)化，實(shí)現(xiàn)了形向數(shù)的轉(zhuǎn)化，將數(shù)與形緊密地結(jié)合起來這節(jié)課學(xué)完后，如把幾何體放入空間直角坐標(biāo)系中來研究，幾何體上的點(diǎn)就有了坐標(biāo)表示，一些題目如兩點(diǎn)間距離、異面直線成的角、二面角的平面角等就可借助于空間向量來解答，所以，這

2、節(jié)課對(duì)于溝通高中各部分知識(shí)，完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，起到了很重要的作用教學(xué)目標(biāo)1. 讓學(xué)生經(jīng)歷用類比的數(shù)學(xué)思想方法探索空間直角坐標(biāo)系的建立方法，進(jìn)一步體會(huì)數(shù)學(xué)概念、方法產(chǎn)生和發(fā)展的過程，學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方法2. 理解空間直角坐標(biāo)系與點(diǎn)的坐標(biāo)的意義，掌握由空間直角坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)確定其坐標(biāo)或由坐標(biāo)確定其在空間直角坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)，認(rèn)識(shí)空間直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)與坐標(biāo)的關(guān)系3. 進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力與確定性思維能力任務(wù)分析點(diǎn)在三維空間內(nèi)位置的確定是一個(gè)比較抽象的過程，學(xué)生在這個(gè)方面還沒有形成清晰的認(rèn)識(shí)，教學(xué)時(shí)應(yīng)充分類比以往點(diǎn)在直線、點(diǎn)在平面內(nèi)位置的確定方式通過實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探索欲望，充分發(fā)揮學(xué)生的

3、主體作用，引導(dǎo)學(xué)生順理成章地得出通過建立空間直角坐標(biāo)系利用點(diǎn)的坐標(biāo)來確定點(diǎn)在空間內(nèi)的位置要特別強(qiáng)調(diào)點(diǎn)與坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，來強(qiáng)化對(duì)點(diǎn)的坐標(biāo)的理解圍繞在空間直角坐標(biāo)系中點(diǎn)的坐標(biāo)的確定這一教學(xué)重點(diǎn)，通過鞏固與練習(xí)反復(fù)強(qiáng)化如何在坐標(biāo)系中利用點(diǎn)的坐標(biāo)的概念來確定點(diǎn)的坐標(biāo)這一過程，以鞏固學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍教學(xué)設(shè)計(jì)一、問題情景1. 確定一個(gè)點(diǎn)在一條直線上的位置的方法2. 確定一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)平面內(nèi)的位置的方法例：如圖26-1，要在一塊長(zhǎng)10cm、寬5cm的鐵板上鉆一個(gè)孔若孔中心到鐵板左邊為2cm，到下邊為4cm（鐵板擺放位置已定），問孔中心的位置是否確定3. 如何確定一個(gè)點(diǎn)在三

4、維空間內(nèi)的位置？例：如圖26-2，在房間（立體空間）內(nèi)如何確定電燈位置？在學(xué)生思考討論的基礎(chǔ)上，教師明確：確定點(diǎn)在直線上，通過數(shù)軸需要一個(gè)數(shù)；確定點(diǎn)在平面內(nèi)，通過平面直角坐標(biāo)系需要兩個(gè)數(shù)那么，要確定點(diǎn)在空間內(nèi)，應(yīng)該需要幾個(gè)數(shù)呢？通過類比聯(lián)想，容易知道需要三個(gè)數(shù)要確定電燈的位置，知道電燈到地面的距離、到相鄰的兩個(gè)墻面的距離即可（此時(shí)學(xué)生只是意識(shí)到需要三個(gè)數(shù)，還不能從坐標(biāo)的角度去思考，因此，教師在這兒要重點(diǎn)引導(dǎo)）教師明晰：在地面上建立直角坐標(biāo)系xOy，則地面上任一點(diǎn)的位置只須利用x，y就可確定為了確定不在地面內(nèi)的電燈的位置，須要用第三個(gè)數(shù)表示物體離地面的高度，即需第三個(gè)坐標(biāo)z因此，只要知道電燈到地

5、面的距離、到相鄰的兩個(gè)墻面的距離即可例如，若這個(gè)電燈在平面xOy上的射影的兩個(gè)坐標(biāo)分別為4和5，到地面的距離為3，則可以用有序數(shù)組（4，5，3）確定這個(gè)電燈的位置（如圖26-3）這樣，仿照初中平面直角坐標(biāo)系，就建立了空間直角坐標(biāo)系Oxyz，從而確定了空間點(diǎn)的位置二、建立模型1. 在前面研究的基礎(chǔ)上，先由學(xué)生對(duì)空間直角坐標(biāo)系予以抽象概括，然后由教師給出準(zhǔn)確的定義從空間某一個(gè)定點(diǎn)O引三條互相垂直且有相同單位長(zhǎng)度的數(shù)軸，這樣就建立了空間直角坐標(biāo)系Oxyz，點(diǎn)O叫作坐標(biāo)原點(diǎn)，x軸、y軸、z軸叫作坐標(biāo)軸，這三條坐標(biāo)軸中每?jī)蓷l確定一個(gè)坐標(biāo)平面，分別稱為xO平面，yO平面，zOx平面教師進(jìn)一步明確：（1）在

6、空間直角坐標(biāo)系中，讓右手拇指指向x軸的正方向，食指指向y軸的正方向，若中指指向z軸的正方向則稱這個(gè)坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系，課本中建立的坐標(biāo)系都是右手坐標(biāo)系（2）將空間直角坐標(biāo)系Oxyz畫在紙上時(shí)，x軸與y軸、x軸與z軸成135，而y軸垂直于z軸，y軸和z軸的單位長(zhǎng)度相等，但x軸上的單位長(zhǎng)度等于y軸和z軸上的單位長(zhǎng)度的，這樣，三條軸上的單位長(zhǎng)度直觀上大致相等2. 空間直角坐標(biāo)系Oxyz中點(diǎn)的坐標(biāo)思考：在空間直角坐標(biāo)系中，空間任意一點(diǎn)與有序數(shù)組（x，y，z）有什么樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系？在學(xué)生充分討論思考之后，教師明確：（1）過點(diǎn)A作三個(gè)平面分別垂直于x軸，y軸，z軸，它們與x軸、y軸、z軸分別交于點(diǎn)P，Q，R

7、，點(diǎn)P，Q，R在相應(yīng)數(shù)軸上的坐標(biāo)依次為x，y，z，這樣，對(duì)空間任意點(diǎn)A，就定義了一個(gè)有序數(shù)組（x，y，z）（2）反之，對(duì)任意一個(gè)有序數(shù)組（x，y，z），按照剛才作圖的相反順序，在坐標(biāo)軸上分別作出點(diǎn)P，Q，R，使它們?cè)趚軸、y軸、z軸上的坐標(biāo)分別是x，y，z，再分別過這些點(diǎn)作垂直于各自所在的坐標(biāo)軸的平面，這三個(gè)平面的交點(diǎn)就是所求的點(diǎn)A這樣，在空間直角坐標(biāo)系中，空間任意一點(diǎn)A與有序數(shù)組（x，y，z）之間就建立了一種一一對(duì)應(yīng)關(guān)系：A（x，y，z）教師進(jìn)一步指出：空間直角坐標(biāo)系Oxyz中任意點(diǎn)A的坐標(biāo)的概念對(duì)于空間任意點(diǎn)A，作點(diǎn)A在三條坐標(biāo)軸上的射影，即經(jīng)過點(diǎn)A作三個(gè)平面分別垂直于x軸、y軸和z軸，它

8、們與x軸、y軸、z軸分別交于點(diǎn)P，Q，R，點(diǎn)P，Q，R在相應(yīng)數(shù)軸上的坐標(biāo)依次為x，y，z，我們把有序數(shù)組（x，y，z）叫作點(diǎn)A的坐標(biāo)，記為A（x，y，z）（如圖26-4）三、解釋應(yīng)用例題1. 在空間直角坐標(biāo)系Oxyz中，作出點(diǎn)P（5，4，6）注意：在分析中緊扣坐標(biāo)定義，強(qiáng)調(diào)三個(gè)步驟，第一步從原點(diǎn)出發(fā)沿x軸正方向移動(dòng)5個(gè)單位，第二步沿與軸平行的方向向右移動(dòng)4個(gè)單位，第三步沿與z軸平行的方向向上移動(dòng)6個(gè)單位（如圖26-5）2. （1）在空間直角坐標(biāo)系中，坐標(biāo)平面xOy，xOz，yOz上點(diǎn)的坐標(biāo)有什么特點(diǎn)？（2）在空間直角坐標(biāo)系中，x軸、y軸、z軸上點(diǎn)的坐標(biāo)有什么特點(diǎn)？解：（1）xOy平面、xOz平

9、面、yOz平面內(nèi)的點(diǎn)的坐標(biāo)分別形如（x，y，0），（x，0，z），（0，y，z）（2）x軸、y軸、z軸上點(diǎn)的坐標(biāo)分別形如（x，0，0），（0，y，0），（0，0，z）3. 已知長(zhǎng)方體ABCDABCD的邊長(zhǎng)AB12，AD8，AA5，以這個(gè)長(zhǎng)方體的頂點(diǎn)A為坐標(biāo)原點(diǎn)，射線AB，AD，AA分別為x軸、y軸和z軸的正半軸，建立空間直角坐標(biāo)系，求這個(gè)長(zhǎng)方體各個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)注意：此題可以由學(xué)生口答，教師點(diǎn)評(píng)解：A（0，0，0），B（12，0，0），D（0，8，0），A（0，0，5），C（12，8，0），B（12，0，5），D（0，8，5），C（12，8，5）討論：若以C點(diǎn)為原點(diǎn)，以射線CB，CD，CC方向分別

10、為x，y，z軸的正半軸，建立空間直角坐標(biāo)系，那么各頂點(diǎn)的坐標(biāo)又是怎樣的呢？得出結(jié)論：建立不同的坐標(biāo)系，所得的同一點(diǎn)的坐標(biāo)也不同練習(xí)1. 在空間直角坐標(biāo)系中，畫出下列各點(diǎn)：A（0，0，3），B（1，2，3），C（2，0，4），D（1，2，2）2. 已知：長(zhǎng)方體ABCDABCD的邊長(zhǎng)AB12，AD8，AA7，以這個(gè)長(zhǎng)方體的頂點(diǎn)B為坐標(biāo)原點(diǎn)，射線AB，BC，BB分別為x軸、y軸和z軸的正半軸，建立空間直角坐標(biāo)系，求這個(gè)長(zhǎng)方體各個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)3. 寫出坐標(biāo)平面yOz上yOz平分線上的點(diǎn)的坐標(biāo)滿足的條件四、拓展延伸1. 分別寫出點(diǎn)（1，1，1）關(guān)于各坐標(biāo)軸和各個(gè)坐標(biāo)平面對(duì)稱的點(diǎn)的坐標(biāo)2. 設(shè)為任意實(shí)數(shù)，相

11、應(yīng)的所有點(diǎn)P（1，2，z）的集合是什么圖形？3. 試將平面直角坐標(biāo)系中的兩點(diǎn)間距離公式類比到空間直角坐標(biāo)系中去點(diǎn)評(píng)這篇案例主要采用啟發(fā)式教學(xué)方法，通過激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的求知欲望，使學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)首先，為了使學(xué)生比較順利地實(shí)現(xiàn)從線到平面、再?gòu)钠矫娴娇臻g的變化，即從一維到二維、再?gòu)亩S到三維向量的變化，采用了類比的數(shù)學(xué)教學(xué)手段，順利地引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)了這一變化，同時(shí)引起了學(xué)生的興趣在整個(gè)教學(xué)過程中，內(nèi)容由淺入深，環(huán)環(huán)相扣，不僅使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中了解了知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展的過程，也使學(xué)生嘗到了成功的喜悅這對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，起到了很好的作用在研究過程中，充分運(yùn)用了類比、交換、數(shù)形結(jié)合等數(shù)學(xué)思想方法，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的思想品質(zhì)在求空間直角坐標(biāo)系中點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，學(xué)生不僅會(huì)很自然地運(yùn)用類比的思想方法，也鍛煉了他們的空間思維能力就整體而言，空間直角坐標(biāo)系是空間向量的根基，這種課屬于典型的起始課教學(xué)這篇案例在體現(xiàn)坐標(biāo)思想、概念教學(xué)等方面做了成功的探究