薛超群
摘 要: 高中數學課程的總目標提出培養(yǎng)學生的空間想象等基本能力.如何在教學中對教材內容做進一步提煉、概括,總結立體幾何招式套路在解決立體幾何問題中的應用,將立體幾何題目的解決轉化為尋找相對應的招式,使學生學習起來能通俗易懂、快速有效.
關鍵詞: 教材內容提煉 立體幾何招式套路 解決立體幾何問題
根據《全日制普通高中數學新課程標準》,高中數學課程的總目標是:使學生在九年義務教育數學課程的基礎上,進一步提高作為未來公民所必要的數學素養(yǎng),以滿足個人發(fā)展與社會進步的需要.具體目標提出提高學生的空間想象等基本能力. 高中立體幾何二十四招式理論,是將立體幾何中最重要的解題思路總結歸納成招式模式,每一個招式指的是一種解題思路,共二十四個思路.高中立體幾何二十四招式實踐,是指高中立體幾何二十四招式在解決立體幾何問題中的應用,將立體幾何題目的解決轉化為尋找相對應的招式.高中立體幾何二十四招式理論與實踐,是指上述兩項內容的總稱.如何在教學中對教材內容做進一步提煉、概括,總結出立體幾何招式套路在解決立體幾何問題中的應用,將立體幾何題目的解決轉化為尋找相對應的招式,使學生學習起來通俗易懂、快速有效.
高中立體幾何二十四招式前半部分簡介如下:
招式一:看到中點找中點:看到三角形一條邊的中點,取另一邊的中點,連接兩個中點.即若E為△ABC邊AB中點,則連接E與另一邊中點.
招式二:看到垂直做垂直:看到平面α⊥β,在平面α內作垂直于兩平面交線l的直線α,則所作的直線l⊥β.即若α⊥β,α∩β=l,a∩α,a⊥l,則a⊥α.
招式三:看到等腰就劈斷:看到等腰三角形ABC,連接頂點和底邊中點.即若D為等腰三角形ABC底邊BC的中點,則連接AD.
招式四:電線桿和田?。褐本€l和平面α垂直,則直線l垂直于α內的任一直線a.即若l⊥α,a?奐α,則l⊥a.
招式五:泥工師傅灌平臺:平面α內兩交線分別平行于平面β,則α∥β.即若a?奐α、b?奐α,a∩b=O,a∥α,b∥β,則α∥β.
招式六:吊瓶架兩垂直:直線l垂直于平面α內的兩條交線,則l⊥α.即若a?奐α、b?奐α,a∩b=O,l⊥a,l⊥b,則l⊥α.
招式七:公理四傳染病:直線a與直線b平行,直線b與直線c平行,則直線a與直線c平行.即若a//b,b//c,則a//b.
招式八:透過竹簽就垂直:平面β經過另一個平面α的垂線l,則α⊥β.即若l⊥α,l?奐β,則α⊥β.
招式九:直躺二樓平一樓:平面α與平面β平行,直線l在平面α內,則l//β.即若l?奐α,α∥β,則l//β.
招式十:三推一:平面α外的一條直線a平行于平面α內的一條直線b,則a//β.即若a//b,a?埭α,b?奐β,則a//β.
招式十一:棱(人)無處不在:棱錐中,棱包括側棱和底面多邊形邊長. 即在棱錐中,棱包括側棱
招式十二:棱柱兩平行:棱柱兩個底面互相平行,側棱也互相平行.即棱柱底面α與底面β互相平行,
利用以上的招式套路,可以解決大部分立體幾何問題,思路清晰,簡潔明快.
例1.如圖,在正四面體A-BCD中,求證:CD⊥AB.
分析:要證明CD⊥AB,只需證明CD垂直于AB所在的平面.
看到CD=AC,BC=BD,用招式三“看到等腰就劈斷”.
看到AD⊥AE,CD⊥BE,用招式六“吊瓶架兩垂直”.看到CD平面ABE,用招式四“電線桿和田埂”.
證明:取CD邊中點,連接AE、BE,
∵AD=AC,∴CD⊥AE,同理CD⊥BE,
∵AE∩BE=E,∴CD⊥平面ABE,
∵AB?奐平面ABE,∴CD⊥AB.
例2.如圖,已知AB⊥平面ACD,DE//AB,AD=DE=2 AB,△ACD為正三角形,且F是邊CD的中點.(Ⅰ)求證:AF∥平面BCE;(Ⅱ)求證:平面BCE⊥平面CDE.
分析:(Ⅰ)要證明AF∥平面BCE,只需證明AF平行于平面BCE內的一條直線,用招式一“看到中點找中點”、 招式十“三推一”、招式七“公理四傳染病”.
(Ⅱ)要證明平面BCE⊥平面CDE,只需證明平面BCE內的一條直線與平面CDE垂直,用招式一“看到中點找中點”、 招式十“三推一”、 招式七“公理四傳染病”、 招式八“透過竹簽就垂直”招式.
證明:(Ⅰ)取CE邊中點P,連接連接BP、PF,
∵F是邊CD的中點,∴PF//DE,∵DE//AB,∴AB//PF.
∵DE=2 AB,PF=2AB,∴AB=PF,∴四邊形ABPF是平行四邊形,
∴BP//AF,∵AF?埭平面BCE,BP?奐平面BCE,∴AF∥平面BCE.
(Ⅱ)由△ACD為正三角形,∴AF⊥CD,
∵AB⊥平面ACD,DE∥AB,∴DE⊥平面ACD,
∴DE⊥AF,CD∩DE=D,∴AF⊥平面CDE,
∵BP?奐平面BCE,∴平面BCE⊥平面CDE.
例3.如圖,在四棱錐P-ABCD中,側面PAD⊥底面ABCD,側棱PA=PD=,底面ABCD為直角梯形,其中BC∥AD,AB⊥AD,AD=2 AB=2 BC=2,O為AD中點.求證:PO⊥平面ABCD.
根據《全日制普通高中數學新課程標準》及心理學理論,在高中立體幾何教學中,對有關概念、公理、性質等內容進行提煉總結,學生根據總結出的二十四招式套路,應用發(fā)現(xiàn)思維等尋找證明思路,可以提高立體幾何解題能力,增強學習信心.
參考文獻:
[1]全日制普通高中數學新課程標準.北京:北京師范大學出版社,2007.