前段時間在高三教學(xué)中遇到這樣的問題: 在高考立體幾何考點中涉及到空間幾何體的截面的地方較多, 如:判斷截面的形狀、計算出空間幾何體的截面周長或面積、或者求與之相關(guān)的體積問題、以及最值問題都在考察之列,但是要順利地解決前面所提到的諸多問題,都必須首先掌握空間幾何體截面的作圖。 在立體幾何中,把空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題,歷來是立體幾何的一個基本問題。而已知不共線三點,作幾何體的截面,既是轉(zhuǎn)化為平面問題的一個方法,也是深化理解空間點線面關(guān)系的一個很好的途徑。 作幾何體的截面,是立休幾何教學(xué)中的一個難點,需要較強的空間想象能力和動手操作能力,正確判斷幾何體被一個平面所截的截面形狀,關(guān)鍵在于弄清這個平面與幾何體的面相交成線的形狀和位置。讓學(xué)生掌握作幾伺體截面的方法,有助于深入理解直線和平面的有關(guān)性質(zhì),有效地形成空間概念。 一個平面截一個幾何體,這個平面和幾伺體的各個面交線,圍成一個封閉的平面圖形,這個封閉圖形就稱為幾何體的截面。如果幾何體是多面體,其截面是多面形;如果幾何體是旋轉(zhuǎn)體,其截面還可能是二次曲線所圍成的封閉圖形。 截面的問題的研究,對于發(fā)展學(xué)生的空間想象能力,綜合運用立體幾何各方面的知識技能,提高學(xué)生的解題能力,都是十分有啟發(fā)、思考價值的題材、是立體幾何重要的學(xué)習(xí)目的;而對學(xué)生進行空間幾何體截面的作圖等訓(xùn)練正是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的這一能力,同時也成為了促進學(xué)生綜合運用空間構(gòu)圖方面知識開發(fā)教學(xué)興趣點的拓展課題。 接下來小編從原理和操作兩個層面介紹較復(fù)雜的不平行于底面的截面問題的解決方案以供參考。 空間幾何體的截面的作圖主要原理:兩個公理及兩個性質(zhì)。 其中,兩個公理為: (1)如果兩個不重合的平面有一個公共點,那么它們相交于過此點的一條直線; (2)如果一條直線上的兩點在一個平面內(nèi),那么這條直線上所有的點都在這個平面內(nèi)。 兩個性質(zhì)為: (1)如果一條直線平行于一個平面,經(jīng)過這條直線的平面與這個平面相交,那么這條直線就和交線平行; (2)如果兩個平面平行,第三個平面和它們相交,那么兩條交線平行。 空間幾何體的計算要掌握好“定位”、“定形”、“定量”這三個主要的環(huán)節(jié)。首先,由上面所講到的方法確定出關(guān)鍵點。其次,由關(guān)鍵點確定截面與空間幾何體相關(guān)的交線。再次,是根據(jù)問題中已知的條件與空間點、線、面的位置關(guān)系確定截面的基本特征。最后,運用平面解析幾何的有關(guān)性質(zhì)定理與判定定理完成截面相關(guān)截面邊長、周長、或者面積等數(shù)量計算。 空間幾何體的截面作圖主要的作法:直接法、平行線法、延長法、輔助平面法,接下來,我們依次展開。 一、直接法 用直接法解決截面問題的關(guān)鍵是:截面上的點在幾何體的棱上,且兩兩在一個平面內(nèi),我們可以借助于公理:如果一條直線上的兩點在一個平面內(nèi),那么這條直線上所有的點都在這個平面內(nèi),直接解決這類問題。 二、平行線法 用平行線法解決截面問題的關(guān)鍵是:截面與幾何體的兩個平行平面相交,或者截面上有一條直線與截面上某點在幾何體的某一個表面平行。我們可以借助于兩個性質(zhì),(1)如果一條直線平行于一個平面,經(jīng)過這條直線的平面與這個平面相交,那么這條直線就和交線平行;(2)如果兩個平面平行,第三個平面和它們相交,那么兩條交線平行。直接解決這類問題。 三、延長線法 用延長線法解決截面問題的關(guān)鍵是:截面上的點中至少有兩個點在一個幾何體的一個表面上,我們可以借助于公理,如果一條直線上的兩點在一個平面內(nèi),那么這條直線上所有的點都在這個平面內(nèi)。直接解決這類問題。 四、輔助平面法 |
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