空间向量求角.ppt

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1、3.2.3立体几何中的向量方法立体几何中的向量方法空间空间“角角”问题问题空间的角常见的有：线线角、线面角、面面角空间的角常见的有：线线角、线面角、面面角1一、复习引入一、复习引入用空间向量解决立体几何问题的用空间向量解决立体几何问题的“三步曲三步曲”。（1）建立立体图形与空间向量的联系，用空间向）建立立体图形与空间向量的联系，用空间向量表示问题中涉及的点、直线、平面，把立体几何量表示问题中涉及的点、直线、平面，把立体几何问题转化为向量问题；问题转化为向量问题；（2）通过向量运算，研究点、直线、平面之间的）通过向量运算，研究点、直线、平面之间的位置关系以及它们之间距离和夹角等问题；位置关系以及

2、它们之间距离和夹角等问题；（3）把向量的运算结果）把向量的运算结果“翻译翻译”成相应的几何意义。成相应的几何意义。（化为向量问题）（化为向量问题）（进行向量运算）（进行向量运算）（回到图形）（回到图形）2范围：范围：一、线线角：一、线线角：异面直线所成的锐角或直角异面直线所成的锐角或直角思考：思考：空间向量的夹角与空间向量的夹角与异面直线的夹角有什么关系？异面直线的夹角有什么关系？结论：结论：34 题后感悟如如何何用用坐坐标标法法求求异异面面直直线线所所成成的的角？角？(1)建立适当的空间直角坐标系；建立适当的空间直角坐标系；(2)找到两条异面直线的方向向量的坐标形式；找到两条异面直线的方向向

3、量的坐标形式；(3)利利用用向向量量的的夹夹角角公公式式计计算算两两直直线线的的方方向向向向量量的夹角；的夹角；(4)结结合合异异面面直直线线所所成成角角的的范范围围得得到到异异面面直直线线所所成的角成的角 5直线与平面所成角的范围：结论：结论：二、线面角：二、线面角：直线和直线在平面内的射影所成的直线和直线在平面内的射影所成的角角角角，叫做这条直线和这个平面所成的角叫做这条直线和这个平面所成的角.思考：如何用空间向量的夹角思考：如何用空间向量的夹角表示线面角呢？表示线面角呢？A AO OB B62.线面角线面角l设设直直线线l的的方方向向向向量量为为 ，平平面面 的的法法向向量量为为 ，且且

4、直直线线 与平面与平面 所成的角为所成的角为 (),则则72如如图图，已已知知四四棱棱锥锥PABCD的的底底面面为为等等腰腰梯梯形形，ABCD，ACBD，垂垂足足为为H，PH是是四棱锥的高，四棱锥的高，E为为AD中点中点(1)证明：证明：PEBC；(2)若若APBADB60，求求直直线线PA与与平平面面PEH所成角的正弦值所成角的正弦值89101112二面角的平面角必须满足：二面角的平面角必须满足：3）角的边都要垂直于二面角的棱）角的边都要垂直于二面角的棱1）角的顶点在棱上）角的顶点在棱上2）角的两边分别在两个面内）角的两边分别在两个面内 以二面角的以二面角的棱上任意一点棱上任意一点为端点，为

5、端点，在在两个面内两个面内分别作分别作垂直于棱垂直于棱的两条射线，这的两条射线，这两条射线所成的两条射线所成的角角叫做叫做二面角的平面角。二面角的平面角。10 lOAB三、面面角：三、面面角：13四四、教学过程的设计与实施教学过程的设计与实施2 2探究方法探究方法lAOB问题问题1：二面角的平面角二面角的平面角 能否转化成向量的夹角？能否转化成向量的夹角？三、面面角：三、面面角：15四四、教学过程的设计与实施教学过程的设计与实施2 2探究方法探究方法16 将将二二面面角角转转化化为为二二面面角角的的两两个个面面的的方方向向向向量量(在在二面角的面内且垂直于二面角的棱二面角的面内且垂直于二面角的

6、棱)的夹角的夹角.DCBA方向向量法：方向向量法：设二面角设二面角-l-的大小为的大小为，其中其中l17四四、教学过程的设计与实施教学过程的设计与实施2 2探究方法探究方法问题问题2：求直线和平面所成的角可转化成直线的方向向量与平求直线和平面所成的角可转化成直线的方向向量与平面的法向量的夹角，那么二面角的大小与两个半平面面的法向量的夹角，那么二面角的大小与两个半平面的法向量有没有关系？的法向量有没有关系？l182 2探究方法探究方法四四、教学过程的设计与实施教学过程的设计与实施 192 2探究方法探究方法四四、教学过程的设计与实施教学过程的设计与实施 202 2探究方法探究方法四四、教学过程的

7、设计与实施教学过程的设计与实施 问题问题3：法向量的夹角与二面角的大小什么时候相等，什么时法向量的夹角与二面角的大小什么时候相等，什么时候互补？候互补？再次演示课件再次演示课件21ll法向量法法向量法关键：观察二面角的范围关键：观察二面角的范围注意法向量的方向：注意法向量的方向：同进同进同出，二面角等于法向量同出，二面角等于法向量夹角的补角；夹角的补角；一进一出，二面角等于法一进一出，二面角等于法向量夹角向量夹角223 3实践操作实践操作四四、教学过程的设计与实施教学过程的设计与实施总结出利用法向量求二面角大小的一般步骤：总结出利用法向量求二面角大小的一般步骤：1）建立坐标系，写出点与向量的坐

8、标；）建立坐标系，写出点与向量的坐标；2）求出平面的法向量，进行向量运算求出法向量的）求出平面的法向量，进行向量运算求出法向量的 夹角；夹角；3）通过图形特征或已知要求，确定二面角是锐角或）通过图形特征或已知要求，确定二面角是锐角或 钝角，得出问题的结果钝角，得出问题的结果23小结小结小结小结注意：注意：(1)用法向量法求二面角时，注意结合图形确定用法向量法求二面角时，注意结合图形确定二面角是钝二面角还有锐二面角（或利用二面角是钝二面角还有锐二面角（或利用“同同进同出，二面角等于法向量的夹角的补角，一进同出，二面角等于法向量的夹角的补角，一进一出，二面角等于法向量的夹角进一出，二面角等于法向量

9、的夹角”）(2)用方向向量法求二面角时，应先在二面角的用方向向量法求二面角时，应先在二面角的二个半平面内分别找（或作）出与棱垂直的两二个半平面内分别找（或作）出与棱垂直的两直线，再利用直线方向向量计算；直线，再利用直线方向向量计算；(3)保证计算过程的准确性，一失足，千古恨保证计算过程的准确性，一失足，千古恨24课堂训练与检测：课堂训练与检测：如图，已知：直角梯形如图，已知：直角梯形OABC中，中，OABC，AOC=90，SO面面OABC，且，且 OS=OC=BC=1，OA=2。求：。求：异面直线异面直线SA和和OB所成的角的余弦值，所成的角的余弦值，OS与面与面SAB所成角所成角的正弦值的正

10、弦值，二面角二面角BASO的余弦值。的余弦值。则A（2，0，0）；于是我们有OABCS解：如图建立直角坐标系，xyz=（2，0，-1）；=（-1，1，0）；=（1，1，0）；=（0，0，1）；B（1，1，0）；S（0，0，1），C（0，1，0）；O（0，0，0）；25令x=1，则y=1，z=2；从而（2）设面SAB的法向量显然有OABCSxyz26.由知面SAB的法向量 =（1，1，2）又OC面AOS，是面AOS的法向量，令则有由于所求二面角的大小等于OABCSxyz二面角BASO的余弦值为66所以直线SA与OB所成角余弦值为51027课堂小结：课堂小结：1.异面直线所成角：2.直线与平面所成角：3.二面角：关键：观察二面角的范围关键：观察二面角的范围28