【文档说明】高中数学人教版必修2教案：2.3.2 平面与平面垂直的判定 （系列四）含答案【高考】.doc，共(8)页，237.000 KB，由小赞的店铺上传

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1平面与平面垂直的判定【教学目标】1.探究平面与平面垂直的判定定理，二面角的定义及应用，培养学生的归纳能力.2.掌握平面与平面垂直的判定定理的应用，培养学生的空间想象能力.3.引导学生总结求二面角的方法,培养学生归纳问题的能

力.【重点难点】教学重点:平面与平面垂直判定.教学难点:平面与平面垂直判定和求二面角.【课时安排】1课时【教学过程】复习两平面的位置关系：（1）如果两个平面没有公共点，则两平面平行若α∩β=,则α∥β.（2）如果两个平面有一条公共直线

，则两平面相交若α∩β=AB,则α与β相交.两平面平行与相交的图形表示如图1.图1导入新课2前边举过门和墙所在平面的关系，随着门的开启，其所在平面与墙所在平面的相交程度在变，怎样描述这种变化呢？今天我们一起来探究两个平面所成角问题.推进新课新知探究提出问题①二面角的有

关概念、画法及表示方法.②二面角的平面角的概念.③两个平面垂直的定义.④用三种语言描述平面与平面垂直的判定定理，并给出证明.⑤应用面面垂直的判定定理难点在哪里？讨论结果：①二面角的有关概念.二面角的定义：从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角.这条直线叫二面角的棱，这两个半平面叫二

面角的面.二面角常用直立式和平卧式两种画法：如图2（教师和学生共同动手）.直立式：平卧式：(1)(2)图2二面角的表示方法：如图3中，棱为AB，面为α、β的二面角，记作二面角α-AB-β.有时为了方便也可在α、β内（棱以外的半平

面部分）分别取点P、Q，将这个二面角记作二面角P-AB-Q.图3如果棱为l，则这个二面角记作αlβ或PlQ.②二面角的平面角的概念.3如图4,在二面角αlβ的棱上任取点O，以O为垂足，在半平面α和β内分别作垂直于棱的射线OA和OB，则射线OA

和OB组成∠AOB.图4再取棱上另一点O′，在α和β内分别作l的垂线O′A′和O′B′，则它们组成角∠A′O′B′.因为OA∥O′A′,OB∥O′B′，所以∠AOB及∠A′O′B′的两边分别平行且方向相同,即∠AOB=∠A′O′B′.从上述结论说明了：按照上述方法作出的角的大小

，与角的顶点在棱上的位置无关.由此结果引出二面角的平面角概念：以二面角的棱上任意一点为端点，在两个面内分别作垂直于棱的两条射线，这两条射线所成的角叫做二面角的平面角.图中的∠AOB,∠A′O′B′都是二面角α

lβ的平面角.③直二面角的定义.二面角的大小可以用它的平面角来度量，二面角的平面角是多少度，就说二面角是多少度.平面角是直角的二面角叫做直二面角.教室的墙面与地面，一个正方体中每相邻的两个面、课桌的侧面与地面都是互相垂直的.两个平面互相垂直的概

念和平面几何里两条直线互相垂直的概念相类似，也是用它们所成的角为直角来定义，二面角既可以为锐角，也可以为钝角，特殊情形又可以为直角.两个平面互相垂直的定义可表述为：如果两个相交平面所成的二面角为直二面角，那么这两个平面互相垂直.直二面角的画法

：如图5.图5④两个平面垂直的判定定理.如果一个平面经过另一个平面的一条垂线，那么这两个平面互相垂直.4两个平面垂直的判定定理符号表述为：⊥ABABα⊥β.两个平面垂直的判定定理图形表述为：如图6.图

6证明如下：已知AB⊥β，AB∩β=B，ABα.求证：α⊥β.分析：要证α⊥β,需证α和β构成的二面角是直二面角，而要证明一个二面角是直二面角，需找到其中一个平面角，并证明这个二面角的平面角是直角.证明：设α∩β=CD，则由ABα,知AB、CD共面

.∵AB⊥β，CDβ,∴AB⊥CD，垂足为点B.在平面β内过点B作直线BE⊥CD,则∠ABE是二面角αCDβ的平面角.又AB⊥BE，即二面角αCDβ是直二面角,∴α⊥β.⑤应用面面垂直的判定定理难点

在于：在一个平面内找到另一个平面的垂线,即要证面面垂直转化为证线线垂直.应用示例例1如图7,⊙O在平面α内，AB是⊙O的直径，PA⊥α，C为圆周上不同于A、B的任意一点.图7求证：平面PAC⊥平面PBC.证明：设⊙

O所在平面为α,由已知条件，PA⊥α,BCα,∴PA⊥BC.∵C为圆周上不同于A、B的任意一点,AB是⊙O的直径,5∴BC⊥AC.又∵PA与AC是△PAC所在平面内的两条相交直线，∴BC⊥平面PAC.∵BC平面PBC,∴平面PAC⊥

平面PBC.变式训练如图8，把等腰Rt△ABC沿斜边AB旋转至△ABD的位置，使CD=AC，图8（1）求证：平面ABD⊥平面ABC；（2）求二面角CBDA的余弦值.（1）证明：由题设,知AD=CD=BD,作DO⊥平面ABC，O为垂足，则OA=OB=OC.∴O是

△ABC的外心，即AB的中点.∴O∈AB，即O∈平面ABD.∴OD平面ABD.∴平面ABD⊥平面ABC.（2）解:取BD的中点E，连接CE、OE、OC,∵△BCD为正三角形，∴CE⊥BD.又△BOD为等腰直角三角形,∴OE⊥BD.∴∠OEC

为二面角CBDA的平面角.同（1）可证OC⊥平面ABD.∴OC⊥OE.∴△COE为直角三角形.设BC=a，则CE=a23，OE=a21，∴cos∠OEC=33=CEOE.点评：欲证面面垂直关键在于在一个平面内找到另

一个平面的垂线.6例2如图9所示，河堤斜面与水平面所成二面角为60°，堤面上有一条直道CD，它与堤角的水平线AB的夹角为30°，沿这条直道从堤脚向上行走到10m时人升高了多少？（精确到0.1m）图9解：取CD上一点E，设CE=1

0m，过点E作直线AB所在的水平面的垂线EG，垂足为G，则线段EG的长就是所求的高度.在河堤斜面内，作EF⊥AB，垂足为F，并连接FG,则FG⊥AB,即∠EFG就是河堤斜面与水平面ABG所成二面角的平面角,∠EFG=60°,由此,得EG=EFsin

60°=CEsin30°sin60°=10×2352321=≈4.3（m）.答：沿直道行走到10m时人升高约4.3m.变式训练已知二面角αABβ等于45°，CDα，D∈AB，∠CDB=45°.求CD与平面β所成的角.解：如图10，作CO

⊥β交β于点O，连接DO，则∠CDO为DC与β所成的角.图10过点O作OE⊥AB于E，连接CE，则CE⊥AB.∴∠CEO为二面角αABβ的平面角，即∠CEO=45°.设CD=a,则CE=a22,∵CO⊥OE，OC=OE，∴CO=a21.∵CO⊥DO,∴sin∠CDO=21=CDCO.∴∠C

DO=30°,即DC与β成30°角.7点评：二面角是本节的另一个重点，作二面角的平面角最常用的方法是：在一个半平面α内找一点C，作另一个半平面β的垂线，垂足为O,然后通过垂足O作棱AB的垂线，垂足为E,连接AE,则∠CEO为二面角α-AB-β的平面角.这一过程要求

学生熟记.拓展提升如图11，在四棱锥P—ABCD中，侧面PAD是正三角形，且与底面ABCD垂直，底面ABCD是边长为2的菱形，∠BAD=60°，N是PB中点，过A、D、N三点的平面交PC于M，E为AD的中点

.图11（1）求证：EN∥平面PCD；（2）求证：平面PBC⊥平面ADMN；（3）求平面PAB与平面ABCD所成二面角的正切值.(1)证明：∵AD∥BC,BC面PBC,AD面PBC,∴AD∥面PBC.又面ADN∩面PBC=MN,∴AD∥MN.∴MN∥BC.

∴点M为PC的中点.∴MN21BC.又E为AD的中点，∴四边形DENM为平行四边形.∴EN∥DM.∴EN∥面PDC.（2）证明：连接PE、BE,∵四边形ABCD为边长为2的菱形，且∠BAD=60°,∴BE⊥AD.

又∵PE⊥AD,∴AD⊥面PBE.∴AD⊥PB.又∵PA=AB且N为PB的中点,∴AN⊥PB.∴PB⊥面ADMN.∴平面PBC⊥平面ADMN.（3）解：作EF⊥AB，连接PF，∵PE⊥平面ABCD,∴AB⊥PF.∴∠PFE就是平面PAB与平面AB

CD所成二面角的平面角.又在Rt△AEB中，BE=3，AE=1，AB=2,∴EF=23.8又∵PE=3,∴tan∠PFE=233=EFPE=2,即平面PAB与平面ABCD所成的二面角的正切值为2.课堂小结知识总结：利用面面垂直的判定定理找出平面的垂线，然后解决证明

垂直问题、平行问题、求角问题、求距离问题等.思想方法总结：转化思想，即把面面关系转化为线面关系，把空间问题转化为平面问题.作业课本习题2.3A组1、2、3.