2020高中数学,4.3.1空间直角坐标系教学案,新人教A版必修2(通用)

4.3.1空间直角坐标系 1、 情景导入 通过下列实例如何确定空间点的位置 1. 确定一个点在一条直线上的位置的方法. 2. 确定一个点在一个平面内的位置的方法. 3. 如何确定一个点在三维空间内的位置 在学生思考讨论的基础上,教师明确确定点在直线上,通过数轴需要一个数;
确定点在平面内,通过平面直角坐标系需要两个数.那么,要确定点在空间内,应该需要几个数呢通过类比联想,容易知道需要三个数.要确定飞机的位置,知道飞机到地面的距离、经度、纬度即可. (此时学生只是意识到需要三个数,还不能从坐标的角度去思考,因此,教师在这儿要重点引导) 教师在地面上建立直角坐标系xOy,则地面上任一点的位置只须利用x,y就可确定.为了确定不在地面内的飞机的位置,须要用第三个数表示物体离地面的高度,即需第三个坐标z. 这样,仿照初中平面直角坐标系,就建立了空间直角坐标系O-xyz,从而确定了空间点的位置. 二、合作探究、精讲点拨 1. 在前面研究的基础上,先由学生对空间直角坐标系予以抽象概括,然后由教师给出准确的定义. 从空间某一个定点O引三条互相垂直且有相同单位长度的数轴,这样就建立了空间直角坐标系Oxyz,点O叫作坐标原点,x轴、y轴、z轴叫作坐标轴,这三条坐标轴中每两条确定一个坐标平面,分别称为xO平面,yO平面,zOx平面. 教师进一步明确 (1)在空间直角坐标系中,让右手拇指指向x轴的正方向,食指指向y轴的正方向,若中指指向z轴的正方向则称这个坐标系为右手坐标系,课本中建立的坐标系都是右手坐标系. (2)将空间直角坐标系Oxyz画在纸上时,x轴与y轴、x轴与z轴成135,而y轴垂直于z轴,y轴和z轴的单位长度相等,但x轴上的单位长度等于y轴和z轴上的单位长度的,这样,三条轴上的单位长度直观上大致相等. 2. 空间直角坐标系Oxyz中点的坐标. 思考1在空间直角坐标系中,空间任意一点A与有序数组(x,y,z)有什么样的对应关系 在学生充分讨论思考之后,教师明确 (1)过点A作三个平面分别垂直于x轴,y轴,z轴,它们与x轴、y轴、z轴分别交于点P,Q,R,点P,Q,R在相应数轴上的坐标依次为x,y,z,这样,对空间任意点A,就定义了一个有序数组(x,y,z). (2)反之,对任意一个有序数组(x,y,z),按照刚才作图的相反顺序,在坐标轴上分别作出点P,Q,R,使它们在x轴、y轴、z轴上的坐标分别是x,y,z,再分别过这些点作垂直于各自所在的坐标轴的平面,这三个平面的交点就是所求的点A. 这样,在空间直角坐标系中,空间任意一点A与有序数组(x,y,z)之间就建立了一种一一对应关系A(x,y,z). 教师进一步指出空间直角坐标系Oxyz中任意点A的坐标的概念 对于空间任意点A,作点A在三条坐标轴上的射影,即经过点A作三个平面分别垂直于x轴、y轴和z轴,它们与x轴、y轴、z轴分别交于点P,Q,R,点P,Q,R在相应数轴上的坐标依次为x,y,z,我们把有序数组(x,y,z)叫作点A的坐标,记为A(x,y,z).(如图26-4) 三、典型例题 例1、如下图,在长方体OABC-A′B′C′D′中,|OA|3,|OC|4,|OD′|2,写出D′ ,C ,A′,B′四点的坐标 注意在分析中紧扣坐标定义。

巩固练习 已知长方体ABCD-A′B′C′D′的边长AB=12,AD=8,AA′=3,以这个长方体的顶点A为坐标原点,射线AB,AD,AA′分别为x轴、y轴和z轴的正半轴,建立空间直角坐标系,求这个长方体各个顶点的坐标. 注意此题可以由学生口答,教师点评. 解A(0,0,0),B(12,0,0),D(0,8,0),A′(0,0,3),C(12,8,0),B′(12,0,3),D′(0,8,3),C′(12,8,3). 讨论若以C点为原点,以射线CB,CD,CC′方向分别为x,y,z轴的正半轴,建立空间直角坐标系,那么各顶点的坐标又是怎样的呢学生课下完成 例2、如图,长方体ABCD-A′B′C′D′的边长为 AB12,AD8,AA′5.以这个长方体的顶点A为坐标原点,射线AB,AD,AA′分别为,x轴、y轴和z轴的正半轴,建立空间直角 坐标系,求长方体各个顶点的坐标。

思考 (1)在空间直角坐标系中,x轴、y轴、z轴上点的坐标有什么特点 (2)在空间直角坐标系中,坐标平面xOy,xOz,yOz上点的坐标有什么特点 例3结晶体的基本单位称为晶胞,如图是食盐晶胞的示意图(可看成是八个棱长为的小正方体堆积成的正方体),其中红色点代表钠原子,黑点代表氯原子,如图,建立空间直角坐标系O-xyz后,试写出全部钠原子所在位置的坐标。

四、课堂总结 1、空间直角坐标系建立 2、空间直角坐标系中点的坐标的求法 3、空间中线段的中点坐标公式 4、类比,数形结合的数学思想 五、板书设计 空间直角坐标系 一、 空间直角坐标系 图形 (1)、 (2)、 (3)、 二、空间中的点与实数组(x,y,z) 图形 三、例题2