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人教A版高中数学必修二4.3.2空间两点间的距离公式-新疆

视频标签:空间两点间的

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视频课题:人教A版高中数学必修二4.3.2空间两点间的距离公式-新疆

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 4.3.2  空间两点间的距离公式 
 
 
教学目标:1.掌握空间两点间的距离公式,会用空间两点间的距离公式解决问题. 
2.通过探究空间两点间的距离公式,灵活运用公式,初步意识到将空间问题转化为平面问题是解决问题的基本思想方法,培养类比、迁移和化归的能力. 
3.通过棱与坐标轴平行的特殊长方体的顶点的坐标,类比平面中两点之间的距离的求法,探索并得出空间两点间的距离公式,充分体会数形结合的思想,培养积极参与、大胆探索的精神.  
教学重点:空间两点间的距离公式. 
教学难点:一般情况下,空间两点间的距离公式的推导.  教学准备 :多媒体课件  教学过程: 
我们知道,数轴上两点间的距离是两点的坐标之差的绝对值,即d=|x1-x2|;平面直角坐标系中,两点之间的距离是d=212212)()(yyxx.同学们想,在空间直角坐标系中,两点之间的距离应怎样计算呢?又有什么样的公式呢?因此我们学习空间两点间的距离公式. 提出问题 
1.数轴上两点间的距离公式是什么?  
2.在平面直角坐标系中两点间的距离公式是什么? 
 
                    
             
                    
                             
 
3. 在空间直角坐标系中,若已知两点坐标,则这两点的距离是唯一确定的,我们希望有一个求两点间距离的计算公式,对此我们从理论上来探究。  
活动:学生回忆,教师引导,教师提问,学生回答,学生之间可以相互交流讨论,学生有困难教师点拨.教师引导学生考虑解决问题的思路,要全面考虑,大胆猜想,发散思维.①学生回忆学过的数学知识,回想当时的推导过程;②解决这一问题,可以采取转化的方法,转化成我们学习的立体几何知识来解;③首先考虑问题的实际意义,直接度量,显然是不可以的,我们可以转化为立体几何的方法,也就是求长方体的对角线长.④回顾平面直角坐标系中,两点之间的距离公式,可类比猜想相应的公式;⑤学生回忆刚刚学过的知识,大胆类比和猜想;⑥利用③的道理,结合空间直角坐标系和立体几何知识,进行推导. 
讨论结果:①平面直角坐标系中,两点之间的距离公式是
d=212212)()(yyxx,它是利用直角三角形和勾股定理来推导的. 
 
图1 
②如图1,设A(x,y,z)是空间任意一点,过A作AB⊥xOy平面,垂足为B,过B分别作BD⊥x轴,BE⊥y轴,垂足分别为D,E.根据坐标的含义知,AB=z,BD=x,BE=OD=y,由于三角形ABO、BOD是直角三角形,所以BO2=BD2+OD2,AO2=AB2+BO2=AB2+BD2+OD2=z2+x2+y2,因此A到原点的距离是
 
                    
             
                    
                             
d=222zyx. 
③利用求长方体的对角线长的方法,分别量出这块砖的三条棱长,然后根据对角线长的平方等于三条边长的平方的和来算. 
④由于平面直角坐标系中,两点之间的距离公式是d=212212)()(yyxx,是同名坐标的差的平方的和再开方,所以我们猜想,空间两点之间的距离公式是d=212212212)()()(zzyyxx,即在原来的基础上,加上纵坐标差的平方. 
⑤平面直角坐标系中的方程x2+y2=r2表示以原点为圆心,r为半径的圆;在空间x2+y2+z2=r2表示以原点为球心,r为半径的球面;后者正是前者的推广. 
 
图2 
⑥如图2,设P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2)是空间中任意两点,我们来计算这两点之间的距离. 
我们分别过P1P2作xOy平面的垂线,垂足是M,N,则M(x1,y1,0),N(x2,y2,0),于是可以求出|MN|=212212)()(yyxx. 
再过点P1作P1H⊥P2N,垂足为H,则|MP1|=|z1|,|NP2|=|z2|,所以|HP2|=|z2-z1|. 
在Rt△P1HP2中,|P1H|=|MN|=212212)()(yyxx,根据勾股定理,得|P1P2|=2221||||HPHP=221221221)()()(zzyyxx.因此空间中点P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2)之间的距离为|P1P2|=221221221)()()(zzyyxx. 
 
                    
             
                    
                             
于是空间两点之间的距离公式是d=212212212)()()(zzyyxx.它是同名坐标的差的平方的和的算术平方根.[来源:Z_xx_k.Com] 应用示例: 
例1 求证以M1(4,3,1)、M2(7,1,2)、M3(5,2,3)三点为顶点的三角形是一个等腰三角形. 
活动:学生审题,教师引导学生分析解题思路 例2. 在z轴上求与两点A(
4, 1, 7)和B(3, 5, 
2)等距离的点.因此,
到A,B两点的距离相等的点P(x,y,z)的坐标满足的条件是4x+6y-8z+7=0. 课堂训练: 
1.如图,在长方体OABC-D′A′B′C′中,|OA|=3,|OC|=4,|OD′|=3,A′C′与B′D′相交于点P.分别写出点C,P的坐标,并求点C到点P的长度.      
2.在Rt△ABC中,∠BAC=90°,三点的坐标为 A(2,1,1),B(1,1,2),C(x,0,1),则x=_____. 
3.若点P(x,y,z)到A(1,0,1),B(2,1,0)两点的距离相等,则x、y、z满足的关系式 是________________.  
z
x
y
OACBP
C
D
A
B
 
                    
             
                    
                             
课堂小结: 
1.空间两点间的距离公式的推导与理解. 2.空间中点坐标公式. 作业: 
习题4.3  B组1、2题.   
 
板书设计:      4.3.2  空间两点间的距离公式 
平面两点间的距离公式                 例1 空间两点间的距离公式            
                                           例2                                   
教学反思: 本节课从平面直角坐标系中两点之间的距离公式入手,创设问题情景,不难把平面上的知识推广到空间,遵循从易到难、从特殊到一般的认识过程,利用类比的思想方法,借助勾股定理得到空间任意一点到原点的距离.为了培养学生的理性思维,在例题中,设计了由特殊到一般的学习思路,培养学生的归纳概括能力,本节课的设计通过适当的创设情境,调动学生的学习兴趣.本节课以问题为纽带,以探究活动为载体,使学生在问题的指引下、教师的指导下把探究活动层层展开、步步深入,充分体现以教师为主导,以学生为主体的指导思想.把学生学习知识的过程转变为学生观察
 
                    
             
                    
                             
问题、发现问题、分析问题、解决问题的过程,提高了能力、培养了兴趣、增强了信心.

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