【VR课堂 3D优课】高中数学必修2 《空间直角坐标系》

时间:2018-08-01 来源:云幻科教

【教学目标】

重点: 空间直角坐标系,空间中点的坐标及空间坐标对应的点.

难点:右手直角坐标系的理解,空间中的点与坐标的一一对应。

知识点:空间直角坐标系的相关概念,空间中点的坐标以及空间坐标对应的点.

能力点:理解空间直角坐标系的建立过程,以及空间中的点与坐标的一一对应.

教育点:通过空间直角坐标系的建立,体会由二维空间到三维空间的拓展和推广,让学生建立发展的观点;通过空间点与坐标的对应关系,进一步加强学生对“数形结合”思想方法的认识.

自主探究点:如何由空间中点的坐标确定点的位置。

考试点:空间中点的确定及坐标表示.

教具准备  多媒体课件和VR/3D互动教学课件

课堂模式  学案导学、分组讨论

【教学过程】

一、引入新课

由数轴上的点和平面直角坐标系内的点的表示引入空间中点的表示。数轴Ox上的点M,可用与它对应的实数x表示;直角坐标平面内的点M可以用一对有序实数(x,y)表示。类似于数轴和平面直角坐标系(一维坐标系和二维坐标系),当我们建立空间直角坐标系(三维坐标系)后,空间中任意一点可用有序实数组(x,y,z)表示。

二、探究新知

(一)空间直角坐标系及相关概念

如图所示,OABC-D'A'B'C' 是单位正方体.以O为原点,分别以射线QA、OC、OD'的长为单位长,建立三条数轴:x轴、y轴、z轴。这时我们说建立了一个空间直角坐标系Oxyz,其中O点叫做坐标原点,x轴、y轴、z轴叫做坐标轴。通过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面,分别称为xoy平面、yoz平面、zox平面。

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【师生活动】由空间直角坐标系的定义,结合正方体直观图的画法,总结在平面上画空间直角坐标系需要注意的问题:

1、空间直角坐标系的三要素:原点、坐标轴方向、单位长。

2、在平面上画空间直角坐标系Oxyz时,一般使∠xOz=135°,∠yOz=90°。

3、在y轴、z轴上的长度都取原来的长度,而x在轴上的长度取原来长度的一半,即x轴上的单位长度在平面内表现出来时是y轴、z轴上的单位长度的一半。【设计意图】加强学生对空间直角坐标系的认识,避免坐标轴上的单位长度选取不当造成的图形直观性差。

(二)右手直角坐标系

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,如果中指指向z轴的正方形,则称这个坐标系为右手直角坐标系。

【引申拓展】右手直角坐标系的其它解释方法:先把大拇指指向z轴正方向,把其余四指指向x轴正方向,然后握成拳头,这时四指扫过原平面直角坐标系的第一象限从x轴正方向到轴正方向。

【设计意图】上面补充的右手直角坐标系的其它解释方法,与物理中的右手定则联系起来,动态的解释,使学生更容易理解什么是右手直角坐标系。

(三)空间中点的坐标以及空间中坐标表示的点

如图所示,设M为空间的一个定点,过点M分别作垂直于x轴、y轴和z轴的平面,依次交x轴、y轴和z轴于点P、Q和R,设点P、Q和R在x轴、y轴和z轴上的坐标分别为x、y、z,那么点M就对应唯一确定的有序实数组(x,y,z).反过来,给定有序实数组(x,y,z),我们可以在x轴、y轴和z轴上分别取坐标为实数x、y和z的点P、Q和R,分别过P、Q和R各作一个平面,分别垂直于x轴、y轴和z轴,这三个平面的唯一交点就是有序实数组(x,y,z)确定的点M。这样,空间一点M的坐标可以用有序实数组(x,y,z)来表示,有序实数组(x,y,z)叫做点M在此空间直角坐标系中的坐标,记作M(x,y,z).其中x叫做点M的横坐标,y叫做点M的纵坐标,z叫做点M的竖坐标。

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播放VR/3D互动教学系统视频部分:三维空间内的坐标平面。视频主要内容为:

1.了解空间直角坐标系,在已知空间内用x坐标、y坐标、z坐标来确定一个点。

2.了解直角坐标系的八大卦限。

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【师生活动】

1.师:任意给定空间中的一点M,它的坐标是不是唯一确定的?生:是。

2.师:任意给定空间中的一个有序实数组(x,y,z),它所表示的点是不是唯一确定的?生:是.

【设计意图】通过VR/3D互动教学系统互动部分的展示,让学生认识到空间直角坐标系中的点与坐标的一一对应.

 

三、运用新知

     环节一:打开VR/3D互动教学系统部分:三维空间内的坐标平面——评估,点击测试,以小组比赛形式回答系统的题目,每组10题,得分最高的小组获胜。

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【设计意图】此环节除进一步加深学生对空间直角坐标系的认识和培养学生的空间想象能力外,还可以让学生初步体会空间中点所在位置对应的卦限名称。以小组比赛形式可激发学生的积极性,活跃课堂气氛。

环节二: 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1/2的小正方体堆积成的正方体),其中色点(浅色点)代表钠原子,黑点(深色点)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。

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解:把图中的钠原子分成下、中、上三层来写它们所在位置的坐标.

下层的原子全部在xoy平面上,它们所在位置的竖坐标全是0,所以这五个钠原子所在位置的坐标分别是(0,0,0),(1,0,0),(1,1,0),(0,1,0),(1/2,1/2,0)

中层的原子所在的平面平行于xoy平面,与z轴交点的竖坐标为1/2,所以,这四个钠原子所在位置的坐标分别是(1/2,0,1/2),(1,1/2,1/2),(1/2,1,1/2),(0,1/2,1/2)

上层的原子所在的平面平行于xoy平面,与z轴交点的竖坐标为,所以,这五个钠原子所在位置的坐标分别是(0,0,1),(1,0,1),(1,1,1),(0,1,1),(1/2,1/2,1)

思考:如图,棱长为a的正方体OABC-D’A’B’C’中,对角线OB’与BD’相交于点Q。顶点O为坐标原点,OA,OC分别在x轴、y轴的正半轴上。试写出点Q的坐标。

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答案:Q(a/2,a/2,a/2)

【延伸拓展】空间中线段的中点坐标公式:在空间直角坐标系中,点P1(x1,y1,z1)点P2(x2,y2,z2)则线段P1P2的中点M的坐标为((x1+x2)/2,(y1+y2)/2,(z1+z2)/2)。。

四、课堂小结 

本节课的知识:(提问学生归纳,老师适当点拨)

1。空间直角坐标系及相关概念。

2。空间直角坐标系中点的坐标及相关概念。

3。给出具体的点写出它在空间直角坐标系中的坐标。

4。由具体的点的坐标找出它在空间直角坐标系中的位置。

五、布置作业  

1。阅读教材P136—137,预习4.3.2空间两点间的距离公式。

2.书面作业 :课本P136  练习1。 


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