在高三數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課堂上,常規(guī)過程是教師先引領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)知識點,然后進行習(xí)題講解.在這個過程中除“雙基”外,還應(yīng)該關(guān)注學(xué)生基本思想和基本活動經(jīng)驗的培養(yǎng),引導(dǎo)學(xué)生多進行知識梳理、方法整合和思維提煉,以此提升數(shù)學(xué)素養(yǎng).筆者以一節(jié)“空間向量的數(shù)量積運算”高三復(fù)習(xí)課教學(xué)為例,淺談如何培養(yǎng)學(xué)生的解題思路,進而有效提升學(xué)生的解題能力.
1 知識梳理
教師呈現(xiàn)問題,學(xué)生進行知識梳理.
生1:在正四面體的背景下,各組向量的模長與夾角均可知,題1可以用向量數(shù)量積的定義直接求解.
生2:在題2正方體中,建立直角坐標(biāo)系,利用坐標(biāo)運算可以快速求得異面直線所成角的余弦值.
生3:最后一題可以建系解決.
追問:最后一題是否有其他解決方案?
生4:可以使用基底法.
在三個問題之后,教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)解決向量數(shù)量積問題的三種方法:定義法、基底法、坐標(biāo)法.
教學(xué)說明:在梳理知識時,若單獨由教師梳理,學(xué)生難免會覺得枯燥乏味,進而會缺乏學(xué)習(xí)興趣.基于此,本環(huán)節(jié)我們設(shè)計一些小題,以題帶動知識點的復(fù)習(xí)回顧,教師在三個問題的解決過程中,可以引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)數(shù)量積的求解方法,幫助學(xué)生快速建立知識框架.整個探索總結(jié)的過程中,充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,有利于提升學(xué)習(xí)效率.
2 知識應(yīng)用
題4(人教版數(shù)學(xué)選擇性必修第一冊第41頁練習(xí)第2題)如圖4,在三棱錐ABCD中,AB=AC=BD=CD=3,AD=BC=2,M,N分別為AD,BC的中點,求異面直線AN,CM所成角的余弦值.
生5:△ABC,△ACD和△ABD三邊均已知,三個以A為頂點的角的大小確定,可以選用基底法進行解決.
追問:利用幾何法能否找到這組異面直線所成的角?
生6:連接DN,取ND中點H,連接MH,則知∠CMH或其補角即為所求,接下來解△MHC即可.
追問:能用坐標(biāo)法解決這個問題嗎?
生7:過點N作垂直于底面BCD的直線,以N為原點,直線NC為x軸,ND為y軸,所作直線為z軸建立空間直角坐標(biāo)系即可.
教學(xué)說明:在系統(tǒng)總結(jié)了向量數(shù)量積的求解思路后,通過題4加強學(xué)生對這一知識體系的靈活運用.學(xué)生嘗試用多種方法求解,通過交流和對比,對數(shù)量積問題的解題思路有更加清晰的認(rèn)識,而且通過多種方法的對比,對于特定問題方法的選取將會形成自己的見解.
3 高考鏈接
題5(20215新高考Ⅱ卷)如圖,下列各正方體中,O為下底面的中心,M,N為頂點,P為所在棱的中點,則滿足〈MN,OP〉=90°的是().
教學(xué)說明:判斷線線垂直,是數(shù)量積的重要應(yīng)用,對于空間想象力比較差的學(xué)生,很難用幾何法判斷出兩條直線的位置關(guān)系,通過建系,進行快速運算就可以解決本題.一方面,使學(xué)生感受向量法的強大,另一方面,與本節(jié)的數(shù)量積運算方法的選擇呼應(yīng).
題6(20235全國乙卷第19題節(jié)選)如圖5,在三棱錐PABC中,AB⊥BC,AB=2,BC=22,PB=PC=6,BP,AP,BC的中點分別為D,E,O,AD=5DO,點F在AC上,BF⊥AO.求二面角DAOC的正弦值.
解析:在△AOD中可求得AO=6,DO=62,又AD=5DO=302,所以O(shè)D2+AO2=AD2.故OD⊥AO.
在△BDA中,由余弦定理,可得
cos∠DBA=DB2+AB2-DA22DB·AB=32+4-1522×2×62=-16.
在△PBA中,由余弦定理可得PA2=PB2+AB2-2PB·ABcos∠PBA=6+4-26×2×-16=14.
圖6接下來有兩種方法求二面角DAOC的正弦值.
法一:因為AB⊥BC,所以過點B作z軸⊥平面BAC,以B為原點建立如圖6的空間直角坐標(biāo)系,則A(2,0,0,),C(0,22,0).
設(shè)P(x,y,z),由PA=14,
PB=6,
PC=6,可得
(x-2)2+y2+z2=14,
x2+y2+z2=6,
x2+(y-22)2+z2=6.
解得x=-1,y=2,z=3,所以P(-1,2,3),則D-12,22,32,E12,22,32.
又O(0,2,0),所以
AO=(-2,2,0),AD=-52,22,32.
設(shè)平面ADO的法向量為n1=(x1,y1,z1),則由n1·AO=0,
n1·AD=0可得-2x1+2y1=0,
-52x1+22y1+32z1=0.
令x1=1,則y1=2,z1=3,所以n1=(1,2,3).
又平面ACO的一個法向量為n2=(0,0,1),所以cos〈n1,n2〉=n1·n2|n1||n2|=31+2+3=22.
因為〈n1,n2〉∈[0,π],所以sin〈n1,n2〉=22.
故二面角DAOC的正弦值為22.
法二:連接DE,OF,設(shè)AF=tAC,則BF=BA+AF=(1-t)BA+tBC,AO=-BA+12BC.
由BF⊥AO,得
BF·AO=[(1-t)BA+tBC]·-BA+12BC=(t-1)BA2+12tBC2=4(t-1)+4t=0.
解得t=12,則F為AC的中點,所以BF=12AC=3.
因為OD⊥AO,BF⊥AO,所以〈BF,OD〉為二面角DAOC的平面角θ.
在△BPC中,BP5BC=6×22×33=4.
在△PBA中,BP5BA=26×-16=-2.
在△ABC中,BC5BA=0.
所以BF5OD=12(BC+BA)512CP=125(BC+BA)512(BP-BC)=14BC5BP-14BC2+14BA5BP-14BA5BC=-32.
所以cos θ=BF5OD|BF||OD|=-22,sin θ=22.
教學(xué)說明:用數(shù)量積求空間角是高考的熱點,在本節(jié)課前面的復(fù)習(xí)中,學(xué)生對于數(shù)量積的運算方法已基本掌握,我們通過具有代表性的高考真題來提升學(xué)生的解題能力.
在高三復(fù)習(xí)課的過程中,我們依舊要讓學(xué)生成為課堂的主體,保證學(xué)生學(xué)有所思、學(xué)有所悟.對于特定問題,教師要精心設(shè)計,幫助學(xué)生建立健全的解題思路,提升解決問題的能力.
課堂中幫助學(xué)生建立解題思路,主要包括以下三個方面:
第一,夯實基礎(chǔ)知識. 確保學(xué)生對數(shù)學(xué)概念、定理、公式等基礎(chǔ)知識有透徹的理解. 引導(dǎo)學(xué)生對知識進行系統(tǒng)梳理,如構(gòu)建知識框架圖,使學(xué)生對知識體系有整體認(rèn)知,便于在解題時快速定位所需知識.
第二,加強解題訓(xùn)練. 選擇具有代表性和啟發(fā)性的例題,詳細(xì)分析解題思路的形成過程,展示如何從已知條件中挖掘關(guān)鍵信息,找到解題切入點.
第三,培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維. 注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會對問題進行分析、推理和判斷. 鼓勵學(xué)生進行發(fā)散思維訓(xùn)練,對同一道題嘗試從不同角度思考,運用不同方法解答.