师:我们知道,一个角由两条边组成。对于直线与平面所成角,该直线一定是角的一条边,关键在于如何在平面内找到所成角的另一条边。大家看一下屏幕。
师:如图,一条直线
和一个平面
相交,但不和这个平面垂直,这条直线叫这个平面的斜线,斜线和这个平面的交点
叫做斜足。过斜线上斜足以外的一点向平面引垂线
,过垂足
和斜足
的直线
叫做斜线在这个平面上的射影。平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的锐角,叫做这条直线与平面所成的角。那么根据定义,直线
与平面
所成的角是哪个角?
师:嗯,我听到有同学说,是
,很好。
师:那么当直线
垂直于平面
时、直线与平面所成角是哪个角?这位同学你来说一下。
师:很好,他说此时斜足
与垂足
重合,找不到角。那么垂线与平面所成角度多大呢?同学们根据学过的知识大胆猜想一下。
师:我听到有的同学说
。对吗?
师:没错,非常棒,一条直线垂直于平面,我们说它们所成的角是
。那么当直线
和平面平行,或在平面
内时,直线与平面所成角是哪个角?
师:是的,同学很会观察,我们同样无法根据定义找到角。想一想,此时直线与平面所成的夹角应该是多少?
师:看来大家都很聪明,没错,是
。一条直线和平面平行,或在平面内,我们说它们所成的角是
的角。那么直线与平面所成角
的取值范围是多少?这位同学你来说一下。
师:非常好,
。
师:下面老师给大家出一道题,看看如何求线面夹角的大小。
师:在正方体
中,求直线
与平面
所成的角。大家现在进行分组讨论。
师:时间到,请第一小组的同学来说一说。找线面夹角的关键是在平面内找什么?
师:非常好,那就是找直线在平面内的射影。那我们如何寻找射影?
师:这位同学说得非常正确,射影是斜足和垂足的连线,要过直线上斜足之外的点向平面做垂线来确定垂足。那我们应该怎么做?
师:好的,这位同学说,过直线
上
之外的点找平面
的垂线,进而找出线面夹角。连接
,交
于点
,连接
,因为
,
,所以
平面
,所以
,又因为
,所以
平面
。所以
为斜线
在平面
内的射影,
为
与平面
所成的角。
师:非常好,请坐。我们可以根据几何关系,计算线面夹角的。
师:我们设正方体的棱长为
,在
中,
,
,所以
,
,因此,直线
与平面
所成的角为
。
师:所以,求线面夹角,先做垂线、找射影,找到线面夹角。然后将线面夹角放在直角三角形中求解。非常好,看来大家已经有了一定的了解了。
师:好了,那请大家看黑板。如图,在直三棱柱
中,
,
,
,
是棱
的中点。求直线
与平面
所成角的正弦值。
师:哎这位同学你来说一说吧。
师:他说我们第一步是在平面中找出直线的射影;第二个是在直角三角形中解出需要求的角。
师:很好,很不错,你归纳总结得很到位。
师:看来大家对于我们今天所学的内容已经掌握得差不多了,那现在呢,请同学们继续完成课本的练习题,两位同学上黑板进行板演,大家做得差不多了,有问题的同学及时进行订正。