圆锥直观图画法依据探讨

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:njcdst
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  在中学数学教学中,作为空间几何体的主要基本载体之一——圆锥,它的直观图画法一直困扰着大家.大家熟知的斜二测圆锥(如图1所示),总有点说不出的别扭,而“生活经验告诉我们”的圆锥(见图2),却又缺少画法依据.
  图1 斜二测圆锥
  图2 生活经验告诉我们的圆锥
  图2中圆锥的底面是我们生活中看到的、也是我们需要的结果,但是凭借正等测或斜二测画法却无法得到我们期望的结果.这里我们引入T平行投影方法来解决这一个问题(所谓T平行投影,其实就是遵从最原始的、直视物体方向的平行投影).
  T平行投影方向[1]:设平行投影线与x轴、y轴、z轴的夹角依次为α,90°,90°-α(α为锐角),则称这种投影方向为T平行投影方向,如图3所示.
  图3 T平行投影方向
  为了说明问题,再回顾一下轴向伸缩系数的定义.
  轴向伸缩系数:轴测轴的单位长度与相应直角坐标轴的单位长度的比值,叫作轴向伸缩系数,它的几何意义如图4、图5所示.
  图4 斜二测轴测轴单位长度
  (作直观图时量取的长度)
  图5 斜二测相应直角坐标轴
  单位长度(计算用坐标数据)
  不难验证下列结论.
  结论一:在T平行投影时,直观图上轴测轴方向的线段长度也就是我们直接看到的、投影面上的线段长度(如图3中的AC).所以,图3中x轴的轴向伸缩系数=ACAB=sinα.(AC就是AB在平行投影线法平面上的射影,而AB正是在相应直角坐标系中占有的计算长度)
  结论二:在T平行投影方向下,这三个坐标轴的伸缩系数依次为sinα,sin90°,sin(90°-α),即sinα,1,cosα.
  对圆锥进行T平行投影时,圆锥底面在视线法平面上的射影就是圆锥直观图中的底面椭圆,如图6所示.设圆锥直观图中的椭圆半短轴为b,半长轴为a,半焦距为c,见图7.且对于图7中的角α′,cosα′=ca=底面橢圆的离心率.
  图6
  图7
  关于T平行投影方向的推论:圆锥直观图的纵向伸缩系数等于圆锥底面椭圆的离心率.
  证明 由结论一,sinα=2b2a=ba=sinα′,α=α′,见图7.
  由结论二,z轴的轴向伸缩系数=cosα,又α=α′,所以z轴的轴向伸缩系数=cosα′,而cosα′=ca=底面椭圆的离心率,因此,z轴的轴向伸缩系数等于圆锥底面椭圆的离心率.通俗地讲,圆锥纵向伸缩系数等于椭圆离心率.
  证毕.
  结论在圆锥直观图画法中的意义:
  1.我们需要的圆锥直观图可以从T平行投影得到.
  下面对高等于底面直径的圆锥,用不同的底面椭圆离心率画出的圆锥直观图比较如下.
  图8图9图10
  图8为纵向伸缩系数等于1的情形,由推论,c=1,从而底面椭圆退化为直线段;
  图9为椭圆短轴等于15长轴时,纵向伸缩系数约等于0.98,直观性较好,比较有利于教学活动,它也是我们期望的结果;
  图10椭圆为正等测椭圆,其离心率约等于0.82,它的纵向伸缩系数也约等于0.82,无论是画轴截面还是纵向尺寸的理解,对学生空间想象力的培养都是不利的.
  从教学画图的方便性考虑,椭圆短轴等于15长轴是值得推荐的.
  图11
  2.如果要画的圆锥的高相对于底面直径很小,为了展示其真实比例(所谓真实比例,就是纵向伸缩系数接近于1),那么底面椭圆的离心率也必须接近于1,即这个椭圆要画得很扁,如图11所示.
  “圆锥纵向伸缩系数等于椭圆离心率”,结论很好记,应用很方便.
  【参考文献】
  [1]唐文虎.再论“球体直观图的尺规画法与球体直观图北极点位置定理”[J].上海中学数学,2016(9):34.
其他文献
【摘要】随着时代的不断发展,现代的教学方式已经无法满足当代小学生的学习需要.现代的教育技术与小学数学的教学课堂密切相关,同时对于小学生的教学方式也需要根据新课改要求进行更新,跟上时代的发展脚步.因此,本文对现代教育技术在小学数学中的应用进行详细分析.  【关键词】现代教育技术;小学数学;应用初探  随着市场经济的不断发展,人们的生活水平也随之发生了变化,学校中对于学生的知识教育也逐渐紧跟社会发展的
【摘要】数学概念是反映数学对象在数量关系和空间形式方面的本质属性和特征的思维形式.无论是新授课、习题课还是复习课都离不开基本概念,概念教学的质量直接影响学生数学思维能力的形成,因此,教师在平时的教学过程中要重视概念教学,在概念的引入、概念的理解、概念的应用等各环节精心设计,使学生全面地掌握数学概念的本质,从而形成良好的数学认知结构,促进数学思维能力的提高.  【关键词】初中数学;思维;教学  一、
【摘要】数学核心素养是一种具有数学特征、使人具备良好的数学品格、适应社会发展的能力,对人综合素质提升至关重要.而数学概念课是所有数学教师必须直面的教学难题,本文在数学核心素养理念下,以“平方根”为例,阐述了如何进行概念教学.  【关键词】数学;核心素养;概念教学;平方根  素养是指一个人的综合素质,是人在思想、理论、知识、艺术等方面所达到的一定水平[1].数学素养是一个人经过数学学习后,除去所学到
【摘要】 本文作者针对现实课堂教学活动中,小学生不同程度存在“做”大于“说”的情况,不善于、不乐于将自己的想法和观点表达出来、呈现出来的实情,结合新课程改革提出的“让听说读写是最基本的学习要求”,从三个方面对小学生数学语言表达能力培养进行了简要阐述.  【关键词】 小学数学;语言表达;学习能力;培养;探析  让学生说出自己的所思所想,是课堂教学进程中教师所承担和肩负的重要责任和使命.当前,学习能力
【摘要】分层次教学是当下实现“以学定教、因材施教”的教学原则的有效方式.它对于发挥学生学习主体性,促进学生全面发展有着重要的作用和意义.在初中数学教学过程中,学生的数学学习水平存在差异,教师必须考虑到这一因素,从而在日常的教学设计中,能够有效地设计自己的教学方案.  【关键词】因材施教;认知差异;初中数学;教学实践  一、引 言  每个人都有自己的学习认知,所以对于同一门课,每个人的收获也不尽相同
2017年6月7日下午,江苏的许多高三考生在考完数学之后都表示试卷上的第18题的第(2)问没有算出最后结果来.考后很多数学教师都积极研究了这道題的解法,南师大单墫教授利用初中的知识也给出了一种很简洁的解法(即下文中的解法二).这道题本质上并不特别难,解法也很多.但许多学生在考场上当选择一种自己认为合理的解法之后,却没法突破计算关.值得我们思考的是:学生的解法自然吗?学生的解法有哪些?其中的计算难关
《普通高中数学课程标准》提出了数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算、直观想象与数据分析六大数学核心素养.问题情境指的是教师有目的、有意识地创设各种情境,促使学生去质疑问题,并使之引起最强烈的思考动机和最佳的思维定向的这样一种情境.本文以一节高三复习课为例谈谈如何在数学核心素养的指引下创设有效的问题情境.  一、课堂实录  设椭圆C: x2 a2 y2=1(a>1).(Ⅰ)求直线y=kx 1被椭
【摘要】“新课改”与上海“二期课改”以来,在高中阶段使学生掌握一定的数学方法、形成一定的数学思维显得愈发重要.函数的奇偶性是函数的基本性质之一,函数的奇偶性的教学案例不胜枚举.本文将展现笔者作为职初教师的“另类”“函数的基本性质:奇偶性”教学案例——引领学生用命题的方法研究函数的奇偶性,以期与广大数学教育工作者交流分享.  【关键词】命题;函数的奇偶性;教学案例;反思  一、教材分析  “函数的基
【摘要】随着新课改的不断深入,自主、合作、探究已经成为现阶段高效课堂的必备属性,培养核心素养已经成为学校课堂教学的主要目标.而高中数学是高中课程教学过程中的重点内容,也是新课程改革的主要阵地.因此,作为一名高中数学教师,我们应积极发挥自身的主观能动性,优化课堂教学方式,引导学生对知识进行发现和探究,让学生在探究中提升核心素养.  【关键词】高中数学;探究课堂;核心素养;教学实践  探究化的知识学习
几何法、坐标法是解决高考立体几何问题的两种典型方法,各有特色,使得高考立体几何问题的求解呈现出了“解法多轨”的格局.可随之而来的是,在高考中,当面对一个稍有难度的立体几何问题时,学生会有“无所适从”的困惑——解题时,要选用哪一种方法呢?是用几何法求解,还是用坐标法求解呢?  二、解后反思  从两种解法来看,我们可以进行一些比较:第一种方法比较简便,也是学生们在面对这道题目时常采用的解题策略,但做对