ПРОЕЦИРОВАНИЕ ТОЧКИ НА ДВЕ ПЛОСКОСТИ ПРОЕКЦИЙ

Образование отрезка прямой линии АА 1 можно представить как результат перемещения точки А в какой-либо плоскости Н (рис. 84, а), а образование плоскости - как перемещение отрезка прямой линии АВ (рис. 84, б).

Точка - основной геометрический элемент линии и поверхности, поэтому изучение прямоугольного проецирования предмета начинается с построения прямоугольных проекций точки.

В пространство двугранного угла, образованного двумя перпендикулярными плоскостями - фронтальной (вертикальной) плоскостью проекций V и горизонтальной плоскостью проекций Н, поместим точку А (рис. 85, а).

Линия пересечения плоскостей проекций - прямая, которая называется осью проекций и обозначается буквой х.

Плоскость V здесь изображена в виде прямоугольника, а плоскость Н - в виде параллелограмма. Наклонную сторону этого параллелограмма обычно проводят под углом 45° к его горизонтальной стороне. Длина наклонной стороны берется равной 0,5 ее действительной длины.

Из точки А опускают перпендикуляры на плоскости V и Н. Точки а"и а пересечения перпендикуляров с плоскостями проекций V и Н являются прямоугольными проекциями точки А. Фигура Ааа х а" в пространстве - прямоугольник. Сторона аах этого прямоугольника на наглядном изображении уменьшается в 2 раза.

Совместим плоскости Н с плоскостью V ,вращая V вокруг линии пересечения плоскостей х. В результате получается комплексный чертеж точки А (рис. 85, б)

Для упрощения комплексного чертежа границы плоскостей проекций V и Н не указывают (рис. 85, в).

Перпендикуляры, проведенные из точки А к плоскостям проекций, называются проецирующими линиями, а основания этих проецирующих линий - точки а и а" - называются проекциями точки А: а" - фронтальная проекция точки А, а - горизонтальная проекция точки А.

Линия а" а называется вертикальной линией проекционной связи.

Расположение проекции точки на комплексном чертеже зависит от положения этой точки в пространстве.

Если точка А лежит на горизонтальной плоскости проекций Н (рис. 86, а), то ее горизонтальная проекция а совпадает с заданной точкой, а фронтальная проекция а" располагается на оси При расположении точки В на фронтальной плоскости проекций V ее фронтальная проекция совпадает с этой точкой, а горизонтальная проекция лежит на оси х. Горизонтальная и фронтальная проекции заданной точки С, лежащей на оси х, совпадают с этой точкой. Комплексный чертеж точек А, В и С показан на рис. 86, б.

ПРОЕЦИРОВАНИЕ ТОЧКИ НА ТРИ ПЛОСКОСТИ ПРОЕКЦИЙ

В тех случаях, когда по двум проекциям нельзя представить себе форму предмета, его проецируют на три плоскости проекций. В этом случае вводится профильная плоскость проекций W, перпендикулярная плоскостям V и Н. Наглядное изображение системы из трех плоскостей проекций дано на рис. 87, а.

Ребра трехгранного угла (пересечение плоскостей проекций) называются осями проекций и обозначаются x, у и z. Пересечение осей проекций называется началом осей проекций и обозначается буквой О. Опустим из точки А перпендикуляр на плоскость проекций W и, отметив основание перпендикуляра буквой а", получим профильную проекцию точки А.

Для получения комплексного чертежа точки А плоскости Н и W совмещают с плоскостью V, вращая их вокруг осей Ох и Oz. Комплексный чертеж точки А показан на рис. 87, б и в.

Отрезки проецирующих линий от точки А до плоскостей проекций называются координатами точки А и обозначаются: х А, у А и z A .

Например, координата z A точки А, равная отрезку а"а х (рис. 88, а и б), есть расстояние от точки А до горизонтальной плоскости проекций Н. Координата у точки А, равная отрезку аа х, есть расстояние от точки А до фронтальной плоскости проекций V. Координата х А, равная отрезку аа у - расстояние от точки А до профильной плоскости проекций W.

Таким образом, расстояние между проекцией точки и осью проекции определяют координаты точки и являются ключом к чтению ее комплексного чертежа. По двум проекциям точки можно определить все три координаты точки.

Если заданы координаты точки А (например, х А =20 мм, у А =22мм и z A = 25 мм), то можно построить три проекции этой точки.

Для этого от начала координат О по направлению оси Oz откладывают вверх координату z A и вниз координату у А.Из концов отложенных отрезков - точек a z и а у (рис. 88, а) - проводят прямые, параллельные оси Ох, и на них откладывают отрезки, равные координате х А. Полученные точки а" и а - фронтальная и горизонтальная проекции точки А.

По двум проекциям а" и а точки А построить ее профильную проекцию можно тремя способами:

1) из начала координат О проводят вспомогательную дугу радиусом Оа у, равным координате (рис. 87, б и в), из полученной точки а у1 проводят прямую, параллельную оси Oz, и откладывают отрезок, равный z A ;

2) из точки а у проводят вспомогательную прямую под углом 45° к оси Оу (рис. 88, а), получают точку а у1 и т. д.;

3) из начала координат О проводят вспомогательную прямую под углом 45° к оси Оу (рис. 88, б), получают точку а у1 и т. д.

Цели: - Обобщить представления учащихся о координатной плоскости; развивать умение определять координаты точек на плоскости, находить точки по заданным координатам;

Совершенствовать умение решать текстовые задачи на движение; уравнения, примеры на порядок действий;

Развивать мышление, память, творческие способности;

Расширять кругозор учащихся.

Скачать:

Предварительный просмотр:

МБОУ СОШ № 60 города Брянска

Урок математики в 4 классе

(учебник Петерсон Л.Г.)

Тема:

«Координаты на плоскости.

Построение точек по их координатам».

Подготовила: Гирлина Н.А.

Учитель начальных классов

Высшей квалификационной категории

МБОУ СОШ № 60

Города Брянска

2016 – 2017 учебный год

Тема: Координаты на плоскости. Построение точек по их координатам.

Цели: - Обобщить представления учащихся о координатной

Плоскости; развивать умение определять координаты

Точек на плоскости, находить точки по заданным

Координатам;

Совершенствовать умение решать текстовые задачи на

Движение; уравнения, примеры на порядок действий;

Развивать мышление, память, творческие способности;

Расширять кругозор учащихся.

Оборудование: персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран, мультимедийная презентация, раздаточный материал: лист с координатной плоскостью (каждому ученику), лист с заданиями для викторины «Хочу всё знать» (один на парту).

Ход урока:

Организационное начало.

Устные вычисления:

1) - Наш урок начнём с небольшой разминки Я задумала слово, которое вы должны отгадать, решив задания.

Слайды № 1-20

1. (4 · 12 +12) · 3: 9 = Д.30 К.20 О15

2) 480: 3: 40 + 78 – 36 = И.36 А.44 О.46

3) 60: Х = 4 О.15 А.240 Б.12

4) Периметр квадрата равен 16см. Найди длину его стороны.

Е.4дм Р.4см Д.8см

5)Длина огорода прямоугольной формы равна 280м, ширина 100м. Найдите длину забора вокруг огорода.

Д.760м Р.380м Т.7600см

6)Длина прямоугольника равна 18см, ширина 2см. Найдите площадь этого прямоугольника.

Д.9см 2 И.36см 2 Е.36см

7)Ширина параллепипеда равна 5дм, длина 6дм, а высота равна 2дм. Найдите его объём.

К.60дм 2 И.60см 2 Н.60дм 3

8)С какой скоростью ехал мотоциклист, если за 2 часа он проехал 62км?

О.31км А.31км/ч Б.124км/ч

9)Автомобиль двигался со скоростью 60км/ч и был в пути 6 часов. Какой путь он преодолел за это время?

Т.360км Д.360км/ч Г.10км

10) За какое время поезд проедет 720км, если его скорость равна 6окм/ч?

Е.12км ы.12ч Г.12км/ч

Какое слово получилось? (координаты)

Что такое координаты? (упорядоченная пара чисел для определения положения точки на плоскости относительно оси ОХ и оси ОY)

Сообщение темы:

Слайд № 21

Учитель: «Определите тему нашего урока.»

Тема нашего урока: «Координаты на плоскости».

Как вы думаете, каковы цели нашего урока? (предположения детей)

Зачитываются цели, записанные на слайде.

Слайд № 22

Зачем надо уметь определять координаты точек?

Где нам это может пригодиться?

Работа по теме:

- А когда впервые задумались о важности координатной плоскости и координатах точек на плоскости?

а)Странички истории

Слайд № 23

Лента времени.

Сведения об учёных

Более чем за 100 лет до нашей эры греческий учёный Гиппарх предложил опоясать на карте земной шар параллелями и меридианами ввести теперь хорошо известные географические координаты: широту и долготу и обозначить их числами.

Во 2 веке нашей эры знаменитый древнегреческий астроном Клавдий Птолемей уже пользовался долготой и широтой в качестве географических координат.

Рене Декарт (1596 – 1650 г.) - французский философ, испытатель,

математик. Целью Декарта было описание природы при помощи математических законов. Автор координатной плоскости, поэтому её часто называют декартовой плоскостью.

Слайд №24

Как называются оси координатной прямой?

Как определить координаты точки на плоскости

в)Работа с учебником:

Стр.57 № 1

- Кто из ребят правильно построил точку А (3,4)?

Какой из способов наиболее удобный?

Чтение правила.

стр.58 № 2

Построить треугольник АВС, если А(1,5); В(3,9); С(9,2)

Построить четырёхугольник, если D (4.2) ; E (1.7) ; F (7.8);

K (10.5)

Раскрась цветным карандашом пересечение треугольника и четырёхугольника. Какая фигура получилась ?

Физкультминутка

г)Викторина «Хочу всё знать»

1) Я приготовила для вас много интересных заданий, которые расширят ваш кругозор. Итак, начнём!

Слайд № 25

Что вы видите на слайде? (координатную плоскость с точками)

Вспомним, как найти точку по её координатам. (первый элемент ищем на

Оси х, второй - на оси у)

Давайте потренируемся. Назвать точку по координатам: (1,5), (0,2), (3,5)

2) - Тренировка закончена. Приступаем к заданию. На листке с координатной плоскостью (раздаточный материал) внизу в пустых клетках написать название точек, координаты которых будут указаны на слайде. Если будете внимательны, сможете прочитать слова.

Самостоятельная работа учащихся

Прочитайте, что у вас получилось. (синий кит)

Слайд № 26

Синий кит - без сомнения крупнейшее животное, когда-либо существовавшее на нашей планете. Он действительно огромен! Синий кит имеет размеры, сравнимые с космическим кораблём, а вес взрослого кита может более чем в тридцать раз больше веса самца современного африканского слона.

Синий кит, как огромный космический корабль, бороздит бескрайние просторы мирового океана, мигрируя из ледяных полярных вод в субтропики Индийского, Тихого и Атлантического океанов.

3) – Попробуем нарисовать синего кита на координатной плоскости.

Слайд № 27

Учитель называет координаты, учащиеся отмечают на плоскости. На слайде дублируется.

Координаты: (0,1), (3,2), (8,2), (8,4), (9,3), (9,2), (10,1), (10,0), (8,1), (6,0), (2,0)

Полученные точки соединяются. Кита можно раскрасить.

Вычислить периметр, нарисованной фигуры.

Что для этого нужно сделать? (измерить стороны) Вычисление периметра.

4) - Вспомните девиз нашего урока. (хочу всё знать)

О ком мы сегодня говорили, кого рисовали?

Пришло время получить ценные сведения об этом удивительном животном.

«Хочу всё знать»

(14 . Х – 20) : 5 = 80(1 ученик с комментированием у доски)

Х = 30

Дополнительно 360: (С· 3 + 12) = 10 (вес новорождённого китёнка)

(разобрать условие, сделать схему на доски, проанализировать и самостоятельно записать по действиям. 1 ученик у доски с обратной стороны. Самопроверка)

Ответ: 57км

55) . 5 Ответ: 380 тонн

Итог урока

Слайд № 7

Чему учились?

Что вызвало затруднения?

Что узнали о «главном герое» нашего урока?

Домашнее задание: №9 с.59, №11(г)с.60.

«Хочу всё знать»

1)Реши уравнения и узнаешь длину в метрах взрослого синего кита:

(14 . Х – 20) : 5 = 80

1. Реши задачу и ты узнаешь, с какой скоростью бороздит кит водные просторы:

Синий кит проплыл расстояние равное 39 километрам за 3 часа. Следующие 2 часа он плыл со скоростью на 4 км/ч меньше. Какое расстояние проплыл кит за всё это время?

3) Найди значение выражения и узнаешь массу синего кита в тоннах

270 + (4478 - 1598) : 144 – (2438 – 44 . 55) . 5

«Хочу всё знать»

1)Реши уравнения и узнаешь длину в метрах взрослого синего кита:

(14 . Х – 20) : 5 = 80

1. Реши задачу и ты узнаешь, с какой скоростью бороздит кит водные просторы:

Синий кит проплыл расстояние равное 39 километрам за 3 часа. Следующие 2 часа он плыл со скоростью на 4 км/ч меньше. Какое расстояние проплыл кит за всё это время?

3) Найди значение выражения и узнаешь массу синего кита в тоннах

270 + (4478 - 1598) : 144 – (2438 – 44 . 55) . 5

«Хочу всё знать»

1)Реши уравнения и узнаешь длину в метрах взрослого синего кита:

(14 . Х – 20) : 5 = 80

1. Реши задачу и ты узнаешь, с какой скоростью бороздит кит водные просторы:

Синий кит проплыл расстояние равное 39 километрам за 3 часа. Следующие 2 часа он плыл со скоростью на 4 км/ч меньше. Какое расстояние проплыл кит за всё это время?

3) Найди значение выражения и узнаешь массу синего кита в тоннах

270 + (4478 - 1598) : 144 – (2438 – 44 . 55) . 5

Положение точки в пространстве может быть задано двумя её ортогональными проекциями, например, горизонтальной и фронтальной, фронтальной и профильной. Сочетание любых двух ортогональных проекций позволяет узнать значение всех координат точки, построить третью проекцию, определить октант, в котором она находится. Рассмотрим несколько типичных задач из курса начертательной геометрии.

По заданному комплексному чертежу точек A и B необходимо:

Определим сначала координаты т. A, которые можно записать в виде A (x, y, z). Горизонтальная проекция т. A – точка A", имеющая координаты x, y. Проведем из т. A" перпендикуляры к осям x, y и найдем соответственно A х, A у. Координата х для т. A равна длине отрезка A х O со знаком плюс, так как A х лежит в области положительных значений оси х. С учетом масштаба чертежа находим х = 10. Координата у равна длине отрезка A у O со знаком минус, так как т. A у лежит в области отрицательных значений оси у. С учетом масштаба чертежа у = –30. Фронтальная проекция т. A – т. A"" имеет координаты х и z. Опустим перпендикуляр из A"" на ось z и найдем A z . Координата z точки A равна длине отрезка A z O со знаком минус, так как A z лежит в области отрицательных значений оси z. С учетом масштаба чертежа z = –10. Таким образом, координаты т. A (10, –30, –10).

Координаты т. B можно записать в виде B (x, y, z). Рассмотрим горизонтальную проекцию точки B – т. В". Так как она лежит на оси х, то B x = B" и координата B у = 0. Абсцисса x точки B равна длине отрезка B х O со знаком плюс. С учетом масштаба чертежа x = 30. Фронтальная проекция точки B – т. B˝ имеет координаты х, z. Проведем перпендикуляр из B"" к оси z, таким образом найдем B z . Аппликата z точки B равна длине отрезка B z O со знаком минус, так как B z лежит в области отрицательных значений оси z. С учетом масштаба чертежа определим значение z = –20. Таким образом, координаты B (30, 0, -20). Все необходимые построения представлены на рисунке ниже.

Построение проекций точек

Точки A и B в плоскости П 3 имеют следующие координаты: A""" (y, z); B""" (y, z). При этом A"" и A""" лежат одном перпендикуляре к оси z, так как координата z у них общая. Точно также на общем перпендикуляре к оси z лежат B"" и B""". Чтобы найти профильную проекцию т. A, отложим по оси у значение соответствующей координаты, найденное ранее. На рисунке это сделано с помощью дуги окружности радиуса A у O. После этого проведем перпендикуляр из A у до пересечения с перпендикуляром, восстановленным из точки A"" к оси z. Точка пересечения этих двух перпендикуляров определяет положение A""".

Точка B""" лежит на оси z, так как ордината y этой точки равна нулю. Для нахождения профильной проекции т. B в данной задаче необходимо лишь провести перпендикуляр из B"" к оси z. Точка пересечении этого перпендикуляра с осью z есть B""".

Определение положения точек в пространстве

Наглядно представляя себе пространственный макет, составленный из плоскостей проекций П 1 , П 2 и П 3 , расположение октантов , а также порядок трансформации макета в эпюр, можно непосредственно определить, что т. A расположена в III октанте, а т. B лежит в плоскости П 2 .

Другим вариантом решения данной задачи является метод исключений. Например, координаты точки A (10, -30, -10). Положительная абсцисса x позволяет судить о том, что точка расположена в первых четырех октантах. Отрицательная ордината y говорит о том, что точка находится во втором или третьем октантах. Наконец, отрицательная аппликата z указывает на то, что т. A расположена в третьем октанте. Приведенные рассуждения наглядно иллюстрирует следующая таблица.

Октанты	Знаки координат
	x	y	z
1	+	+	+
2	+	–	+
3	+	–	–
4	+	+	–
5	–	+	+
6	–	–	+
7	–	–	–
8	–	+	–

Координаты точки B (30, 0, -20). Поскольку ордината т. B равна нулю, эта точка расположена в плоскости проекций П 2 . Положительная абсцисса и отрицательная аппликата т. B указывают на то, что она расположена на границе третьего и четвертого октантов.

Построение наглядного изображения точек в системе плоскостей П 1 , П 2 , П 3

Используя фронтальную изометрическую проекцию, мы построили пространственный макет III октанта. Он представляет собой прямоугольный трехгранник, у которого гранями являются плоскости П 1 , П 2 , П 3 , а угол (-y0x) равен 45 º. В этой системе отрезки по осям x, y, z будут откладываться в натуральную величину без искажений.

Построение наглядного изображения т. A (10, -30, -10) начнем с её горизонтальной проекции A". Отложив по оси абсцисс и ординат соответствующие координаты, найдем точки A х и A у. Пересечение перпендикуляров, восстановленных из A х и A у соответственно к осям x и y определяет положение т. A". Отложив от A" параллельно оси z в сторону её отрицательных значений отрезок AA", длина которого равна 10, находим положение точки A.

Наглядное изображение т. B (30, 0, -20) строится аналогично – в плоскости П 2 по осям x и z нужно отложить соответствующие координаты. Пересечение перпендикуляров, восстановленных из B х и B z , определит положение точки B.

Точка – одно из основных понятий геометрии. В современной математике точками называют элементы различной природы, из которых состоят пространства, например, в евклидовом пространстве точкой называют упорядоченную совокупность из n чисел.

В начертательной геометрии положение точки в пространстве можно опре­делить её координатами. Замечательным признаком является то, что координата, характеризующая удаление точки от плоскости проекций, одноимённа с осью, которая не присутствует при образовании этой плоскости про­екций. Так, удаление точки от П 2 измеряется координатой y, а сама фронтальная плоскость проекций П 2 образуется пересечением осей OХ и OZ.

Таким образом, каждая из трёх проекций точки характеризуется двумя координатами, их название соответствует названиям осей, которые образуют соответствующую плоскость проекций: горизонтальная – A 1 (X A ; Y A); фронтальная – A 2 (X A ; Z A); профильная – A 3 (Y A ; Z A).

Трансляция координат между проекциями осуществляется с помощью линий связи. Так, в системе плоскостей проекций П 1 П 2 общая для фронтальной и горизонтальной проекций координата x транслируется вертикальной линией связи А 2 А 1 , перпендикулярной оси OХ.

По двум данным проекциям можно построить проекции точки либо с помощью координат, либо графически. Графически профильную проекцию строят, транслируя параметр Z горизонтальной линией связи, проведённой из фронтальной проекции, а параметр Y переносят с горизонтальной проекции, используя постоянную прямую чертежа k – биссектрису угла расщеплённой оси: Y 1 ОY 3 , на которой горизонтальная линия связи, проведённая из горизонтальной проекции перпендикулярно OY 1 , преломляется под прямым углом. При этом у начала координат формируется квадрат со стороной, равной координате Y оригинала, что обеспечивает передачу координаты Y между горизонтальной и профильной проекциями. В табл. 3.1 и 3.2 представлены общие алгоритмы построения точки А по координатам в пространственной модели системы трёх плоскостей проекций П 1 П 2 П 3 и на комплексном чертеже.

Таблица 3.1

Алгоритм построения наглядного изображения точки по координатам
Словесная форма	Графическая форма
1. Отложить на осях X, Y, Ζ соответствующие координаты точки А. Получим точки A x , A y , A z
2. Горизонтальная проекция А 1 находится на пересечении линий связи из точек A x и A y , проведенных параллельно осям X и Y
3. Фронтальная проекция А 2 находится на пересечении линий связи из точек A x и A z , проведенных параллельно осям X и Ζ
4. Профильная проекция А 3 находится на пересечении линий связи из точек A y и A z , проведенных параллельно осям Y и Ζ
5. Точка А находится на пересечении линий связи, проведенных из точек А 1 , А 2 и А 3

Построить комплексные чертежи точек: А (15,30,0), В (30,25,15), С (30,10,15), D (15,30,20)

Решение задачи разделим на четыре этапа.

1. А (15,30,0); x A = 15 мм; y A = 30мм; z A = 0.

Как Вы думаете, если у точки А координата z A =0, то какое положение она занимает в пространстве?

Так выглядит комплексный чертеж точки А построенный по заданным координатам

Если у точки одна координата равна нулю, то точка принадлежит одной из плоскостей проекции. В данном случае у точки нет высоты: z = 0, следовательно точка А лежит в плоскости П 1 .

На комплексном чертеже оригинал (т.е. сама точка А ) не изображается, есть только ее проекции.

2. В (30,25,15) и С (30,10,15).

На втором этапе объединим построение двух точек.

x B = 30мм; x C = 30мм

y B = 35мм; y C = 10мм

z B = 15мм; z C = 15мм

У точек В и С : x B = x C = 30мм, z B = z C = 15мм

а) Координаты х точек одинаковы, следовательно, в системе П 1 – П 2 проекции точек лежат на одной линии связи (рис. 1.2),

б) Координаты z точек совпадают, (обе точки одинаково удалены от П 1 на 15мм,) т.е. они расположены на одной высоте, следовательно на П 2 проекции точек совпадают: В 2 = (С 2).

в) Для определения видимости относительно П 2 смотрим на рис. 1.3. Наблюдатель видит точку В , которая закрывает собой точку С , т.е. точка В расположена ближе к наблюдателю, поэтому на П 2 она видима. (См. М1 - 13 и 16).

В системе П 2 П 3 проекции точек также лежат на одной линии связи и видимость определяется по стрелке (рис. 1.2).

Точки В и С - называются фронтально конкурирующими.

3. D (15,30,20); x D = 15мм; y D = 30мм; z D = 20мм.

а) На этом комплексном чертеже (рис. 1.4) построены три проекции точки D (D 1 , D 2 , D 3).

Все три координаты имеют числовые значения, отличные от нуля, поэтому точка не принадлежит ни одной плоскости проекций.

б) Совместим пространственное изображение А и D (рис. 1.5). В системе П 1 -П 2 проекции точек А и D лежат на одной линии связи, только точка D выше точки А , следовательно D - видима, а А - невидима (видима на П 1 та точка, которая расположена выше)

На четвертом, завершающем этапе, соединим все три фрагмента комплексных чертежей точек А,В,С, D в один общий.

Точки А и D - называются горизонтально конкурирующими.