Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Lektsii_po_nachertatelnoy_geometrii_27_Mb

.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
27.68 Mб
Скачать

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования Пермский государственный технический университет

Кафедра дизайна, графики и начертательной геометрии

Курс видеолекций по начертательной геометрии

Учебно-демонстрационное пособие

Часть 1: Точка, прямая, плоскость. Способы преобразования проекций

Пермь - 2009

Авторы-составители: Е.С. Дударь, И.Д. Столбова

Курс видеолекций по начертательной геометрии. Учебное пособие. Часть 1: Точка, прямая, плоскость. Способы преобразования проекций / Е.С. Дударь, И.Д. Столбова; под. ред. проф. В.А. Лалетина.–Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. 118 с.

Учебно-демонстрационное пособие содержит лекционный материал по начертательной геометрии. Пособие выполнено с помощью программы Microsoft PowerPoint и представляет собой набор слайдов, системно организующих учебный материал. Предназначено для практической и самостоятельной работы студентов всех форм обучения в качестве раздаточного материала к лекционным занятиям по изучаемой дисциплине, а также для преподавателей, желающих использовать в учебном процессе интерактивные формы обучения.

Рецензенты:

Доцент Пермского государственного технического университета к.т.н. Г.Г.Шелякина

Профессор кафедры ОИД ПВИ ВВ МВД РФ, к.т.н. В.А.Ботов

c Пермский государственный технический университет, 2009

Учебное пособие

3

Оглавление

Введение

6

Тема 1. Метод проекций. Проекция точки

10

Метод проекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

Свойства центрального и параллельного проецирования . . . . . . . . .

12

Ортогональное проецирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

Метод Монжа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

Точка в системе двух плоскостей проекций . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

Точка в системе трех плоскостей проекций . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

Безосный чертеж . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

Прямоугольные координаты точки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

Конкурирующие точки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

Вопросы для самопроверки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

Тема 2. Проекции прямой

24

Проекции прямой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

Положение прямой относительно плоскостей проекций . . . . . . . . . .

26

Прямые частного положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

Следы прямой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

Метод прямоугольного треугольника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

Взаимное положение двух прямых . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

Теорема о проецировании прямого угла . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35

Принадлежность точки прямой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

Вопросы для самопроверки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

Тема 3. Проекции плоскости

40

Способ образования плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40

Проекции плоскости, способы задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

Положение плоскости относительно плоскостей проекций . . . . . . . .

44

Принадлежность прямой, точки плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . .

47

Главные линии плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49

4

Учебное пособие

Следы плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Вопросы для самопроверки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Тема 4. Преобразование чертежа

55

Обзор способов преобразования чертежа . . . . . . . . . . . . . . . . . .

55

Способ перемены плоскостей проекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56

Определение натуральной величины отрезка и его углов наклона к

 

плоскостям проекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

Способ вращения вокруг проецирующей прямой . . . . . . . . . . . . . .

58

Определение натуральной величины отрезка и его углов наклона

 

к плоскостям проекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

59

Способ плоскопараллельного перемещения . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

Определение натуральной величины отрезка и его углов наклона

 

к плоскостям проекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

61

Способ вращение вокруг линии уровня . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

Определение натуральной величины треугольника . . . . . . . . . . . . .

63

Вопросы для самопроверки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

65

Тема 5. Взаимное положение прямой и плоскости, двух плоскостей.

 

Позиционные задачи

68

Классификация позиционных задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

68

Взаимное положение прямой и плоскости, двух плоскостей . . . . . . . .

69

Принадлежность прямой и плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

69

Параллельность прямой и плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

70

Параллельность двух плоскостей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

Пересечение прямой с проецирующей плоскостью . . . . . . . . . . . . .

72

Пересечение плоскости общего положения с проецирующей плоскостью

73

Пересечение прямой общего положения с плоскостью общего положения

74

Способ вспомогательных секущих плоскостей . . . . . . . . . . . . . . .

76

Пересечение двух плоскостей общего положения . . . . . . . . . . . . . .

76

Пересечение двух треугольников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

78

Вопросы для самопроверки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

83

Тема 6. Перпендикулярность геометрических образов

86

Теорема о проецировании прямого угла . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

86

Перпендикулярность прямых . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87

Перпендикулярность прямой и плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . .

88

Перпендикуляр к плоскости общего положения . . . . . . . . . . . . . .

88

Определение расстояния от точки до плоскости . . . . . . . . . . . . . .

90

Перпендикуляр к проецирующей плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . .

90

Учебное пособие

5

Перпендикуляр к плоскости уровня . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

91

Плоскость, перпендикулярная прямой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

92

Перпендикулярность двух плоскостей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

93

Вопросы для самопроверки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

94

Тема 7. Метрические задачи

98

Классификация метрических задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

98

Задача 1. Определить расстояние от точки А до прямой l способом

 

перемены плоскостей проекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

99

Задача 2. Определить расстояние от точки А до прямой MN способом

 

плоскопараллельного перемещения . . . . . . . . . . . . . . . . . .

100

Задача 3. Определить расстояние от точки А до фронтали f способом

 

вращения вокруг проецирующей прямой . . . . . . . . . . . . . . . .

101

Задача 4. Определить расстояние от прямой l до оси х . . . . . . . . . . .

101

Задача 5. Определить расстояние между двумя скрещивающимися

 

прямыми АВ и СD способом перемены плоскостей проекций . . . .

102

Задача 6. Определить расстояние между двумя параллельными

 

прямыми a и b способом плоскопараллельного перемещения . . . .

103

Задача 7. Определить натуральную величину треугольника АВС

 

и угол его наклона к плоскости П1 способом перемены плоскостей

 

проекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

104

Задача 8. Определить натуральную величину треугольника АВС

 

и угол его наклона к плоскости П1 способом плоскопараллельного

 

перемещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

105

Задача 9. Определить натуральную величину угла, составленного двумя

 

скрещивающимися прямыми а и b . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

106

Задача 10. Определить натуральную величину угла наклона прямой

 

общего положения l к оси координат y . . . . . . . . . . . . . . . . .

108

Задача 11. Определить натуральную величину угла САВ способом

 

плоскопараллельного перемещения . . . . . . . . . . . . . . . . . .

109

Задача 12. Определить расстояние от точки К до плоскости частного по-

 

ложения сигма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

109

Задача 13. Определить расстояние от точки К до плоскости треугольника

 

АВС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

110

Задача 14. На прямой АВ определить точку К, равноудаленную от П1 и П2112 Задача 15. Найти геометрическое место точек, равноудаленных

от двух заданных точек M и N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

113

Вопросы для самопроверки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

114

Библиографический список

117

6

Учебное пособие

Введение

Основной целью графической подготовки в техническом вузе является формирование графической культуры выпускника, для которой необходимо заложить интеллектуальные основы познавательной деятельности и научного рационального мышления в профессиональной сфере. Принципиальным в этом отношении является освоение будущими специалистами теоретических основ геометрического моделирования и формирование представлений о фундаментальности и коструктивности графического подхода к решению инженерных задач. Начертательная геометрия является прикладной математической дисциплиной и наряду с другими предметами естественнонаучного цикла составляет основу инженерного образования. Графические способы исследования широко используются как в технических, так и в других науках, обогащая их наглядностью и простотой решения. Кроме того, целенаправленное развитие теоретического типа мышления, что предполагает развитое пространственное воображение, способствует повышению творческого потенциала личности.

Актуальность издания обусловлена необходимостью представления будущему специалисту объема графических знаний, отражающих методологию, содержание и технологию современной инженерии с учетом развития информационнокоммуникационных технологий. Активное внедрение в образовательный процесс интерактивных средств позволяет создавать новые методические системы обучения, объединяющие личностно-ориентированный и комптентностный подходы к образованию. В данном учебном пособии механизм реализации компетентностного подхода базируется на основе целеполагания. Весь материал курса разбит на отдельные модули (разделы и темы), каждый из которых имеет свою цель, что позволяет поэтапно формировать профессиональные и универсальные компе-

Учебное пособие

7

тенции обучаемых, выстраивать индивидуальные образовательные траектории, самостоятельно организовывать приемы и методы обучения.

Целью разработки видеолекций является «заложение фундамента» в процесс формирования универсальных и профессиональных компетенций студента технического университета в соответствии с требованиями рынка труда, которые необходимо формировать в рамках изучения графических дисциплин. Новизна работы заключается в реализации принципа наглядности лекций с помощью приема визуализации. Пособие подготовлено в презентационном пакете Microsoft PowerPoint, каждая тема представлена набором слайдов, системно организующих учебный материал. Учитывая специфику изучаемой дисциплины и трудности, возникающие при ее вербальном описании, основной акцент в лекциях сделан на графическую информацию, сопровождаемую лишь небольшим текстовым комментарием. Метод визуализации способствует формированию профессионального мышления за счет систематизации, концентрации и выделения наиболее значимых, существенных элементов содержания дисциплины. Процесс визуализации представляет собой свертывание мыслительных содержаний, включая разные виды информации, в наглядный образ, который,будучи воспринятым, развернется и станет опорой адекватных мыслительных и практических действий. Студенты приобретают также первоначальные навыки анализа проблемы, умение определять и обосновывать алгоритм ее решения, а также опыт представления информации, который можно использовать при выполнении собственных презентаций для визуализации выполняемых проектов.

Предлагаемые графические решения позволяют подробно и поэтапно осветить основные вопросы конструктивного способа перехода от пространства к плоскости чертежа. Сочетание в пределах одного слайда двух способов геометрического моделирования – трехмерного и плоского – способствует развитию у студентов

8

Учебное пособие

пространственного воображения. Последовательное изложение учебного материала и поэтапное построение изображений формируют логику рассуждений, учат выделять общие закономерности из ряда частных. Такое построение лекций, дробное и последовательное решение задач способствует развитию у обучаемых как практического, так и теоретического мышления, формирует концептуальный подход к начертательной геометрии как дисциплине в целом.

Для эффективного восприятия материала в видеолекциях максимально используются динамические эффекты, такие как принцип “наложения” этапов графических построений, “проявление”, “вылет”, “мерцание”, эффект “раскручивающейся спирали” и т.д. Динамика облегчает восприятие геометрических образов, выявление их характеристик. Использование богатой цветовой палитры позволяет выделять ключевые этапы построений и новые элементы, передавать прозрачность геометрических образов, объединять группы элементов по некоторой общности, интенсивностью окраски подчеркивать объем фигуры.

В методику изложения материала заложен принцип предупреждения ошибок, уделяется особое внимание на оперативный анализ ситуационной задачи и упреждение неверных вариантов в графических построениях. Учитывая систему целеполагания и характер модульного построения дисциплины, в конце каждой темы приводятся вопросы для самопроверки. Вопросы составлены с учетом многовариантности решений, что позволяет проанализировать возможные ошибочные ситуации, произвести возврат для повторного изучения материала.

В I части пособия представлен материал учебного модуля, содержащей разделы дисциплины “Точка. Прямая. Плоскость” и “Способы преобразования проекций”. Настоящее печатное издание не отражает динамику подачи материала, цветовые эффекты, и другие особенности интерактивного пособия, а только представляет имеющиеся объем и содержание материала разделов изучаемых курсов. Цветная

Учебное пособие

9

статическая версия видеолекций размещена на образовательном сайте кафедры

“Дизайна, графики и начертательной геометрии” http://kig.pstu.ac.ru/ Представляемое учебное пособие предназначено для студентов всех форм

обучения, как для самостоятельной, так и для аудиторной работы. Студентам заочного и дистанционного факультетов пособие позволяет выстраивать индивидуальные траектории обучения, дифференцировать содержание материала по уровням изучения, осуществлять самоконтроль усвоения материала. Преподавателям дисциплин “Начертательная геометрия” и “ Инженерная графика” учебное пособие дает возможность создавать новые модели интегративного обучения, варьировать учебные программы и выбирать формы проведения занятий.

Учебное пособие “Курс видеолекций по начертательной геометрии” в полной мере отражает современную образовательную технологию, открытую для модификаций и обладающую адаптивными свойствами как к различным формам обучения, так и к индивидуальным особенностям обучаемых.

10

Учебное пособие

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]