教师版--空间几何体的表面积与体积---一般2

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高二数学必修2课件-空间几何体的表面积和体积

高二数学必修2课件-空间几何体的表面积和体积

步骤三
如果计算正确,则可以庆祝问题 的解决,并享受数学带来的成就 感。
其他的空间几何体常识
名称
圆锥体 圆柱体 球 正方体
特点
底面为圆形,侧面为三角形 底面为圆形,侧面为矩形 表面积为4πr²,体积为(4πr³)/3 6个面组成,每个面积为a²
小结
知识点
• 空间几何体的表面积 • 空间几何体的体积 • 解题方法和步骤
高二数学必修2课件-空间 几何体的表面积和体积 ppt
本课程将带领大家深入理解空间几何体的表面积和体积,掌握重要的公式和 概念,并提供多个实例进行演示。
为什么要学习空间几何体的表面积和 体积?
1 实际应用广泛
几何体是我们日常生活中常见的物体,如箱子、瓶子、汽车等,熟练掌握空间几何体的 表面积和体积可以应用于各种实际计算中。
技能
• 应用公式解决实际问题 • 掌握计算技巧和策略 • 提高自我学习和思考能力
效果
• 成为数学大师 • 提高应对数学竞赛能力 • 在各种实际计算和操作
中表现更加出色
矩形的体积
面积×高:bh
三角形的体积
底面积之和×高的一半:(ah)/2
立体几何体的体积
1
圆柱体的体积
2
பைடு நூலகம்
πr²h
3
球的体积
(4πr³)/3
圆锥体的体积
(πr²h)/3
解题示例:如何计算球的体积?
步骤一
根据题目提供的半径长度,计算 球的表面积公式:4πr³/3
步骤二
把计算结果与题目所需体积相比 较,如相等则问题解决;如不相 等需检查计算过程是否正确。
2 提高数学水平
对于数学专业的学生,掌握空间几何体的表面积和体积是必不可少的,是数学基础中不 可或缺的一部分。

9.2空间几何体的表面积与体积(教师版)

9.2空间几何体的表面积与体积(教师版)

科 目 数学 年级 高三 备课人 高三数学组 第 课时 9.2空间几何体的表面积与体积考纲定位 了解求、棱柱、棱锥、台的表面积和体积的计算公式;培养学生的空间想象力、逻辑推理能力和计算能力,会利用所学公式进行必要的计算;注意提高认识图、理解图、应用图的能力.一、考点梳理1.柱、锥、台、球的侧面积和体积(1)棱柱、棱锥、棱台的侧面积、表面积是指: ;(2)棱柱的体积公式: ;棱锥的体积公式: ;球的体积: .2. 旋转体的面积和体积公式名称 圆柱圆锥 圆台 球 S 侧S 表V二、典型例题例1、已知几何体的三视图如图所示,它的表面积是( ).42.22.32.6A B C D +++例2、一个几何体的三视图如图所示,则这个几何体的体积等于( )A .4B .6C .8D .12例3、已知一个几何体的三视图如图所示,则此几何体的体积是____.三、高考真题 1.(2012·安徽)某几何体的三视图如图所示,该几何体的表面积是.922.(2012·江西)若一个几何体的三视图如图所示,则此几何体的体积为( )D(A)112 (B)5 (C)92(D)43.(2012·新课标)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的三视图,则此几何体的体积为( )B(A)6 (B)9 (C)12 (D)184.(2012·全国)已知三棱锥S-ABC 的所有顶点都在球O 的球面上,△ABC 是边长为1的正三角形,SC 为球O 的直径,且SC=2,则此棱锥的体积为( )A 2.6A (B) 36 (C)23 (D)225.(2012·全国)平面α截球O 的球面所得圆的半径为1,球心O 到平面α的距离为2,则此球的体积为( ) B(A )6π (B )43π (C )46π (D )63π6.(2012·广东)某几何的三视图如图所示,它的体积为( )C(A)72π (B)48π (C)30π (D)24π【课后反思】。

高中数学第八章立体几何初步之简单几何体的表面积与体积(精练)(必修第二册)(教师版含解析)

高中数学第八章立体几何初步之简单几何体的表面积与体积(精练)(必修第二册)(教师版含解析)

8.3 简单几何体的表面积与体积(精练)【题组一 多面体表面积】1.(2020·全国高一课时练习)长方体的高为2,底面积等于12,过不相邻两侧棱的截面(对角面)的面积为10,则此长方体的侧面积为( )A .12B .24C .28D .32 【答案】C【解析】设长方体底面矩形的长与宽分别为,a b ,则12ab =.又由题意知22210a b +⨯=,解得4,3a b ==或3,4a b ==.故长方体的侧面积为()243228⨯+⨯=.故选:C.2.(2021·江苏南通市)一个正四棱锥的底面边长为2,高为3,则该正四棱锥的全面积为A .8B .12C .16D .20 【答案】B【解析】由题得侧面三角形的斜高为223+1=2, 所以该四棱锥的全面积为212+422=122⋅⋅⋅. 故选B 3.(2020·全国高一课时练习)若正三棱台上、下底面边长分别是a 和2a ,棱台的高为336a ,则此正三棱台的侧面积为( )A .2aB .212aC .292aD .232a 【答案】C 【解析】如图,1,O O 分别为上、下底面的中心,1,D D 分别是AC ,11A C 的中点,过1D 作1D E OD ⊥于点E .在直角梯形11ODD O 中,1332323OD a a =⨯⨯=,11133326O D a a =⨯⨯=,1136DE OD O D a ∴=-=.在1RtDED中,1336D E a =, 则22133366D D a a ⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭223333636a a a =+=. 2193(2)22S a a a a ∴=⨯+=侧.故选:C4.(2020·河北沧州市一中高一月考)正四棱锥底面正方形的边长为4,高与斜高的夹角为30,则该四棱锥的侧面积( )A .32B .48C .64D .323【答案】A【解析】如图:正四棱锥的高PO ,斜高PE ,底面边心距OE 组成直角△POE .∵OE =2cm ,∠OPE =30°,∴斜高h ′=PE =4sin 30o OE =,∴S正棱锥侧=114443222ch=⨯⨯⨯='故选:A5.(2020·全国高一课时练习)已知正四棱锥的底面边长是2,侧棱长是5,则该正四棱锥的表面积为( ) A.3B.12C.8D.43【答案】B【解析】如图所示,在正四棱锥S ABCD-中,取BC中点E,连接SE,则SBE△为直角三角形,所以22512SE SB BE=-=-=,所以表面积1422422122SBCABCDS S S=+⨯=⨯+⨯⨯⨯=正方形△.故选:B.6.(2021·内蒙古包头市·高三期末(文))已知一个正四棱锥的底面边长为4,以该正四棱锥的高为边长的正方形面积等于该四棱锥一个侧面三角形的面积,则该正四棱锥的侧面积为( )A.()451+B.51-C.()451-D.()851+【答案】D【解析】正四棱锥如图,设四棱锥的高OE h =,由底面边长为4,可知2OF =,斜高24EF h =+,故221442h h =⨯⨯+,解得2=225h +, 故侧面积为()22144448858152h h ⨯⨯⨯+==+=+, 故选:D. 7.(2020·山西吕梁市)已知,AB CD 是某一棱长为2的正方体展开图中的两条线段,则原正方体中几何体ABCD 的表面积为( )A .24223++B .22223++C .22243++D .24243++【答案】A 【解析】由所给正方体的展开图得到直观图,如图:则此三棱锥的表面积为:△△△△+++=BCD ABC ADC ABD S S S S111132222222222222422322222⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=++ 故选:A8.(2020·黑龙江哈师大青冈实验中学)长方体一个顶点上的三条棱长分别为3,4,a ,表面积为108,则a 等于( )A .2B .3C .5D .6 【答案】D【解析】长方体一个顶点上的三条棱长分别为3,4,a ,则长方体的表面积为342+2423108a a ⨯⨯⨯+⨯=,解得a =6,故选:D9.(2020·湖北省汉川市第一高级中学高一期末)一个正四棱柱的各个顶点都在一个半径为2cm 的球面上,如果正四棱柱的底面边长为2cm ,那么该棱柱的表面积为( )A .2(242)cm +B .2(482)cm +C .2(8162)cm +D .2(16322)cm + 【答案】C【解析】∵一个正四棱柱的各个顶点都在一个半径为2cm 的球面上,正四棱柱的底面边长为2cm , ∴球的直径为正四棱柱的体对角线∴正四棱柱的体对角线为4,正四棱柱的底面对角线长为22,正四棱柱的高为224(22)22-=,∴该棱柱的表面积为2×22+4×2×22=8+162(2cm ),故选:C【题组二 多面体台体积】1.(2021·扶风县法门高中)正方体的全面积为18cm 2,则它的体积是_________ 3cm 【答案】33【解析】设该正方体的棱长为a cm ,由题意可得,2618a =,解得3a =,所以该正方体的体积为333V a ==3cm .故答案为:332.(2021·湖南长沙市)如图,在长方体1AC 中,棱锥1A ABCD -的体积与长方体的体积之比为( )A.2∶3 B.1∶3 C.1∶4 D.3∶4【答案】B【解析】设长方体过同一顶点的棱长分别为,,a b c则长方体的体积为1V abc=,四棱锥1A ABCD-的体轵为213V abc=,所以棱锥1A ABCD-的体积与长方体1AC的体积的比值为13.故选:B.3.(2020·浙江高一期末)由华裔建筑师贝聿铭设计的巴黎卢浮宫金字塔的形状可视为一个正四棱锥(底面是正方形,侧棱长都相等的四棱锥),四个侧面由673块玻璃拼组而成,塔高21 米,底宽34米,则该金字塔的体积为( )A.38092m B.34046mC.324276m D.312138m【答案】A【解析】如图正四棱锥P ABCD -中,34AB BC ==,21PO =,所以正四棱锥P ABCD -的体积为311343421809233ABCD S PO m ⨯⨯=⨯⨯⨯=, 故选:A4.(2020·辽宁沈阳市·沈阳二中高一期末)《九章算术》问题十:今有方亭,下方五丈,上方四丈.高五丈.问积几何(今译:已知正四棱台体建筑物(方亭)如图,下底边长5a =丈,上底边长4b =丈.高5h=丈.问它的体积是多少立方丈?( )A .75B .3053C .3203D .4003 【答案】B【解析】()()222211++=33V S S S S h a a b b h ''=⋅++⋅ ()22221130555445615333=+⨯+⨯=⨯⨯=. 故选:B 5.(2021·浙江高一期末)出华裔建筑师贝聿铭设计的巴黎卢浮宫金字塔的形状可视为一个正四棱锥(底面是正方形,侧楼长都相等的四棱锥),四个侧面由673块玻璃拼组而成,塔高21米,底宽34米,则该金字塔的体积为( )A .38092mB .34046mC .32427mD .312138m【答案】A【解析】如图正四棱锥P ABCD-中,PO⊥底面ABCD,21PO=,34AB=,底面正方形的面积为234341156S m=⨯=,则正四棱锥P ABCD-的体积为311115621809233S PO m⨯⨯=⨯⨯=,故选:A6.(2020·济南市·山东师范大学附中高一月考)如图,在棱长为2的正方体1111ABCD A B C D-中,截去三棱锥1A ABD-,求(1)截去的三棱锥1A ABD-的表面积;(2)剩余的几何体1111A B C D DBC-的体积.【答案】(1)623+;(2)203【解析】(1)由正方体的特点可知三棱锥1A ABD-中,1A BD是边长为22的等边三角形,1A AD、1A AB、ABD△都是直角边为2的等腰直角三角形,所以截去的三棱锥1A ABD-的表面积()1112312232262342A BD A AD A AB ABDS S S S S=+++=⨯+⨯⨯⨯=+(2)正方体的体积为328=,三棱锥1A ABD -的体积为111142223323ABD SAA ⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=, 所以剩余的几何体1111A B C D DBC -的体积为420833-=. 【题组三 旋转体的表面积】1.(2021·浙江丽水市)经过圆锥的轴的截面是面积为2的等腰直角三角形,则圆锥的侧面积是( )A .42πB .4πC .22πD .2π 【答案】C【解析】设圆锥的底面半径为r ,母线长为l ,则2l r =,由题可知()21222r ⨯=, ∴2,2r l ==,侧面积为22rl ππ=,故选:C.2.(2020·全国高一课时练习)某圆台的上、下底半径和高的比为1:4:4,母线长为10,则该圆台的表面积为( )A .81πB .100πC .168πD .169π 【答案】C【解析】该圆台的轴截面如图所示.设圆台的上底面半径为r ,则下底面半径4r r '=,高4h r = 则它的母线长()2222(4)(3)510h r r l r r r '+-=+===∴2r,8r '=. ∴()(82)10100S r r l πππ'=+=+⨯=侧,22100464168S S r r ππππππ'=++=++=表侧.故选:C3.(2020·全国高一课时练习)用一个平行于圆锥底面的平面截这个圆锥,截得圆台上下底面半径的比是1:4,且该圆台的母线长为9,则截去的圆锥的母线长为( )A .94B .3C .12D .36【答案】B【解析】根据题意,设圆台的上、下底面的半径分别为r 、R ,设圆锥的母线长为L ,截得小圆锥的母线长为l ,∵圆台的上、下底面互相平行∴14l r L R ==,可得L=4l ∵圆台的母线长9,可得L ﹣l =9 ∴3L 4=9,解得L=12, ∴截去的圆锥的母线长为12-9=3故选B4.(2020·全国高一课时练习)圆台的一个底面圆周长是另一个底面圆周长的3倍,母线长为3,圆台的侧面积为84π,则圆台较小底面圆的半径为( )A .3B .5C .6D .7【答案】D 【解析】设圆台较小底面圆的半径为r ,由已知有另一底面圆的半径为3r ,而圆台的侧面积公式为(3)4384,7r r l r r πππ+=⨯⨯==,选D.5.(2020·江苏淮安市·淮阴中学高一期末)圆柱底面半径为1,母线长为2,则圆柱侧面积为( )A .4πB .3πC .5πD .2π 【答案】A【解析】圆柱底面半径为1,母线长为2,圆柱侧面积为224S rl =π=π⨯1⨯2=π ,故选:A6.(2021·广西河池市·高一期末)已知圆柱的底面半径为1,若圆柱的侧面展开图的面积为8π,则圆柱的高为________.【答案】4【解析】设圆柱的高为h ,有28h ππ=,得4h =.故答案为:4.7.(2021·河南焦作市·高一期末)已知圆锥的底面半径为2,高为4,在圆锥内部有一个圆柱,则圆柱的侧面积的最大值为______.【答案】4π【解析】如图是圆锥与圆柱的轴截面,设内接圆柱的高为a,圆柱的底面半径为r()02r<<,则由224r a-=,可得42a r=-,所以圆柱的侧面积()22242484(1)4S r r r r rπππππ=⋅-=-+=--+,所以1r=时,该圆柱的侧面职取最大值4π.故答案为:4π.8.(2020·北京高一期末)将底面直径为8,高为23的圆锥体石块打磨成一个圆柱,则该圆柱侧面积的最大值为______.【答案】43π【解析】欲使圆柱侧面积最大,需使圆柱内接于圆锥;设圆柱的高为h,底面半径为r,则23423h r-=,解得3232h r=-;所以()232223342S rh r r r rπππ⎛⎫==-=-⎪⎪⎝⎭圆柱侧;当2r时,S圆柱侧取得最大值为43π故答案为:43π.【点睛】本题考查了求圆柱侧面积的最值,考查空间想象能力,将问题转化为函数求最值,属于中档题.9.(2021·陕西西安市·西安中学高一期末)若圆锥的侧面展开图是圆心角为90︒的扇形,则该圆锥的侧面积与底面积之比为___________.【答案】4:1【解析】设圆锥的底面半径为r ,母线长为l ,由题意得:22l r ππ=,即4l r ,所以其侧面积是214S rl r ππ==,底面积是22S r π=,所以该圆锥的侧面积与底面积之比为4:1故答案为:4:1【题组四 旋转体的体积】1.(2020·山东菏泽市·高一期末)若圆锥的底面半径为3cm ,侧面积为215cm π,则该圆锥的体积为( )A .4π3cmB .9π3cmC .12π3cmD .36π3cm【答案】C 【解析】设圆锥母线长为l ,则侧面积为123152S l r l πππ=⋅==,故5l =. 故圆锥的高224h l r =-=,圆锥体积为21123V r h ππ==3cm .故选:C. 2.(2021·黑龙江双鸭山市·双鸭山一中)现用一半径为10cm ,面积为280cm π的扇形铁皮制作一个无盖的圆锥形容器(假定衔接部分及铁皮厚度忽略不计,且无损耗),则该容器的容积为__________3cm .【答案】128π【解析】设铁皮扇形的半径和弧长分别为R 、l ,圆锥形容器的高和底面半径分别为h 、r ,则由题意得R=10,由1802Rl π=,得16l π=, 由2l r π=得8r =.由222R r h =+可得6h =.∴()231164612833V r h cm πππ==⋅⋅=∴该容器的容积为3128cmπ.故答案为128π.3.(2020·湖南长沙市·高一期末)圆锥的母线与底面所成的角为60︒,侧面积为8π,则其体积为________. 【答案】833π【解析】如图所示,圆锥的母线与其底面所成角的大小为60︒,60SAO∴∠=︒,由题意设圆锥的底面半径为r,则母线长为2l r=,高为3h r=圆锥的侧面积为8π,2228S rl r r rππππ∴==⋅⋅==侧面积,解得2r,23h=,∴圆锥的体积为221183223333V r hπππ=⋅⋅=⨯⨯=圆锥.故答案为:833π.4.(2020·江苏南京市·高一期末)把一个棱长为2的正方体木块,切出一个最大体积的圆柱,则该圆柱的体积为( )A.23πB.πC.2πD.4π【答案】C【解析】正方体棱长为2,所以正方体底面正方形的内切圆半径为1,面积为21ππ⨯=,以此内切圆为底、高为2的圆柱是可切出的最大圆柱.且该圆柱的体积为22ππ⨯=.故选:C5.(2020·山东日照市·高一期末)《五曹算经》是我国南北朝时期数学家甄驾为各级政府的行政人员编撰的一部实用算术书,其第四卷第九题如下:“今有平地聚粟,下周三丈,高四尺,问粟几何”?其意思为场院内有圆锥形稻谷堆,底面周长3丈,高4尺,那么这堆稻谷有多少斛?已知1丈等于10尺,1斛稻谷的体积约为1.62立方尺,圆周率约为3,估算堆放的稻谷约有多少斛(保留两位小数)( )A .61.73B .61.71C .61.70D .61.69 【答案】A【解析】设圆锥的底面半径为r ,高为h ,体积为V ,则230r π=,所以=5r ,故221135410033V r h π==⨯⨯⨯=(立方尺), 因此10061.731.62V =≈(斛). 故选:A.6.(2020·江苏无锡市·高一期末)某养路处有一圆锥形仓库用于储藏食盐(供融化高速公路上的积雪之用),已建的仓库的底面直径为12米,高4米,为存放更多的食盐,养路处拟重建仓库,将其高度增加4米,底面直径不变,则新建仓库比原仓库能多储藏食盐的体积为( )A .24π米3B .48π米3C .96π米3D .192π米3 【答案】B【解析】原仓库圆锥的底面半径为6米,高为4米,则容积为21614483V ππ=⨯⨯⨯=立方米; 仓库的高增加4米,底面直径不变,则仓库的容积为22618963V ππ=⨯⨯⨯=立方米. 所以新建仓库比原仓库能多储藏食盐的体积为2148V V π-=立方米.故选:B.【题组五 球】1.(2021·天津滨海新区)在正方体1111ABCD A B C D -中,三棱锥11A B CD -的表面积为43,则正方体外接球的体积为( )A .43πB .6πC .323πD .86π 【答案】B【解析】设正方体的棱长为a ,则1111112B D AC AB AD B C D C a ======,由于三棱锥11A B CD -的表面积为43,所以()12133442242AB C S S a ==⨯⨯=所以2a =所以正方体的外接球的半径为()()()222222622++=,所以正方体的外接球的体积为346632ππ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭故选:B .2.(2020·广东高二期末)在长方体1111ABCD A B C D -中,22AB BC ==,若此长方体的八个顶点都在体积为92π的球面上,则此长方体的表面积为( ) A .16B .18C .20D .22 【答案】A【解析】根据长方体的结构特征可得,长方体外接球直径等于长方体体对角线的长,因为长方体外接球的体积为92π,设外接球半径为R , 则33924R ππ=,解得32R =, 因此22212R AB BC BB =++,因为22AB BC ==, 所以21341BB =++,解得:12BB =,因此长方体的表面积为:1122248416S AB BC AB BB BC BB =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=.故选:A.3.(2020·江苏无锡市第六高级中学高一期中)正三棱柱有一个半径为3cm 的内切球,则此棱柱的体积是( ).A .393cmB .354cmC .327cmD .3183cm【答案】B【解析】∵正三棱柱有一个半径为3cm的内切球,则正三棱柱的高为23cm,底面正三角形的内切圆的半径为3cm,设底面正三角形的边长为a cm,则31323a⨯=,解得6a=cm,∴正三棱柱的底面面积为13669322⨯⨯⨯=cm2,故此正三棱柱的体积V=932354⨯=cm3.故选:B.4.(2021·全国高一)如图所示,球内切于正方体.如果该正方体的棱长为a,那么球的体积为( ) A.343aπB.3a C.332aπD.316aπ【答案】D【解析】因为球内切于正方体,所以球的半径等于正方体棱长的12,所以球的半径为2a,所以球的体积为334326a aππ⎛⎫=⎪⎝⎭,故选:D.5.(2021·湖南邵阳市·高一期末)一个球的体积为36π,则这个球的表面积为( )A.12πB.36πC.108πD.4π【答案】B【解析】设球的半径为R ,球的体积为3436=3R ππ,解得3R =,则球的表面积244936R πππ=⨯=, 故选:B6.(2020·浙江高一期末)已知正方体外接球的体积是323π,那么该正方体的内切球的表面积为_____________.【答案】163π 【解析】设正方体棱长为a ,则34332323a ππ⎛⎫⨯= ⎪ ⎪⎝⎭,解得433a =, ∴内切球半径为2323a r ==,表面积为22316433S ππ⎛⎫=⨯= ⎪ ⎪⎝⎭. 故答案为:163π.【题组六 组合体的体积表面积】1.(2020·全国高一课时练习)如图是某机械零件的几何结构,该几何体是由两个相同的直四棱柱组合而成的,且前后、左右、上下均对称,每个四棱柱的底面都是边长为2的正方形,高为4,且两个四棱柱的侧棱互相垂直.则这个几何体有________个面,其体积为________.【答案】20 162323- 【解析】由图形观察可知,几何体的面共有2(242)20⨯⨯+=个,该几何体的直观图如图所示,该几何体的体积为两个四棱柱的体积和减去两个四棱柱交叉部分的体积.两个四棱柱的体积和为222432V =⨯⨯⨯=.交叉部分的体积为四棱锥S ABCD -的体积的2倍.在等腰ABS 中,22,SB SB =边上的高为2,则 6.SA =由该几何体前后,左右上下均对称,知四边形ABCD 为边长为6的菱形.设AC 的中点为H ,连接,BH SH 易证SH 即为四棱锥S ABCD -的高,在Rt ABH 中,2262 2.BH AB AH =-=-= 又22AC SB ==所以 12222422ABCD S =⨯⨯⨯= 因为BH SH =,所以11822422333ABCD S ABCD V S -=⨯=⨯⨯=四棱柱, 所以求体积为8216232232.33-⨯=- 故答案为:20;16232.3-2.(2020·新疆巴音郭楞蒙古自治州·高一期末)如图,直三棱柱,高为6,底边三角形的边长分别为3、4、5,以上下底面的内切圆为底面,挖去一个圆柱,求剩余部分几何体的体积.【答案】366π-【解析】因为222345+=,所以底面是直角三角形,所以上、下底面内切圆半径34512r +-==, 所以剩余部分几何体的体积21346163662V ππ=⨯⨯⨯⨯=-⨯-, 所以剩余部分几何体的体积为366π-.3.(2021·江西九江市)在底面半径为2,高为22的圆锥中内接一个圆柱,且圆柱的底面积与圆锥的底面积之比为1:4,求圆柱的表面积.【答案】2(21)π+【解析】由圆柱的底面积与圆锥的底面积之比为1:4,知:底面半径比为1:2,即圆柱底面半径1r =,若设圆柱的高为h ,则有221222h -=,即2h =, ∴由圆柱的表面积等于侧面积加上两底面的面积,即:2222(21)S rh r πππ=+=+.。

立体几何大题中有关体积、面积和距离的求法(教师版)

立体几何大题中有关体积、面积和距离的求法(教师版)

立体几何大题中有关体积、面积和距离的求法(教师版)立体几何大题中有关体积、面积和距离的求法知识点梳理1.柱、锥、台和球的侧面积和体积圆柱:侧面积为$S_\text{侧}=2\pi rh$,体积为$V=\pir^2h$圆锥:侧面积为$S_\text{侧}=\pi rl$,体积为$V=\frac{1}{3}\pi r^2h$圆台:侧面积为$S_\text{侧}=\pi(r_1+r_2)l$,体积为$V=\frac{1}{3}\pi h(r_1^2+r_2^2+r_1r_2)$直棱柱、正棱锥、正棱台、球的表面积和体积公式不再赘述。

2.几何体的表面积直棱柱、棱锥、棱台的表面积就是各面面积之和。

圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图分别是矩形、扇形、扇环形;它们的表面积等于侧面积与底面面积之和。

一公式法例1.正三棱柱的侧面展开图是边长分别为2和4的矩形,则它的体积为。

解:因为正三棱柱的侧面展开图是边长分别为2和4的矩形,所以有以下两种情况:①:2是下底面的周长,4是三棱柱的高,此时下底面的边长为$\frac{2}{\sqrt{3}}$,所以体积为$V=\frac{4}{3}\sqrt{3}$,面积为$S=2\sqrt{3}$。

②:4是下底面的周长,2是三棱柱的高,此时下底面的边长为$\sqrt{3}$,所以体积为$V=\frac{4}{3}\sqrt{3}$,面积为$S=2\sqrt{3}$。

所以正三棱柱的体积为$\frac{4}{3}\sqrt{3}$。

例2.如图,某几何体的正视图(主视图),侧视图(左视图)和俯视图分别是等边三角形,等腰三角形和菱形,则该几何体的体积为()。

解:由题意可知此几何体是一个四棱锥,由图可知底面两条对角线的长分别为2和3,底面边长为2,所以底面菱形的面积为$S=\frac{3}{2}$,侧棱为$\sqrt{2^2+3^2}= \sqrt{13}$,则棱锥的高$h=\sqrt{3^2-(\frac{\sqrt{13}}{2})^2}=\frac{\sqrt{35}}{2}$。

苏教版必修2数学课件-第1章立体几何初步第3节空间几何体的表面积和体积教学课件

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6π [S=2π×1×2+2π×12=6π.]
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合作探究 提素养
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棱柱、棱锥和棱台的侧面积和表面积 【例 1】 正四棱锥的侧面积是底面积的 2 倍,高是 3,求它的 表面积. 思路探究:由 S 侧与 S 底的关系,求得斜高与底面边长之间的关系, 进而求出斜高和底面边长,最后求表面积.
所以 S 侧=3×12×(20+30)×DD′=75DD′. 又 A′B′=20 cm,AB=30 cm,则上、下底面面积之和为 S 上+S 下 = 43×(202+302)=325 3(cm2).
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由 S 侧=S 上+S 下,得 75DD′=325 3, 所以 DD′=133 3(cm), 又因为 O′D′= 63×20=103 3(cm), OD= 63×30=5 3(cm),
错点)
运算核心素养.
3.会求简单组合体的体积及表面积.(难点)
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1.柱体、锥体、台体的体积
几何体
体积
柱体 锥体
V 柱体= Sh (S 为底面面积,h 为高), V 圆柱= πr2h (r 为底面半径) 1
V 锥体= 3Sh (S 为底面面积,h 为高), V 圆锥= π3r2h (r 为底面半径)
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台体
V 台体= 13h(S+ SS′+S′) (S′,S 分别为上、下底面面 积,h 为高),V 圆台= 13πh(r′2+rr′+r2) (r′,r 分别为上、 下底面半径)
思考:柱体、锥体、台体的体积公式之间的关系. 提示:V=Sh―S′―=→S V=13(S′+ S′S+S)h―S′―=→0 V=13Sh.
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[解] 如图所示,设 SE 是侧面三角形 ABS 的高,则 SE 就是正 四棱锥的斜高.

空间几何体的结构(教师版) (2)

空间几何体的结构(教师版) (2)

空间几何体的结构____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________掌握棱柱、棱锥、棱台等多面体结构特征.掌握圆柱、圆锥、圆台、球等旋转体的结构特征.概括简单组合体的结构特征.1.几何体只考虑一个物体占有空间部分的形状和大小,而不考虑其他因素,则这个空间部分叫做一个几何体.2.构成空间几何体的基本元素(1)构成空间几何体的基本元素:点、线、面是构成空间几何体的基本元素.(2)平面及其表示方法:①平面的概念:平面是处处平直的面,它是向四面八方无限延展的.②平面的表示方法:图形表示:在立体几何中,通常画平行四边形表示一个平面并把它想象成无限延展的符号表示:平面一般用希腊字母α,β,γ…来命名,还可以用表示它的平行四边形对角顶点的字母来命名.深刻理解平面的概念,搞清平面与平面图形的区别与联系是解决相关问题的关键.平面与平面图形的区别与联系为:平面是没有厚度、绝对平展且无边界的,也就是说平面是无限延展的,无厚薄,无大小的一种理想的图形.平面可以用三角形、梯形、圆等平面图形来表示.但平面图形如三角形、正方形、梯形等,它们是有大小之分的,不能说三角形、正方形、梯形是平面,只能说平面可以用平面图形来表示.(3)用运动的观点理解空间基本图形之间的关系:①点动成线:运动方向始终不变得到直线或线段;运动方向时刻变化得到的是曲线或者曲线的一段.②线动成面:直线平行移动可以得到平面或者曲面;固定射线的端点,让其绕一个圆弧转动,可以形成锥面.③面动成体:面运动的轨迹(经过的空间部分)可以形成一个几何体. 3.棱柱 (1)棱柱的定义一般地,由一个平面多边形(凸多边形)沿某一方向平移形成的空间几何体叫做棱柱。

专题4 第1讲 空间几何体(教师版)

专题4   第1讲 空间几何体(教师版)

第1讲 空间几何体【要点提炼】考点一 表面积与体积1.旋转体的侧面积和表面积(1)S 圆柱侧=2πrl ,S 圆柱表=2πr(r +l)(r 为底面半径,l 为母线长).(2)S 圆锥侧=πrl ,S 圆锥表=πr(r +l)(r 为底面半径,l 为母线长).(3)S 球表=4πR 2(R 为球的半径).2.空间几何体的体积公式V 柱=Sh(S 为底面面积,h 为高);V 锥=13Sh(S 为底面面积,h 为高); V 球=43πR 3(R 为球的半径). 【热点突破】【典例】1 (1)已知圆锥的顶点为S ,母线SA ,SB 所成角的余弦值为78,SA 与圆锥底面所成角为45°.若△SAB 的面积为515,则该圆锥的侧面积为________.【答案】 402π【解析】 因为母线SA 与圆锥底面所成的角为45°,所以圆锥的轴截面为等腰直角三角形.设底面圆的半径为r ,则母线长l =2r.在△SAB 中,cos ∠ASB =78,所以sin ∠ASB =158. 因为△SAB 的面积为515,即12SA ·SBsin ∠ASB=12×2r ×2r ×158=515, 所以r 2=40,故圆锥的侧面积为πrl =2πr 2=402π.(2)如图,已知正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的各棱长均为2,点D 在棱AA 1上,则三棱锥D -BB 1C 1的体积为________.【答案】 233 【解析】 如图,取BC 的中点O ,连接AO.∵正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的各棱长均为2,∴AC =2,OC =1,则AO = 3.∵AA 1∥平面BCC 1B 1,∴点D 到平面BCC 1B 1的距离为 3.又11BB C S =12×2×2=2, ∴11D BB C V =13×2×3=233. 易错提醒 (1)计算表面积时,有些面的面积没有计算到(或重复计算).(2)一些不规则几何体的体积不会采用分割法或补形思想转化求解.(3)求几何体体积的最值时,不注意使用基本不等式或求导等确定最值.【拓展训练】1 (1)已知圆柱的上、下底面的中心分别为O 1,O 2,过直线O 1O 2的平面截该圆柱所得的截面是面积为8的正方形,则该圆柱的表面积为( )A .122πB .12πC .82πD .10π【答案】 B【解析】 设圆柱的底面半径为r ,高为h ,由题意可知2r =h =22,∴圆柱的表面积S =2πr 2+2πr ·h =4π+8π=12π.故选B.(2)如图,在Rt △ABC 中,AB =BC =1,D 和E 分别是边BC 和AC 上异于端点的点,DE ⊥BC ,将△CDE 沿DE 折起,使点C 到点P 的位置,得到四棱锥P -ABDE ,则四棱锥P -ABDE 的体积的最大值为________.【答案】 327 【解析】 设CD =DE =x(0<x<1),则四边形ABDE 的面积S =12(1+x)(1-x)=12(1-x 2),当平面PDE ⊥平面ABDE 时,四棱锥P -ABDE 的体积最大,此时PD ⊥平面ABDE ,且PD =CD =x ,故四棱锥P -ABDE 的体积V =13S ·PD =16(x -x 3),则V ′=16(1-3x 2).当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,33时,V ′>0;当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫33,1时,V ′<0. ∴当x =33时,V max =327. 【要点提炼】考点二 多面体与球解决多面体与球问题的两种思路(1)利用构造长方体、正四面体等确定直径.(2)利用球心O 与截面圆的圆心O 1的连线垂直于截面圆的性质确定球心.【典例】2 (1)已知三棱锥P -ABC 满足平面PAB ⊥平面ABC ,AC ⊥BC ,AB =4,∠APB =30°,则该三棱锥的外接球的表面积为__________.【答案】 64π【解析】 因为AC ⊥BC ,所以△ABC 的外心为斜边AB 的中点,因为平面PAB ⊥平面ABC ,所以三棱锥P -ABC 的外接球球心在平面PAB 上,即球心就是△PAB 的外心,根据正弦定理AB sin ∠APB=2R ,解得R =4, 所以外接球的表面积为4πR 2=64π.(2)(2020·全国Ⅲ)已知圆锥的底面半径为1,母线长为3,则该圆锥内半径最大的球的体积为________.【答案】 23π 【解析】 圆锥内半径最大的球即为圆锥的内切球,设其半径为r.作出圆锥的轴截面PAB ,如图所示,则△PAB 的内切圆为圆锥的内切球的大圆.在△PAB 中,PA =PB =3,D 为AB 的中点,AB =2,E 为切点,则PD =22,△PEO ∽△PDB ,故PO PB =OE DB ,即22-r 3=r 1,解得r =22, 故内切球的体积为43π⎝ ⎛⎭⎪⎫223=23π. 规律方法 (1)长方体的外接球直径等于长方体的体对角线长.(2)三棱锥S -ABC 的外接球球心O 的确定方法:先找到△ABC 的外心O 1,然后找到过O 1的平面ABC 的垂线l ,在l 上找点O ,使OS =OA ,点O 即为三棱锥S -ABC 的外接球的球心.(3)多面体的内切球可利用等积法求半径.【拓展训练】2 (1)已知A ,B 是球O 的球面上两点,∠AOB =90°,C 为该球面上的动点.若三棱锥O -ABC 体积的最大值为36,则球O 的表面积为( )A .36πB .64πC .144πD .256π【答案】 C【解析】 如图所示,设球O 的半径为R ,因为∠AOB =90°,所以S △AOB =12R 2,因为V O -ABC =V C -AOB ,而△AOB 的面积为定值,当点C 位于垂直于平面AOB 的直径端点时,三棱锥O -ABC 的体积最大,此时V O -ABC =V C -AOB =13×12R 2×R =16R 3=36, 故R =6,则球O 的表面积为S =4πR 2=144π.(2)中国古代数学经典《九章算术》系统地总结了战国、秦、汉时期的数学成就,书中将底面为长方形且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥称之为阳马,将四个面都为直角三角形的三棱锥称之为鳖臑,如图为一个阳马与一个鳖臑的组合体,已知PA ⊥平面ABCE ,四边形ABCD 为正方形,AD =5,ED =3,若鳖臑P -ADE 的外接球的体积为92π,则阳马P -ABCD 的外接球的表面积为________.【答案】 20π【解析】 ∵四边形ABCD 是正方形,∴AD ⊥CD ,即AD ⊥CE ,且AD =5,ED =3,∴△ADE 的外接圆半径为r 1=AE 2=AD 2+ED 22=2, 设鳖臑P -ADE 的外接球的半径为R 1,则43πR 31=92π,解得R 1=322. ∵PA ⊥平面ADE ,∴R 1=⎝ ⎛⎭⎪⎫PA 22+r 21, 可得PA 2=R 21-r 21=102,∴PA =10. 正方形ABCD 的外接圆直径为2r 2=AC =2AD =10,∴r 2=102,∵PA ⊥平面ABCD ,∴阳马P -ABCD 的外接球半径R 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫PA 22+r 22=5, ∴阳马P -ABCD 的外接球的表面积为4πR 22=20π.专题训练一、单项选择题1.水平放置的△ABC 的直观图如图,其中B ′O ′=C ′O ′=1,A ′O ′=32,那么原△ABC 是一个( )A .等边三角形B .直角三角形C .三边中只有两边相等的等腰三角形D .三边互不相等的三角形【答案】 A【解析】 AO =2A ′O ′=2×32=3,BC =B ′O ′+C ′O ′=1+1=2.在Rt △AOB 中,AB =12+32=2,同理AC =2,所以原△ABC 是等边三角形.2.(2020·全国Ⅰ)埃及胡夫金字塔是古代世界建筑奇迹之一,它的形状可视为一个正四棱锥.以该四棱锥的高为边长的正方形面积等于该四棱锥一个侧面三角形的面积,则其侧面三角形底边上的高与底面正方形的边长的比值为( )A.5-14 B.5-12 C.5+14 D.5+12 【答案】 C【解析】 设正四棱锥的底面正方形的边长为a ,高为h ,侧面三角形底边上的高(斜高)为h ′,则由已知得h 2=12ah ′. 如图,设O 为正四棱锥S -ABCD 底面的中心,E 为BC 的中点,则在Rt △SOE 中,h ′2=h 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 22, ∴h ′2=12ah ′+14a 2, ∴⎝ ⎛⎭⎪⎫h ′a 2-12·h ′a -14=0, 解得h ′a =5+14(负值舍去). 3.已知一个圆锥的侧面积是底面积的2倍,记该圆锥的内切球的表面积为S 1,外接球的表面积为S 2,则S 1S 2等于( ) A.12 B.13 C.14 D.18【答案】 C【解析】 如图,由已知圆锥侧面积是底面积的2倍,不妨设底面圆半径为r ,l 为底面圆周长,R 为母线长, 则12lR =2πr 2, 即12·2π·r ·R =2πr 2, 解得R =2r ,故∠ADC =30°,则△DEF 为等边三角形,设B 为△DEF 的重心,过B 作BC ⊥DF ,则DB 为圆锥的外接球半径,BC 为圆锥的内切球半径,则BC BD =12,∴r 内r 外=12,故S 1S 2=14. 4.(2020·大连模拟)一件刚出土的珍贵文物要在博物馆大厅中央展出,如图,需要设计各面是玻璃平面的无底正四棱柱将其罩住,罩内充满保护文物的无色气体.已知文物近似于塔形,高1.8米,体积0.5立方米,其底部是直径为0.9米的圆形,要求文物底部与玻璃罩底边至少间隔0.3米,文物顶部与玻璃罩上底面至少间隔0.2米,气体每立方米1 000元,则气体的费用最少为( )A .4 500元B .4 000元C .2 880元D .2 380元【答案】 B【解析】 因为文物底部是直径为0.9米的圆形,文物底部与玻璃罩底边至少间隔0.3米,所以由正方形与圆的位置关系可知,底面正方形的边长为0.9+2×0.3=1.5米,又文物高1.8米,文物顶部与玻璃罩上底面至少间隔0.2(米),所以正四棱柱的高为1.8+0.2=2(米),则正四棱柱的体积V =1.52×2=4.5(立方米).因为文物的体积为0.5立方米,所以罩内空气的体积为4.5-0.5=4(立方米),因为气体每立方米1 000元,所以气体的费用最少为4×1 000=4 000(元),故选B.5.如图所示,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,动点E 在BB 1上,动点F 在A 1C 1上,O 为底面ABCD 的中心,若BE =x ,A 1F =y ,则三棱锥O -AEF 的体积( )A .与x ,y 都有关B .与x ,y 都无关C .与x 有关,与y 无关D .与y 有关,与x 无关【答案】 B【解析】 由已知得V 三棱锥O -AEF =V 三棱锥E -OAF =13S △AOF ·h(h 为点E 到平面AOF 的距离).连接OC ,因为BB 1∥平面ACC 1A 1,所以点E 到平面AOF 的距离为定值.又AO ∥A 1C 1,OA 为定值,点F 到直线AO 的距离也为定值,所以△AOF 的面积是定值,所以三棱锥O -AEF 的体积与x ,y 都无关.6.在梯形ABCD 中,∠ABC =π2,AD ∥BC ,BC =2AD =2AB =2.将梯形ABCD 绕AD 所在的直线旋转一周而形成的曲面所围成的几何体的体积为( )A.2π3 B.4π3 C.5π3 D .2π 【答案】 C【解析】 如图,过点C 作CE 垂直AD 所在直线于点E ,梯形ABCD 绕AD 所在直线旋转一周而形成的旋转体是由以线段AB 的长为底面圆半径,线段BC 为母线的圆柱挖去以线段CE 的长为底面圆半径,ED 为高的圆锥,该几何体的体积为V =V 圆柱-V 圆锥=π·AB 2·BC -13·π·CE 2·DE =π×12×2-13π×12×1=5π3. 7.(2020·全国Ⅰ)已知A ,B ,C 为球O 的球面上的三个点,⊙O 1为△ABC 的外接圆.若⊙O 1的面积为4π,AB =BC =AC =OO 1,则球O 的表面积为( )A .64πB .48πC .36πD .32π【答案】 A【解析】 如图,设圆O 1的半径为r ,球的半径为R ,正三角形ABC 的边长为a.由πr 2=4π,得r =2, 则33a =2,a =23, OO 1=a =2 3.在Rt △OO 1A 中,由勾股定理得R 2=r 2+OO 21=22+(23)2=16,所以S 球=4πR 2=4π×16=64π.8.(2020·武汉调研)已知直三棱柱ABC -A 1B 1C 1的6个顶点都在球O 的表面上,若AB =AC =1,AA 1=23,∠BAC =2π3,则球O 的体积为( ) A.32π3 B .3π C.4π3 D .8π【答案】 A【解析】 设△ABC 外接圆圆心为O 1,半径为r ,连接O 1O ,如图,易得O 1O ⊥平面ABC ,∵AB =AC =1,AA 1=23,∠BAC =2π3, ∴2r =AB sin ∠ACB =112=2, 即O 1A =1,O 1O =12AA 1=3, ∴OA =O 1O 2+O 1A 2=3+1=2,∴球O 的体积V =43π·OA 3=32π3.故选A. 9.如图所示,某几何体由底面半径和高均为5的圆柱与半径为5的半球对接而成,在该封闭的几何体内部放入一个小圆柱体,且小圆柱体的上、下底面均与外层圆柱的底面平行,则小圆柱体积的最大值为( )A.2 000π9B.4 000π27 C .81πD .128π【答案】 B 【解析】 小圆柱的高分为上、下两部分,上部分的高同大圆柱的高相等,为5,下部分深入底部半球内.设小圆柱下部分的高为h(0<h<5),底面半径为r(0<r<5).由于r ,h 和球的半径构成直角三角形,即r 2+h 2=52,所以小圆柱的体积V =πr 2(h +5)=π(25-h 2)(h +5)(0<h<5),把V 看成是关于h 的函数,求导得V ′=-π(3h -5)(h +5).当0<h<53时,V ′>0,V 单调递增;当53<h<5时,V ′<0,V 单调递减.所以当h =53时,小圆柱的体积取得最大值.即V max =π⎝⎛⎭⎪⎫25-259×⎝ ⎛⎭⎪⎫53+5=4 000π27,故选B. 10.已知在三棱锥P -ABC 中,PA ,PB ,PC 两两垂直,且长度相等.若点P ,A ,B ,C 都在半径为1的球面上,则球心到平面ABC 的距离为( )A.36B.12C.13D.32【答案】 C【解析】 ∵在三棱锥P -ABC 中,PA ,PB ,PC 两两垂直,且长度相等,∴此三棱锥的外接球即以PA ,PB ,PC 为三边的正方体的外接球O ,∵球O 的半径为1, ∴正方体的边长为233,即PA =PB =PC =233, 球心到截面ABC 的距离即正方体中心到截面ABC 的距离,设P 到截面ABC 的距离为h ,则正三棱锥P -ABC 的体积V =13S △ABC ×h =13 S △PAB ×PC =13× 12×⎝ ⎛⎭⎪⎫2333, ∵△ABC 为边长为263的正三角形, S △ABC =233,∴h =23, ∴球心(即正方体中心)O 到截面ABC 的距离为13. 二、多项选择题11.(2020·枣庄模拟)如图,透明塑料制成的长方体容器ABCD -A 1B 1C 1D 1内灌进一些水,固定容器一边AB 于地面上,再将容器倾斜,随着倾斜度的不同,有下面几个结论,其中正确的是( )A .没有水的部分始终呈棱柱形B .水面EFGH 所在四边形的面积为定值C .随着容器倾斜度的不同,A 1C 1始终与水面所在平面平行D .当容器倾斜如图③所示时,AE ·AH 为定值【答案】 AD【解析】 由于AB 固定,所以在倾斜的过程中,始终有CD ∥HG ∥EF ∥AB ,且平面AEHD ∥平面BFGC ,故水的部分始终呈棱柱形(三棱柱或四棱柱),且AB 为棱柱的一条侧棱,没有水的部分也始终呈棱柱形,故A 正确;因为水面EFGH 所在四边形,从图②,图③可以看出,EF ,GH 长度不变,而EH ,FG 的长度随倾斜度变化而变化,所以水面EFGH 所在四边形的面积是变化的,故B 错;假设A 1C 1与水面所在的平面始终平行,又A 1B 1与水面所在的平面始终平行,则长方体上底面A 1B 1C 1D 1与水面所在的平面始终平行,这就与倾斜时两个平面不平行矛盾,故C 错;水量不变时,棱柱AEH -BFG 的体积是定值,又该棱柱的高AB 不变,且V AEH -BFG =12·AE ·AH ·AB ,所以AE ·AH =2V AEH -BFG AB ,即AE ·AH 是定值,故D 正确. 12. (2020·青岛检测)已知四棱台ABCD -A 1B 1C 1D 1的上、下底面均为正方形,其中AB =22,A 1B 1=2,AA 1=BB 1=CC 1=DD 1=2,则下列叙述正确的是( )A .该四棱台的高为 3B .AA 1⊥CC 1C .该四棱台的表面积为26D .该四棱台外接球的表面积为16π【答案】 AD【解析】 将四棱台补为如图所示的四棱锥P -ABCD ,并取E ,E 1分别为BC ,B 1C 1的中点,记四棱台上、下底面中心分别为O 1,O ,连接AC ,BD ,A 1C 1,B 1D 1,A 1O ,OE ,OP ,PE.由条件知A 1,B 1,C 1,D 1分别为四棱锥的侧棱PA ,PB ,PC ,PD 的中点,则PA =2AA 1=4,OA =2,所以OO 1=12PO =12PA 2-OA 2=3,故该四棱台的高为3,故A 正确;由PA =PC =4,AC =4,得△PAC 为正三角形,则AA 1与CC 1所成角为60°,故B 不正确;四棱台的斜高h ′=12PE =12PO 2+OE 2=12×232+22=142,所以该四棱台的表面积为(22)2+(2)2+4×2+222×142=10+67,故C 不正确;易知OA 1=OB 1=OC 1=OD 1=O 1A 21+O 1O 2=2=OA =OB =OC =OD ,所以O 为四棱台外接球的球心,所以外接球的半径为2,外接球表面积为4π×22=16π,故D 正确.三、填空题13.(2020·浙江)已知圆锥的侧面积(单位:cm 2)为2π,且它的侧面展开图是一个半圆,则这个圆锥的底面半径(单位:cm)是________.【答案】 1【解析】 如图,设圆锥的母线长为l ,底面半径为r ,则圆锥的侧面积S 侧=πrl =2π,即r ·l =2.由于侧面展开图为半圆,可知12πl 2=2π, 可得l =2,因此r =1.14.在如图所示的斜截圆柱中,已知圆柱的底面直径为40 cm ,母线长最短50 cm ,最长80 cm ,则斜截圆柱的侧面面积S =________cm 2.【答案】 2 600π【解析】 将题图所示的相同的两个几何体对接为圆柱,则圆柱的侧面展开图为矩形.由题意得所求侧面展开图的面积S =12×(π×40)×(50+80)=2 600π(cm 2). 15.已知球O 与棱长为4的正四面体的各棱相切,则球O 的体积为________.【答案】 823π 【解析】 将正四面体补成正方体,则正四面体的棱为正方体面上的对角线,因为正四面体的棱长为4,所以正方体的棱长为2 2.因为球O 与正四面体的各棱都相切,所以球O 为正方体的内切球,即球O 的直径2R =22,则球O 的体积V =43πR 3=823π. 16.(2020·新高考全国Ⅰ)已知直四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长均为2,∠BAD =60°.以D 1为球心,5为半径的球面与侧面BCC 1B 1的交线长为________.【答案】2π2【解析】 如图,设B 1C 1的中点为E ,球面与棱BB 1,CC 1的交点分别为P ,Q ,连接DB ,D 1B 1,D 1P ,D 1E ,EP ,EQ ,由∠BAD =60°,AB =AD ,知△ABD 为等边三角形, ∴D 1B 1=DB =2,∴△D 1B 1C 1为等边三角形,则D 1E =3且D 1E ⊥平面BCC 1B 1,∴E 为球面截侧面BCC 1B 1所得截面圆的圆心, 设截面圆的半径为r ,则r =R 2球-D 1E 2=5-3= 2.又由题意可得EP =EQ =2,∴球面与侧面BCC 1B 1的交线为以E 为圆心的圆弧PQ. 又D 1P =5,∴B 1P =D 1P 2-D 1B 21=1,同理C 1Q =1,∴P ,Q 分别为BB 1,CC 1的中点,∴∠PEQ =π2, 知PQ 的长为π2×2=2π2,即交线长为2π2.。

高中数学必修2《空间几何体的表面积与体积》教案

高中数学必修2《空间几何体的表面积与体积》教案

⾼中数学必修2《空间⼏何体的表⾯积与体积》教案 ⾼中数学必修2《空间⼏何体的表⾯积与体积》教案 1教学⺫标 1.知道柱体、锥体、台体侧⾯展开图,弄懂柱体、锥体、台体的表⾯积的求法. 2.能运⽤公式求解柱体、锥体和台体的表⾯积,并知道柱体、锥体和台体表⾯积之间的关系. 2学情分析 通过学习空间⼏何体的结构特征,空间⼏何体的三视图和直观图,了解了空间⼏何体和平⾯图形之间的关系,从中反映出⼀个思想⽅法,即平⾯图形和空间⼏何体的互化,尤其是空间⼏何问题向平⾯问题的转化。

该部分内容中有些是学⽣已经熟悉的,在解决这些问题的过程中,⾸先要对学⽣已有的知识进⾏再认识,提炼出解决问题的⼀般思想——化归的思想,总结出⼀般的求解⽅法,在此基础上通过类⽐获得解决新问题的思路,通过化归解决问题,深化对化归、类⽐等思想⽅法的应⽤。

3重点难点 重点:知道柱体、锥体、台体侧⾯展开图,弄懂柱体、锥体、台体的表⾯积公式。

难点:会求柱体、锥体和台体的表⾯积,并知道柱体、锥体和台体表⾯积之间的关系. 4教学过程 4.1 第⼀学时教学活动活动1【导⼊】第1课时 柱体、锥体、台体的表⾯积 (⼀)、基础⾃测: 1.棱⻓为a的正⽅体表⾯积为__________. 2.⻓、宽、⾼分别为a、b、c的⻓⽅体,其表⾯积为___________________. 3.⻓⽅体、正⽅体的侧⾯展开图为__________. 4.圆柱的侧⾯展开图为__________. 5.圆锥的侧⾯展开图为__________. (⼆).尝试学习 1.柱体的表⾯积 (1)侧⾯展开图:棱柱的侧⾯展开图是____________,⼀边是棱柱的侧棱,另⼀边等于棱柱的__________,如图①所⽰;圆柱的侧⾯展开图是_______,其中⼀边是圆柱的⺟线,另⼀边等于圆柱的底⾯周⻓,如图②所⽰. (2)⾯积:柱体的表⾯积S表=S侧+2S底.特别地,圆柱的底⾯半径为r,⺟线⻓为l,则圆柱的侧⾯积S侧=__________,表⾯积S表=__________. 2.锥体的表⾯积 (1)侧⾯展开图:棱锥的侧⾯展开图是由若干个__________拼成的,则侧⾯积为各个三⾓形⾯积的_____,如图①所⽰;圆锥的侧⾯展开图是_______,扇形的半径是圆锥的______,扇形的弧⻓等于圆锥的__________,如图②所⽰. (2)⾯积:锥体的表⾯积S表=S侧+S底.特别地,圆锥的底⾯半径为r,⺟线⻓为l,则圆锥的侧⾯积S侧=__________,表⾯积S表=__________. 3.台体的表⾯积 (1)侧⾯展开图:棱台的侧⾯展开图是由若干个__________拼接⽽成的,则侧⾯积为各个梯形⾯积的______,如图①所⽰;圆台的侧⾯展开图是扇环,其侧⾯积可由⼤扇形的⾯积减去⼩扇形的⾯积⽽得到,如图②所⽰. (2)⾯积:台体的表⾯积S表=S侧+S上底+S下底.特别地,圆台的上、下底⾯半径分别为r′,r,⺟线⻓为l,则侧⾯积S侧=____________,表⾯积S表=________________________. (三).互动课堂 例1:在三棱柱ABC-A1B1C1中,∠BAC=90°,AB=AC=a,∠AA1B1=∠AA1C1=60°,∠BB1C1=90°,侧棱⻓为b,则其侧⾯积为( ) A. B.ab C.(+)ab D.ab 例2:(1)若⼀个圆锥的轴截⾯是等边三⾓形,其⾯积为,则这个圆锥的侧⾯积是( )A.2πB.C.6πD.9π (2)已知棱⻓均为5,底⾯为正⽅形的四棱锥S-ABCD,如图,求它的侧⾯积、表⾯积. 例3:⼀个四棱台的上、下底⾯都为正⽅形,且上底⾯的中⼼在下底⾯的投影为下底⾯中⼼(正四棱台)两底⾯边⻓分别为1,2,侧⾯积等于两个底⾯积之和,则这个棱台的⾼为( ) A. B.2 C. D. (四).巩固练习: 1.⼀个棱柱的侧⾯展开图是三个全等的矩形,矩形的⻓和宽分别为6 cm,4 cm,则该棱柱的侧⾯积为________. 2.已知⼀个四棱锥底⾯为正⽅形且顶点在底⾯正⽅形射影为底⾯正⽅形的中⼼(正四棱锥),底⾯正⽅形的边⻓为4 cm,⾼与斜⾼的夹⾓为30°,如图所⽰,求正四棱锥的侧⾯积________和表⾯积________(单位:cm2). 3.如图所⽰,圆台的上、下底半径和⾼的⽐为1:4:4,⺟线⻓为10,则圆台的侧⾯积为( )A.81πB.100πC.14πD.169π (五)、课堂⼩结: 求柱体表⾯积的⽅法 (1)直棱柱的侧⾯积等于它的底⾯周⻓和⾼的乘积;表⾯积等于它的侧⾯积与上、下两个底⾯的⾯积之和. (2)求斜棱柱的侧⾯积⼀般有两种⽅法:⼀是定义法;⼆是公式法.所谓定义法就是利⽤侧⾯积为各侧⾯⾯积之和来求,公式法即直接⽤公式求解. (3)求圆柱的侧⾯积只需利⽤公式即可求解. (4)求棱锥侧⾯积的⼀般⽅法:定义法. (5)求圆锥侧⾯积的⼀般⽅法:公式法:S侧=πrl. (6)求棱台侧⾯积的⼀般⽅法:定义法. (7)求圆台侧⾯积的⼀般⽅法:公式法S侧=2(r+r′)l. 五、当堂检测 1.(2011·北京)某四棱锥的三视图如图所⽰,该四棱锥的表⾯积是( )A.32B.16+16C.48D.16+32 ⺴] 2.(2013·重庆)某⼏何体的三视图如图所⽰,则该⼏何体的表⾯积为( )A.180B.200C.220D.240 3.(2013⼲东)若⼀个圆台的正视图如图所⽰,则其侧⾯积等于( )A.6B.6πC.3πD.6π 六、作业:(1)课时闯关(今晚交) 七、课后反思:本节课你会哪些?还存在哪些问题? 1.3 空间⼏何体的表⾯积与体积 课时设计课堂实录 1.3 空间⼏何体的表⾯积与体积 1第⼀学时教学活动活动1【导⼊】第1课时 柱体、锥体、台体的表⾯积 (⼀)、基础⾃测: 1.棱⻓为a的正⽅体表⾯积为__________. 2.⻓、宽、⾼分别为a、b、c的⻓⽅体,其表⾯积为___________________. 3.⻓⽅体、正⽅体的侧⾯展开图为__________. 4.圆柱的侧⾯展开图为__________. 5.圆锥的侧⾯展开图为__________. (⼆).尝试学习 1.柱体的表⾯积 (1)侧⾯展开图:棱柱的侧⾯展开图是____________,⼀边是棱柱的侧棱,另⼀边等于棱柱的__________,如图①所⽰;圆柱的侧⾯展开图是_______,其中⼀边是圆柱的⺟线,另⼀边等于圆柱的底⾯周⻓,如图②所⽰. (2)⾯积:柱体的表⾯积S表=S侧+2S底.特别地,圆柱的底⾯半径为r,⺟线⻓为l,则圆柱的侧⾯积S侧=__________,表⾯积S表=__________. 2.锥体的表⾯积 (1)侧⾯展开图:棱锥的侧⾯展开图是由若干个__________拼成的,则侧⾯积为各个三⾓形⾯积的_____,如图①所⽰;圆锥的侧⾯展开图是_______,扇形的半径是圆锥的______,扇形的弧⻓等于圆锥的__________,如图②所⽰. (2)⾯积:锥体的表⾯积S表=S侧+S底.特别地,圆锥的底⾯半径为r,⺟线⻓为l,则圆锥的侧⾯积S侧=__________,表⾯积S表=__________. 3.台体的表⾯积 (1)侧⾯展开图:棱台的侧⾯展开图是由若干个__________拼接⽽成的,则侧⾯积为各个梯形⾯积的______,如图①所⽰;圆台的侧⾯展开图是扇环,其侧⾯积可由⼤扇形的⾯积减去⼩扇形的⾯积⽽得到,如图②所⽰. (2)⾯积:台体的表⾯积S表=S侧+S上底+S下底.特别地,圆台的上、下底⾯半径分别为r′,r,⺟线⻓为l,则侧⾯积S侧=____________,表⾯积S表=________________________. (三).互动课堂 例1:在三棱柱ABC-A1B1C1中,∠BAC=90°,AB=AC=a,∠AA1B1=∠AA1C1=60°,∠BB1C1=90°,侧棱⻓为b,则其侧⾯积为( ) A. B.ab C.(+)ab D.ab 例2:(1)若⼀个圆锥的轴截⾯是等边三⾓形,其⾯积为,则这个圆锥的侧⾯积是( )A.2πB.C.6πD.9π (2)已知棱⻓均为5,底⾯为正⽅形的四棱锥S-ABCD,如图,求它的侧⾯积、表⾯积. 例3:⼀个四棱台的上、下底⾯都为正⽅形,且上底⾯的中⼼在下底⾯的投影为下底⾯中⼼(正四棱台)两底⾯边⻓分别为1,2,侧⾯积等于两个底⾯积之和,则这个棱台的⾼为( ) A. B.2 C. D. (四).巩固练习: 1.⼀个棱柱的侧⾯展开图是三个全等的矩形,矩形的⻓和宽分别为6 cm,4 cm,则该棱柱的侧⾯积为________. 2.已知⼀个四棱锥底⾯为正⽅形且顶点在底⾯正⽅形射影为底⾯正⽅形的中⼼(正四棱锥),底⾯正⽅形的边⻓为4 cm,⾼与斜⾼的夹⾓为30°,如图所⽰,求正四棱锥的侧⾯积________和表⾯积________(单位:cm2). 3.如图所⽰,圆台的上、下底半径和⾼的⽐为1:4:4,⺟线⻓为10,则圆台的侧⾯积为( )A.81πB.100πC.14πD.169π (五)、课堂⼩结: 求柱体表⾯积的⽅法 (1)直棱柱的侧⾯积等于它的底⾯周⻓和⾼的乘积;表⾯积等于它的侧⾯积与上、下两个底⾯的⾯积之和. (2)求斜棱柱的侧⾯积⼀般有两种⽅法:⼀是定义法;⼆是公式法.所谓定义法就是利⽤侧⾯积为各侧⾯⾯积之和来求,公式法即直接⽤公式求解. (3)求圆柱的侧⾯积只需利⽤公式即可求解. (4)求棱锥侧⾯积的⼀般⽅法:定义法. (5)求圆锥侧⾯积的⼀般⽅法:公式法:S侧=πrl. (6)求棱台侧⾯积的⼀般⽅法:定义法. (7)求圆台侧⾯积的⼀般⽅法:公式法S侧=2(r+r′)l. 五、当堂检测 1.(2011·北京)某四棱锥的三视图如图所⽰,该四棱锥的表⾯积是( )A.32B.16+16C.48D.16+32 ⺴] 2.(2013·重庆)某⼏何体的三视图如图所⽰,则该⼏何体的表⾯积为( )A.180B.200C.220D.240 3.(2013⼲东)若⼀个圆台的正视图如图所⽰,则其侧⾯积等于( )A.6B.6πC.3πD.6π 六、作业:(1)课时闯关(今晚交) 七、课后反思:本节课你会哪些?还存在哪些问题? ⼩编推荐各科教学设计: 、、、、、、、、、、、、 ⼩编推荐各科教学设计: 、、、、、、、、、、、、。

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  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
C. D.
答案:B
20.若三个棱长均为整数(单位:cm)的正方体的表面积之和为564 cm2,则这三个正方体的体积之和为()
A. 764 cm3或586 cm3B. 764 cm3
C. 586 cm3或564 cm3D. 586 cm3
答案:D
[解]设这三个正方体的棱长分别为 ,则有 , ,不妨设 ,从而 , .故 . 只能取9,8,7,6.
32.已知某几何体的三视图如下,则该几何体的表面积是()
A. 36+ B. 24 C. 36+ D. 36
答案:A
33.已知某个几何体的三视图如右侧,根据图中标出的尺寸(单位:cm),可得这个几何体的体积是()
A. B. C. D.
答案:B
如图该几何体可以看作一个正方体与一个直三棱柱组合而成。
34.设三棱柱的侧棱垂直于底面,所有棱长都为 ,顶点都在一个球面上,则该球的表面积为()
7.
圆锥底面半径为3,母线长为5,则这个圆锥的体积为
(A)36π(B)18π(C)45π(D)12π
答案:D
8.
棱长都是1的三棱锥的表面积为()
A. B. 2 C. 3 D. 4
答案:A
9.
设直线l与球O有且只有一个公共点P,从直线l出发的两个半平面α,β截
球的两截面圆的半径分别为1和,二面角α-l-β的平面角为150°,则球
A. B. C. D.
答案:A
37.设长方体的长、宽、高分别为2a、a、a,其顶点都在一个球面上,则该球的表面积为()
A.3π B.6π C.12π D.24π
答案:B
38.在正三棱锥S-ABC中,M、N分别是SC、BC的中点,且 ,若侧菱SA= ,则正三棱S-ABC外接球的表面积为()
A.12B.32C.36D.48
26.
设倒圆锥形容器的轴截面为一个等边三角形,在此容器内注入水,并放入半径为 的一个实心球,此时球与容器壁及水面恰好都相切,则取出球后水面高为()
A、 B、 C、 D、
答案:D
27.
设倒圆锥形容器的轴截面为一个等边三角形,在此容器内注入水,并放入半径为 的一个实心球,此时球与容器壁及水面恰好都相切,则取出球后水面高为()
A.πB.4πC.4πD.6π
答案:B
球半径 ,所以球的体积为 ,选B.
17.
圆台上、下底面面积分别是π、4π,侧面积是6π,这个圆台的体积是()
A.πB.2πC.πD.π
答案:D
上底半径r=1,下底半径R=2.∵S侧=6π,设母线长为l,则π(1+2)·l=6π,∴l=2,∴高h==,∴V=π·(1+1×2+2×2)=π.故选D.
18.
设三棱柱的侧棱垂直于底面,所有棱长都为 ,顶点都在一个球面上,则该球的表面积为()
A. B. C. D.
答案:B
19.
如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=6,AD=4,AA1=3,分别过BC、A1D1的两个平行截面将长方体分成三部分,其体积分别记为
若 ,则截面 的面积为()
A. B.
10.
如图(单位:cm)将图中阴影部分绕AB旋转一周所形成的几何
体的体积为(单位:cm3)
A.40πB.C.50πD.
答案:B
由图中数据,根据圆台和球的体积公式得V圆台=×[π×22++π×52]=52π,V半球=π×23×=π.所以,旋转体的体积为V圆台-V半球=52π-π=π(cm3).
11.
下列结论正确的是
OH⊥PB,OH⊥面PAB,OH⊥HC,OH⊥PC,
又,PC⊥OC,PC⊥面OCH.PC是三棱锥P-OCH的高.PC=OC=2.
而OCH的面积在OH=HC=时取得最大值(斜边=2的直角三角形).
当OH=时,由PO=2,知∠OPB=30,OB=POtan30=.
又解:连线如图,由C为PA中点,故VO-PBC=VB-AOP,
(A)有最大值而无最小值(B)有最小值而无最大值
(C)既有最大值又有最小值,两者不等(D)是一个与面QPS无关的常数
答案:D
解:O到面PAB、PBC、PCA的距离相等.设∠APB=α,则
VPQRS=d(PQ·PR+PR·PS+PS·PQ)sinα.(其中d为O与各侧面的距离).
VPQRS=PQ·PR·PSsinαsinθ.(其中θ为PS与面PQR的夹角)
∴d(PQ·PR+PR·PS+PS·PQ)=PQ·PR·PSsinθ.
∴++=为定值.故选D.
14.
设四面体四个面的面积分别为S1,S2,S3,S4,它们的最大值为S,记λ=(Si)/S,则λ一定满足( )
(A)2<λ≤4 (B)3<λ<4 (C)2.5<λ≤4.5 (D)3.5<λ<5.5
答案:A
u=+==1+.
当x∈(-2,-)∪(,2)时,x2∈(,4),此时,9x2+≥12.(当且仅当x2=时等号成立).
此时函数的最小值为,故选D.
23.
已知球的直径SC=4,A,B是球面上的两点AB=2,∠BSC=∠ASC= 45 则棱锥S-ABC的体积是()
A B C D
答案:C
24.
平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为,则此球的体积为()
A、 B、 C、 D、
答案:D
29.如图甲所示,三棱锥 的高 分别在 和 上,且 ,图乙中的四个图像大致描绘了三棱锥 的体积 与 的变化关系,其中正确的是()
答案:A
, ,
是抛物线的一部分,答案A
30.平面α截球O的球面所得圆的面积为π,球心O到平面α的距离为,则此球的体积为()
A.πB.4πC.4πD.6π
解:Si≤4S,故Si≤4,又当与最大面相对的顶点向此面无限接近时,Si接近2S,故选A.
15.
如图甲所示,三棱锥 的高 分别在 和 上,且 ,图乙中的四个图像大致描绘了三棱锥 的体积 与 的变化关系,其中正确的是()
答案:A
, ,
是抛物线的一部分,答案A
16.
平面α截球O的球面所得圆的面积为π,球心O到平面α的距离为,则此球的体积为()
O的表面积为
A.4πB.16πC.28πD.112π
答案:D
过两截面圆心和球心作球的截面,如图,设OO1=h1,OO2=h2,则h+1=h+3,根据余弦定理h+h-2h1h2cos30°=1+3-2×1×cos150°=7,消掉h1得方程2h-5=h2,两端平方整理得h-26h+25=0,解得h=1(舍去),或h=25,即h2=5,所以球的半径r==,故球的表面积是4πr2=112π.
A.各个面都是三角形的几何体是三棱锥
B.从圆柱上,下底边圆周上各取一点的连线必是圆柱的母线
C.若棱锥的侧棱长与底面多边形的边长都相等,则此棱锥可能是六棱锥
D.圆锥的顶点与底面圆周上的任意一点的连线都是母线
答案:D
A错误.如图所示,由两个结构相同的三棱锥叠放在一起构成的几何体,各面都是三角形,但它不一定是棱锥.C错误.若六棱锥的所有棱长都相等,则底面多边形是正六边形.由几何图形知,若以正六边形为底面,侧棱长必然要大于底面边长
A. B. C. D.
答案:B
35.如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=6,AD=4,AA1=3,分别过BC、A1D1的两个平行截面将长方体分成三部分,其体积分别记为
若 ,则截面 的面积为()
A. B. C. D直, 的面积分别为 、 、 .则三棱锥 的体积为()
12.
顶点为P的圆锥的轴截面是等腰直角三角形,A是底面圆周上的点,B是底面圆内的点,O为底面圆圆心,AB⊥OB,垂足为B,OH⊥PB,垂足为H,且PA=4,C为PA的中点,则当三棱锥O-HPC的体积最大时,OB的长为( )
A.B.C.D.

答案:D
解:AB⊥OB,PB⊥AB,AB⊥面POB,面PAB⊥面POB.
(A)(B)(C)(D)
答案:B
解:如图,把四面体补成平行六面体,则此平行六面体的体积=1××sin×2=3.
而四面体ABCD的体积=×平行六面体体积=.故选B.
22.
已知x,y都在区间(-2,2)内,且xy=-1,则函数u=+的最小值是
(A)(B)(C)(D)
答案:D
解:由x,y∈(-2,2),xy=-1知,x∈(-2,-)∪(,2),
答案:B
球半径 ,所以球的体积为 ,选B.
31.圆台上、下底面面积分别是π、4π,侧面积是6π,这个圆台的体积是()
A.πB.2πC.πD.π
答案:D
上底半径r=1,下底半径R=2.∵S侧=6π,设母线长为l,则π(1+2)·l=6π,∴l=2,∴高h==,∴V=π·(1+1×2+2×2)=π.故选D.
xxx学校2012-2013学年度2月月考卷
1.长方体的一个顶点上的三条棱长分别是 ,且它的8个顶点都在同一个球面上,这个球面的表面积为125π则 的值为
A.5B.6C.8D.10
答案:D
2.若球的半径为 ,则这个球的内接正方体的全面积等于()
(A) (B) (C) (D)
答案:A
3.已知圆柱与圆锥的底面积相等,高也相等,它们的体积分别为 和 ,则 ()
A. 1:3 B. 1:1 C. 2:1D. 3:1
答案:D
4.
圆锥底面半径为3,母线长为5,则这个圆锥的体积为
(A)36π(B)18π(C)45π(D)12π
答案:D
5.
如果两个球的体积之比为8:27,那么两个球的表面积之比为( )
A.8:27 B. 2:3 C.4:9 D. 2:9
答案:C
6.
答案:A
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