7.2柱体、锥体、台体的体积
柱体、锥体、台体、球的体积与球的表面积

柱体、锥体、台体、球的体积与球的表面积学习目标 1.掌握柱体、锥体、台体的体积公式,会利用它们求有关几何体的体积.2.了解球的表面积与体积公式,并能应用它们求球的表面积及体积.3.会求简单组合体的体积及表面积.知识点一 柱体、锥体、台体的体积公式1.柱体的体积公式V =Sh (S 为底面面积,h 为高); 2.锥体的体积公式V =13Sh (S 为底面面积,h 为高);3.台体的体积公式V =13(S ′+S ′S +S )h (S ′、S 为上、下底面面积,h 为高);4.柱体、锥体、台体的体积公式之间的关系V =ShV =13(S ′+S ′S +S )hV =13Sh .知识点二 球的表面积和体积公式1.球的表面积公式S =4πR 2(R 为球的半径); 2.球的体积公式V =43πR 3.类型一 柱体、锥体、台体的体积例1 (1)如图所示,已知三棱柱ABC -A 1B 1C 1的所有棱长均为1,且AA 1⊥底面ABC ,则三棱锥B 1-ABC 1的体积为( )A.312B.34C.612D.64答案 A解析 三棱锥B 1-ABC 1的体积等于三棱锥A -B 1BC 1的体积,三棱锥A -B 1BC 1的高为32,底面积为12,故其体积为13×12×32=312.(2)现有一个底面直径为20 cm 的装有一部分水的圆柱形玻璃杯,水中放着一个底面直径为6 cm ,高为20 cm 的圆锥形铅锤,铅锤完全浸没在水中.当铅锤从水中取出后,杯里的水将下降( )A .0.6 cmB .0.15 cmC .1.2 cmD .0.3 cm 答案 A解析 设杯里的水下降h cm ,由题意知π(202)2h =13×20×π×32,解得h =0.6 cm.反思与感悟 (1)常见的求几何体体积的方法 ①公式法:直接代入公式求解.②等积法:如四面体的任何一个面都可以作为底面,只需选用底面积和高都易求的形式即可. ③分割法:将几何体分割成易求解的几部分,分别求体积. (2)求几何体体积时需注意的问题柱、锥、台体的体积的计算,一般要找出相应的底面和高,要充分利用截面、轴截面,求出所需要的量,最后代入公式计算.跟踪训练1 (1)如图所示,在长方体ABCD -A ′B ′C ′D ′中,用截面截下一个棱锥C -A ′DD ′,求棱锥C -A ′DD ′的体积与剩余部分的体积之比.解 设AB =a ,AD =b ,AA ′=c , ∴V C -A ′D ′D =13CD ·S △A ′D ′D =13a ·12bc =16abc ,∴剩余部分的体积为V ABCD -A ′B ′C ′D ′-V C -A ′D ′D =abc -16abc =56abc ,∴棱锥C -A ′DD ′的体积与剩余部分的体积之比为1∶5.(2)已知一个三棱台上、下底面分别是边长为20 cm 和30 cm 的正三角形,侧面是全等的等腰梯形,且侧面面积等于上、下底面面积之和,求棱台的高和体积.解 如图,在三棱台ABC -A ′B ′C ′中,取上、下底面的中心分别为O ′,O ,BC ,B ′C ′的中点分别为D ,D ′,则DD ′是梯形BCC ′B ′的高. 所以S 侧=3×12×(20+30)×DD ′=75DD ′.又因为A ′B ′=20 cm ,AB =30 cm ,则上、下底面面积之和为S 上+S 下=34×(202+302)=3253(cm 2).由S 侧=S 上+S 下,得75DD ′=3253,所以DD ′=1333(cm),O ′D ′=36×20=1033(cm),OD =36×30=53(cm), 所以棱台的高h =O ′O =D ′D 2-(OD -O ′D ′)2 =(1333)2-(53-1033)2=43(cm). 由棱台的体积公式,可得棱台的体积为V =h 3(S 上+S 下+S 上·S 下)=433×(34×202+34×302+34×20×30)=1 900(cm 3).类型二 球的表面积与体积命题角度1 与球有关的切、接问题例2 (1)求球与它的外切等边圆锥(轴截面是正三角形的圆锥叫等边圆锥)的体积之比.解 如图等边△ABC 为圆锥的轴截面,截球面得圆O . 设球的半径OE =R , OA =OE sin 30°=2OE =2R ,∴AD =OA +OD =2R +R =3R , BD =AD ·tan 30°=3R , ∴V 球=43πR 3,V 圆锥=13π·BD 2×AD =13π(3R )2×3R =3πR 3,则V 球∶V 圆锥=4∶9.(2)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 .3πa 2B .6πa 2C .12πa 2D .24πa 2 答案 B解析 长方体的体对角线是其外接球的直径,由长方体的体对角线为(2a )2+a 2+a 2=6a , 得球的半径为62a ,则球的表面积为4π(62a )2=6πa 2. 反思与感悟 (1)正方体的内切球球与正方体的六个面都相切,称球为正方体的内切球,此时球的半径为r 1=a2,过在一个平面上的四个切点作截面如图①. (2)球与正方体的各条棱相切球与正方体的各条棱相切于各棱的中点,过球心作正方体的对角面有r 2=22a ,如图②. (3)长方体的外接球长方体的八个顶点都在球面上,称球为长方体的外接球,根据球的定义可知,长方体的体对角线是球的直径,若长方体过同一顶点的三条棱长为a ,b ,c ,则过球心作长方体的对角面有球的半径为r 3=12a 2+b 2+c 2,如图③.(4)正方体的外接球正方体棱长a 与外接球半径R 的关系为2R =3a . (5)正四面体的外接球正四面体的棱长a 与外接球半径R 的关系为2R =62a . 跟踪训练2 (1)正方体的内切球与其外接球的体积之比为( ) A .1∶ 3 B .1∶3 C .1∶3 3 D .1∶9 答案 C解析 设正方体的棱长为1,则正方体内切球的半径为棱长的一半即为12,外接球的直径为正方体的体对角线, ∴外接球的半径为32, ∴其体积比为43π×(12)3∶43π×(32)3=1∶3 3.(2)长方体的共顶点的三个侧面面积分别为3、5、15,则它的外接球表面积为_______. 答案 9π解析 设长方体共顶点的三条棱长分别为a 、b 、c ,则⎩⎨⎧ab =3,bc =5,ac =15,解得⎩⎨⎧a =3,b =1,c =5,∴外接球半径为a 2+b 2+c 22=32,∴外接球表面积为4π×(32)2=9π.命题角度2 球的截面例3 在球内有相距9 cm 的两个平行截面面积分别为49π cm 2和400π cm 2,求此球的表面积. 解 方法一 (1)若两截面位于球心的同侧,如图(1)所示的是经过球心O 的大圆截面,C ,C 1分别是两平行截面的圆心,设球的半径为R cm ,截面圆的半径分别为r cm ,r 1 cm.由πr 21=49π,得r 1=7(r 1=-7舍去), 由πr 2=400π,得r =20(r =-20舍去).在Rt △OB 1C 1中,OC 1=R 2-r 21=R 2-49,在Rt △OBC 中,OC =R 2-r 2=R 2-400.由题意可知OC 1-OC =9,即R 2-49-R 2-400=9, 解此方程,取正值得R =25.(2)若球心在截面之间,如图(2)所示,OC 1=R 2-49,OC =R 2-400.由题意可知OC 1+OC =9, 即R 2-49+R 2-400=9.整理,得R 2-400=-15,此方程无解,这说明第二种情况不存在.综上所述,此球的半径为25 cm.∴S球=4πR2=4π×252=2 500π(cm2).方法二(1)若截面位于球心的同侧,同方法一,得OC21=R2-49,OC2=R2-400,两式相减,得OC21-OC2=400-49⇔(OC1+OC)(OC1-OC)=351.又OC1-OC=9,∴OC1+OC=39,解得OC1=24,OC=15,∴R2=OC2+r2=152+202=625,∴R=25 cm.(以下略)反思与感悟设球的截面圆上一点A,球心为O,截面圆心为O1,则△AO1O是以O1为直角顶点的直角三角形,解答球的截面问题时,常用该直角三角形求解,并常用过球心和截面圆心的轴截面.跟踪训练3把本例的条件改为“球的半径为5,两个平行截面的周长分别为6π和8π”,则两平行截面间的距离是()A.1 B.2 C.1或7 D.2或6答案 C解析画出球的截面图,如图所示.两平行直线是球的两个平行截面的直径,有两种情形:①两个平行截面在球心的两侧,②两个平行截面在球心的同侧.对于①,m=52-32=4,n=52-42=3,两平行截面间的距离是m+n=7;对于②,两平行截面间的距离是m-n=1.故选C.类型三组合体的体积例4某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为()A.13+π B.23+π C.13+2π D.23+2π 答案 A解析 由三视图可知该几何体是一个三棱锥与半个圆柱的组合体,V =12π×12×2+13×(12×1×2)×1=π+13.故选A.反思与感悟 此类问题的关键是把三视图还原为空间几何体,再就是代入公式计算,注意锥体与柱体两者的体积公式的区别.解答组合体问题时,要注意知识的横向联系,善于把立体几何问题转化为平面几何问题,运用方程思想与函数思想解决,融计算、推理、想象于一体. 跟踪训练4 如图,是一个奖杯的三视图(单位:cm),底座是正四棱台,求这个奖杯的体积.解 三视图复原的几何体下部是底座是正四棱台,中部是圆柱,上部是球. 这个奖杯的体积V =13h (S 上+S 上S 下+S 下)+22π·16+4π3×33=336+100π(cm 3).1.已知一个铜质的五棱柱的底面积为16 cm 2,高为4 cm ,现将它熔化后铸成一个正方体的铜块(不计损耗),那么铸成的铜块的棱长是( ) A .2 cm B .3 cm C .4 cm D .8 cm 答案 C解析 ∵铜质的五棱柱的底面积为16 cm 2,高为4 cm , ∴铜质的五棱柱的体积V =16×4=64(cm 3), 设熔化后铸成一个正方体的铜块的棱长为a cm , 则a 3=64,解得a =4 cm ,故选C.2.已知高为3的棱柱ABC —A 1B 1C 1的底面是边长为1的正三角形(如图),则三棱锥B 1—ABC 的体积为( )A.14B.12C.36D.34答案 D解析 V =13Sh =13×34×3=34.3.将棱长为2的正方体木块削成一个体积最大的球,则这个球的表面积为( ) A .2π B .4π C .8π D .16π答案 B解析 体积最大的球是其内切球,即球的半径为1,所以表面积为S =4π×12=4π.4.如图,一个圆柱和一个圆锥的底面直径和它们的高都与一个球的直径相等,这时圆柱、圆锥、球的体积之比为________.答案 3∶1∶2解析 设球的半径为R ,则V 柱=πR 2·2R =2πR 3,V 锥=13πR 2·2R =23πR 3,V 球=43πR 3,故V 柱∶V锥∶V 球=2πR 3∶23πR 3∶43πR 3=3∶1∶2.5.某几何体的三视图如图所示,则其表面积为________.答案 3π解析 由三视图可知,该几何体是一个半径为1的半球,其表面积为半个球面面积与截面面积的和,即12×4π+π=3π.1.柱体、锥体、台体的体积之间的内在关系为V 柱体=Sh ←―――S ′=S V 台体=13h (S +SS ′+S ′)――→S ′=0V 锥体=13Sh .2.在三棱锥A -BCD 中,若求点A 到平面BCD 的距离h ,可以先求V A -BCD ,h =3V S △BCD.这种方法就是用等体积法求点到平面的距离,其中V 一般用换顶点法求解,即V A -BCD =V B -ACD =V C -ABD =V D -ABC ,求解的原则是V 易求,且△BCD 的面积易求.3.求几何体的体积,要注意分割与补形.将不规则的几何体通过分割或补形将其转化为规则的几何体求解.4.利用球的半径、球心到截面圆的距离、截面圆的半径可构成直角三角形,进行相关计算. 5.解决球与其他几何体的切接问题时,通常先作截面,将球与几何体的各量体现在平面图形中,再进行相关计算.课时作业一、选择题1.如果轴截面为正方形的圆柱的侧面积是4π,那么圆柱的体积等于( ) A .π B .2π C .4π D .8π 答案 B解析 设圆柱母线长为l ,底面半径为r ,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ l =2r ,2πrl =4π,解得⎩⎪⎨⎪⎧r =1,l =2.∴V 圆柱=πr 2l =2π.2.如图,在正方体中,四棱锥S -ABCD 的体积占正方体体积的( )A.12B.13C.14 D .不确定 答案 B解析 由于四棱锥S -ABCD 的高与正方体的棱长相等,底面是正方形,根据柱体和锥体的体积公式,得四棱锥S -ABCD 的体积占正方体体积的13,故选B.3.如图是某几何体的三视图,则该几何体的体积为( )A.92π+12 B.92π+18 C .9π+42 D .36π+18答案 B解析 由三视图可知该几何体是一个长方体和球构成的组合体,其体积V =43π(32)3+3×3×2=92π+18. 4.如图,ABC -A ′B ′C ′是体积为1的棱柱,则四棱锥C -AA ′B ′B 的体积是( )A.13B.12C.23D.34答案 C解析 ∵V C -A ′B ′C ′=13V ABC -A ′B ′C ′=13,∴V C -AA ′B ′B =1-13=23.5.一平面截一球得到直径为6 cm 的圆面,球心到这个圆面的距离是4 cm ,则该球的体积是( ) A.100π3 cm 3B.208π3 cm 3C.500π3 cm 3D.4163π3cm 3答案 C解析 如图,根据题意, |OO 1|=4 cm ,|O 1A |=3 cm ,∴|OA |=R =|OO 1|2+|O 1A |2=5(cm), 故球的体积V =43πR 3=500π3(cm 3).故选C.6.一个正四棱柱的各个顶点都在一个半径为2 cm 的球面上,如果正四棱柱的底面边长为2 cm ,那么该棱柱的表面积为( ) A .(2+42) cm 2 B .(4+82) cm 2 C .(8+162) cm 2 D .(16+322) cm 2答案 C解析 ∵一个正四棱柱的各个顶点都在一个半径为2 cm 的球面上,正四棱柱的底面边长为2 cm ,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16-8=22,∴该棱柱的表面积为2×22+4×2×22=8+162,故选C.7.如图,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.23πB.43πC.53π D .2π答案 C解析由题意,旋转而成的几何体是圆柱,挖去一个圆锥(如图),该几何体的体积为π×12×2-13×π×12×1=53π.8.一个表面积为36π的球外切于一圆柱,则圆柱的表面积为()A.45π B.27π C.36π D.54π答案 D解析因为球的表面积为36π,所以球的半径为3,因为该球外切于圆柱,所以圆柱的底面半径为3,高为6,所以圆柱的表面积S=2π×32+2π×3×6=54π.二、填空题9.如图,三棱柱A1B1C1-ABC中,已知D,E,F分别为AB,AC,AA1的中点,设三棱锥A -FED的体积为V1,三棱柱A1B1C1-ABC的体积为V2,则V1∶V2的值为________.答案124解析设三棱柱的高为h,∵F是AA1的中点,则三棱锥F-ADE的高为h2,∵D,E分别是AB,AC的中点,∴S△ADE=14S△ABC,∵V1=13S△ADE·h2,V2=S△ABC·h,∴V1V2=16S△ADE·hS△ABC·h=124.10.圆锥的侧面展开图为扇形,若其弧长为2π cm,半径为 2 cm,则该圆锥的体积为___ cm3. 答案π3解析∵圆锥的侧面展开图的弧长为2π cm,半径为 2 cm,故圆锥的底面周长为2π cm,母线长为 2 cm ,则圆锥的底面半径为1,高为1,则圆锥的体积V =13·π·12·1=π3.11.已知某几何体的三视图如图所示,其中正视图、侧视图均是由三角形与半圆构成,俯视图由圆与内接三角形构成,根据图中的数据可得此几何体的体积为________.答案2π6+16解析 由已知的三视图可知原几何体的上方是三棱锥,下方是半球,∴V =13×(12×1×1)×1+[43π(22)3]×12=16+2π6. 12.若一个四面体的四个面中,有两个面都是直角边长为1的等腰直角三角形,另两个面都是直角边长分别为1和2的直角三角形,则该四面体的外接球的表面积为________. 答案 3π解析 满足题意的四面体为如图所示的正方体中的三棱锥V -ABC ,所以VA =AB =BC =1,VB =AC =2,其外接球即为该正方体的外接球,故其半径为R =32, 所以该四面体外接球的表面积为4π×(32)2=3π. 三、解答题13.如图所示,半径为R 的半圆内的阴影部分是以直径AB 所在直线为轴,旋转一周得到的一几何体,求该几何体的表面积和体积.(其中∠BAC =30°)解 过C 作CO 1⊥AB 于点O 1,由已知得∠BCA =90°, ∵∠BAC =30°,AB =2R , ∴AC =3R ,BC =R ,CO 1=32R . ∴S 球=4πR 2,1圆锥侧AO S =π×32R ×3R =32πR 2, 1圆锥侧BO S =π×32R ×R =32πR 2,∴11几何体表球圆锥侧圆锥侧=++AO BO S S S S=4πR 2+32πR 2+32πR 2=11+32πR 2.又∵V 球=43πR 3,1圆锥AO V =13·AO 1·π·CO 21=14πR 2·AO 1, 1圆锥BO V =13·BO 1·π·CO 21=14πR 2·BO 1, ∴V 几何体=V 球-()11圆锥圆锥+AO BO V V =56πR 3.四、探究与拓展14.圆柱形容器内盛有高度为6 cm 的水,若放入三个相同的球(球的半径与圆柱的底面半径相同)后,水恰好淹没最上面的球,如图所示.则球的半径是( )A .1 cmB .2 cmC .3 cmD .4 cm答案 C解析 设球半径为r ,则由3V 球+V 水=V 柱,可得 3×43πr 3+πr 2×6=πr 2×6r ,解得r =3. 15.如图所示,已知某几何体的三视图如下(单位:cm).(1)画出这个几何体(不要求写画法); (2)求这个几何体的表面积及体积. 解 (1)这个几何体如图所示.(2)这个几何体可看成是正方体AC 1及直三棱柱B 1C 1Q -A 1D 1P 的组合体. 由P A 1=PD 1= 2 cm ,A 1D 1=AD =2 cm , 可得P A 1⊥PD 1.故所求几何体的表面积S =5×22+2×2×2+2×12×(2)2=22+42(cm 2),所求几何体的体积V =23+12×(2)2×2=10(cm 3).。
北师大版数学高一必修二 球的表面积和体积

节我们就来研究柱体、锥体、台体、球的体积和球的表面
目
开
积问题.
关
研一研·问题探究、课堂更高效
探究点一 柱、锥、台体的体积公式
问题 1 我们已经学习了正方体、长方体的体积计算公式,
它们的体积公式是什么?
答 V 正方体=a3,V 长方体=abc.
本 课
问题 2 取一摞纸张放在桌面上(如下图所示),并改变它们的
V 柱体=Sh—S′——=→S V 台体=13h(S+ SS′+S′)—S′——=→0 V 锥体=13Sh.
本 课
2.利用球的半径、球心到截面圆的距离、截面圆的半径可构成直角
时 栏
三角形,进行相关计算.
目 开
3.解决球与其他几何体的切接问题,通常先作截面,将球与几何体
关
的各量体现在平面图形中,再进行相关计算.
已知螺帽的底面六边形边长是 12 mm,高是
10 mm,内孔直径是 10 mm,这一堆螺帽约
有多少个(铁的密度是 7.8 g/cm3,π≈3.14)?
本 解 六角螺帽毛坯的体积是一个正六棱柱的体积和一个圆
课 时
柱的体积的差.
栏 目
因为
V
正六棱柱=6×12×12×(12×sin
60°)×10=3×122×
和体积.
本 解 过 C 点作 CD⊥AB,垂足为 D.△ABC 以 AB 所
课 时
在直线为轴旋转一周,所得到的旋转体是两个底面
栏 目 开 关
重合的圆锥,如图所示, 这两个圆锥高的和为 AB=5,底面半径 DC=ACA·BBC=152, 故 S 表=π·DC·(BC+AC)=854π.
V=13π·DC2·AD+13π·DC2·BD=13π·DC2·(AD+BD)=458π.
北师大数学必修二新素养应用案巩固提升:第一章2 柱锥台的体积 含解析

7.2柱、锥、台的体积柱、锥、台的体积公式几何体公式说明柱体V柱体=ShS为柱体的底面积,h为柱体的高锥体V锥体=13ShS为锥体的底面积,h为锥体的高台体V台体=13(S上+S下+S上·S下)×hS上、S下分别为台体的上、下底面积,h为台体的高1.判断正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)如果两个柱体的体积相等,则表面积相等.()(2)如果一个柱体和一个锥体的体积相等,则两几何体的底面积相同.()(3)锥体的体积是柱体体积的13.()(4)柱体、锥体、台体这些简单几何体的体积只与该几何体的底面积和高有关.()答案:(1)×(2)×(3)×(4)√2.已知有一个圆柱形水缸,其中底面半径为0.5 m,里面水高度为0.8 m,现在有一个不规则几何体放进水缸,并且完全浸入水中,水面上升到1.2 m,则此不规则几何体体积约为(精确到0.1,π取3.14)()A.0.4 m3B.0.2 m3C.0.3 m3D.0.8 m3解析:选C.由水面上升0.4 m得体积V=π·0.52×0.4=0.1π≈0.3(m3).3.圆台的上、下底面的面积分别为π,4π,侧面积是6π,这个圆台的体积是() A.23π3B.23πC.73π6D.73π3解析:选D.设上、下底面半径为r′,r,母线长为l,则⎩⎪⎨⎪⎧πr′2=π,πr2=4π,π(r′+r)·l=6π,所以⎩⎪⎨⎪⎧r′=1,r=2,l=2.圆台的高h =l 2-(r -r ′)2=3,所以V 圆台=13(π+π·4π+4π)·3=73π3.4.如图是一个几何体的三视图,若它的体积是33,则a =________.解析:由三视图可知几何体为一个直三棱柱,底面三角形中边长为2的边上的高为a , 则V =3×⎝⎛⎭⎫12×2×a =33, 所以a = 3. 答案: 3求不规则几何体的体积可通过对几何体分割,使每部分能够易求得其体积,也可将其“补”成规则几何体,使所求体积等于整体几何体的体积减去部分几何体的体积,这就是我们常说的割补法,是解决此类问题的常用方法,还要注意不同的割补方式会得到不同的几何体,做题时要仔细观察.柱体、锥体的体积如图,某几何体的主视图是平行四边形,左视图和俯视图都是矩形,求该几何体的体积.[解] 由三视图知,该几何体为平行六面体,由图知高h = 22-12= 3.底面积:S =3×3=9, 所以其体积V =9 3.在本例中,几何体的体积还可以怎样解?解:以▱A 1ABB 1所在平面为底面,变成一个直棱柱,由主视图及俯视图可得A 1E =3,S ▱A 1ABB 1=33,V 柱=33×3=9 3.求柱体、锥体体积常用的方法(1)公式法:直接代入公式求解.(2)等积法:如四面体的任何一个面都可以作为底面,只需选用底面积和高都易求的形式即可.(3)补体法:将几何体补成易求解的几何体,如棱锥补成棱柱、三棱柱补成四棱柱等. (4)分割法:将几何体分割成易求解的几部分,分别求体积.1.(1)一个六棱锥的体积为23,其底面是边长为2的正六边形,侧棱长都相等,则该六棱锥的侧面积为________.(2)如图所示,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为a ,过顶点B ,D ,A 1截下一个三棱锥. ①求剩余部分的体积;②求三棱锥A -A 1BD 的体积及高.解:(1)设正六棱锥的高为h ,侧面的斜高为h ′. 由题意,得13×6×12×2×3×h =23,所以h =1, 所以斜高h ′=12+(3)2=2,所以S 侧=6×12×2×2=12.故填12.(2)①V 三棱锥A 1ABD =13S △ABD ·A 1A=13×12·AB ·AD ·A 1A =16a 3. 故剩余部分的体积V =V 正方体-V 三棱锥A 1-ABD =a 3-16a 3=56a 3. ②V 三棱锥A 1-ABD =V 三棱锥A 1-ABD=16a 3. 设三棱锥A -A 1BD 的高为h , 则V 三棱锥A 1-ABD =13·S △A 1BD·h =13×12×32(2a )2h =36a 2h , 故36a 2h =16a 3,解得h =33a . 台体的体积设圆台的高为3,其轴截面(过圆台轴的截面)如图所示,母线A 1A 与底面圆的直径AB 的夹角为60°,在轴截面中A 1B ⊥A 1A ,求圆台的体积V .[解] 设AB的中点为O ,连接A 1O ,作A 1D ⊥AB ,易知A 1D =3, 因A 1B ⊥A 1A ,则在Rt △A 1AB 中,A 1O =12AB =AO .又因∠A 1AB =60°,所以△A 1AO 为等边三角形. 所以在△A 1AO 中A 1D =32AO =3,得AO =2 3.设圆台的上、下底面半径分别为r ,R . 所以R =AO =23,r =12A 1B 1=12OB =12AO =DO = 3. 由V =13π×3×(12+23×3+3)=π×(12+6+3)=21π.故圆台体积为21π.(1)求台体的体积,其关键在于求高,一般地,把高放在直角梯形中求解.(2)“还台为锥”是一种求解台体的重要思想.借助相似等手段以及相关知识求解.2.(1)已知正六棱台的上、下底面边长分别为2和4,高为2,则其体积为________.(2)正四棱台的侧棱长为3 cm ,两底面边长分别为1 cm 和5 cm ,求体积.解:(1)由题意可得六棱台上、下底面的面积分别为S 上=63,S 下=243,高h =2,所以V 六棱台=13h (S 上+S 下+S 上·S 下)=13×2×(63+243+123)=28 3.故填28 3.(2)正四棱台ABCD -A 1B 1C 1D 1中,O 1、O 分别是两底面的中心.因为A 1C 1=2,AC =52,所以A 1O 1=22,AO =522, 所以O 1O =32-⎝⎛⎭⎫522-222=1,V =13×1×(12+52+12×52)=13(1+25+5)=313(cm 3). 组合体的体积如图所示,已知等腰梯形ABCD 的上底AD =2 cm ,下底BC =10 cm ,底角∠ABC =60°,现绕腰AB 旋转一周,求所得的旋转体的体积.[解] 过D 作DE ⊥AB 于E ,过C 作CF ⊥AB 于F ,Rt △BCF 绕AB 旋转一周形成以CF 为底面半径,BC 为母线长的圆锥;直角梯形CFED 绕AB 旋转一周形成圆台;直角三角形ADE 绕AB 旋转一周形成圆锥,那么梯形ABCD 绕AB 旋转一周所得的几何体是以CF 为底面半径的圆锥和圆台,挖去以A 为顶点、以DE 为底面半径的圆锥的组合体.因为AD =2,BC =10,∠ABC =60°, 所以在Rt △BCF 中,BF =5,FC =5 3. 因为AD ∥BC ,所以∠DAE =∠ABC =60°, 所以在Rt △ADE 中,DE =3,AE =1. 又在等腰梯形ABCD 中可求AB =8,所以AF =AB -BF =8-5=3,EF =AE +AF =4, 所以旋转后所得几何体的体积为V =13π·BF ·FC 2+13π·EF ·(DE 2+FC 2+DE ·FC )-13π·AE ·DE 2=13π·5·(53)2+13π·4·[(3)2+(53)2+3·5 3 ]-13π·1·(3)2=248π(cm 3), 故所得的旋转体的体积为248π cm 3.解组合体的体积的步骤第一步:弄清组合体的构成;第二步:求出各部分简单几何体的体积;第三步:把第二步解出的体积相加或者相减,得组合体的体积.3.(1)一个几何体的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积为________m 3.(2)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是________.解析:(1)此几何体是由一个长为3,宽为2,高为1的长方体与底面直径为2,高为3的圆锥组合而成的,故V=V长方体+V圆锥=3×2×1+1π×12×3=(6+π)m3.3(2)圆柱的底面半径为2,母线长为4,其体积V1=Sh=π×22×4=16π;被挖去一个底面是边长为2的正方形,侧棱长为4的长方体,其体积V2=22×4=16.故该几何体的体积是V=V1-V2=16π-16.答案:(1)6+π(2)16π-16规范解答几何体体积求解(本题满分12分)如图,一个高为H的三棱柱形容器中盛有水,若侧面AA1B1B 水平放置时,液面恰好分别过AC,BC,A1C1,B1C1的中点E,F,E1,F1.当底面ABC水平放置时,液面高为多少?[解]当侧面AA1B1B水平放置时,水的体积V等于四棱柱ABFE-A1B1F1E1的体积,V=V四棱柱=S梯形ABFE·H. (4分)当底面ABC水平放置时,设水面高为h,则水的体积V=S△ABC·h. (6分)因为E,F分别为AC,BC的中点,所以S△CEF=14S△ABC,所以S梯形ABFE=34S△ABC. (9分)由S梯形ABFE·H=S△ABC·h,即34S△ABC ·H=S△ABC·h,得h=34H,(11分)故当底面ABC水平放置时,液面高为34H.(12分)失分点,此处易误认为是棱台导致解错.明确相似三角形的面积与对应边的关系,易错点.解题步骤要完整,此结论易漏掉.在求几何体的条件时,确定几何体的特征至关重要,尤其是不熟悉的放置位置时,更要准确把握几何体的类型.在研究两个几何体的体积、表面积的关系时,充分利用平面几何中面积或线段的比例,可以大大简化运算,降低出错率.1.圆锥底面半径为3,母线长为5,则这个圆锥的体积为()A.36πB.18πC.45πD.12π解析:选D.设圆锥的高为h,则h=52-32=4,故圆锥体积V=13πr2h=13π×32×4=12π.2.已知一个圆柱的底面直径和母线长均为4,则该圆柱的体积为()A.2πB.4πC.8πD.16π解析:选D.由已知得圆柱的底面半径为2,高为4,故其体积为π×22×4=16π.3.如图所示,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,E ,F 分别是AB ,AC 的中点,设三棱柱ABC -A 1B 1C 1的体积为V ,那么三棱台AEF -A 1B 1C 1的体积为________(用V 表示).解析:设△ABC 的面积为S ,则S △AEF =14S ,所以V 台=13⎝⎛⎭⎫S +S ·14S +14S ·h =13×74Sh =712V . 答案:712V4.如图,一个底面直径为20 cm 的装有一部分水的圆柱形玻璃杯,水中放着一个底面直径为6 cm ,高为20 cm 的一个圆锥形铅锤,当铅锤从水中取出后,杯里的水将下降几厘米?(π≈3.14)解:设水面下降的高度为x cm ,因为圆锥形铅锤的体积为13×π×⎝⎛⎭⎫622×20=60π(cm 3),小圆柱的体积为π×(20÷2)2×x =100πx (cm 3).所以60π=100πx ,解得x =0.6(cm).则铅锤取出后,杯中水面下降了0.6 cm., [学生用书P107(单独成册)])[A 基础达标]1.若一个圆锥的轴截面(过圆锥顶点和底面直径的截面)是等边三角形,其面积为3,则这个圆锥的体积为( )A .3πB .33π C.3πD .32π 解析:选B.设圆锥的底面半径为R ,依题意知该圆锥的高即轴截面的高h =32·2R =3R ,所以12·2R ·3R =3,解得R =1.所以V =13×π×12×3=33π.2.将两个棱长为10 cm 的正方体铜块熔化后铸成底面边长为5 cm 的正四棱柱,则该四棱柱的高为( )A .8 cmB .80 cmC .40 cmD .165cm解析:选B.设正四棱柱的高为h cm ,依题意得5×5×h =2×103,解得h =80(cm). 3.一个棱锥的三视图如图所示,则它的体积为( )A.12 B .32C .1D .13解析:选A.由三视图可知该几何体为四棱锥,棱锥的体积V =13×⎝ ⎛⎭⎪⎫1+22×1×1=12. 4.正三棱柱的侧面展开图是边长为2和4的矩形,则该正三棱柱的体积是( ) A.839B .439C.239D .439或839解析:选D.当2为正三棱柱的底面周长时,正三棱柱底面三角形的边长a =23,底面面积S =34a 2=39,正三棱柱的高h =4,所以正三棱柱的体积V =Sh =439;当4为正三棱柱的底面周长时,正三棱柱底面三角形的边长a ′=43,底面面积S ′=34a ′2=439,正三棱柱的高h ′=2,所以正三棱柱的体积V ′=S ′h ′=839.所以正三棱柱的体积为439或839.5.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A .8-2πB .8-πC .8-π2D .8-π4解析:选B.这是一个正方体切掉两个14圆柱后得到的几何体,如图,几何体的高为2,V=23-14×π×12×2×2=8-π.故选B.6.一个长方体的三个面的面积分别是2,3,6,则这个长方体的体积为________. 解析:设长方体的棱长分别为a ,b ,c ,则⎩⎪⎨⎪⎧ab =2,ac =3,bc =6,三式相乘可知(abc )2=6,所以长方体的体积V =abc = 6.答案: 67.如图是一个几何体的三视图,其中主视图和左视图都是一个两底长分别为2和4,腰长为2的等腰梯形,则该几何体的体积是________.解析:由三视图可知此几何体为一圆台,上底半径为2,下底半径为1,不难求出此圆台的高,如图,h =(2)2-12=1,故体积V =13π·(22+2×1+12)×1=7π3.答案:7π38.若圆柱的高扩大为原来的4倍,底面半径不变,则圆柱的体积扩大为原来的__________倍;若圆柱的高不变,底面半径扩大为原来的4倍,则圆柱的体积扩大为原来的________倍.解析:圆柱的体积公式为V圆柱=πr 2h ,底面半径不变,高扩大为原来的4倍时,其体积也变为原来的4倍;高不变,底面半径扩大为原来的4倍时,其体积变为原来的42=16倍.答案:4 169.四边形ABCD 中,A (0,0),B (1,0),C (2,1),D (0,3),将四边形绕y 轴旋转一周,求所得旋转体的体积.解:因为C (2,1),D (0,3),所以圆锥的底面半径r =2,高h =2. 所以V 圆锥=13πr 2h =13π×22×2=83π.因为B (1,0),C (2,1),所以圆台的两个底面半径R =2,R ′=1, 高h ′=1.所以V 圆台=13πh ′(R 2+R ′2+RR ′)=13π×1×(22+12+2×1)=73π, 所以V =V 圆锥+V 圆台=5π. 10.一几何体的三视图如图: (1)画出它的直观图;(2)求该几何体的体积.解:(1)其直观图如下.(2)这个几何体是一个三棱锥.由三视图知:AC=5 cm,作BD⊥AC于D,则BD=125cm,得S底=5×125×12=6(cm2),高h=6 cm,得V=13×6×6=12(cm3).[B能力提升]11.已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为()A.2πB.3πC .5πD .7π解析:选B.由三视图可知,此几何体是底面半径为1,高为4的圆柱被从母线的中点处截去了圆柱的14,根据对称性,可补全此圆柱如图,故体积V =34×π×12×4=3π. 12.一个圆锥形容器和一个圆柱形容器,它们的轴截面尺寸如图所示,两容器内所盛液体的体积正好相等,且液面高度h 正好相同,则h =________.解析:设圆锥形容器的液面的半径为R ,则液体的体积为13πR 2h ,圆柱形容器内的液体体积为π⎝⎛⎭⎫a 22h . 根据题意,有13πR 2h =π⎝⎛⎭⎫a 22h ,解得R =32a .再根据圆锥形容器的轴截面与内盛液体轴截面是相似三角形,得32a a =ha ,所以h =32a . 答案:32a 13.如图所示,已知三棱柱ABC -A ′B ′C ′,侧面B ′BCC ′的面积是S ,点A ′到侧面B ′BCC ′的距离是a ,求证:三棱柱ABC -A ′B ′C ′的体积V =12Sa .证明:法一:如图所示,连接A ′B ,A ′C ,这样就把三棱柱分割成了两个棱锥.显然三棱锥A ′ABC 的体积是13V ,而四棱锥A ′BCC ′B ′的体积为13Sa ,故有13V +13Sa =V ,所以三棱柱ABC -A ′B ′C ′的体积V =12Sa .法二:如图所示,将三棱柱ABC -A ′B ′C ′补成一个四棱柱ACBD -A ′C ′B ′D ′,其中AC ∥BD ,AD ∥BC ,即ACBD 为一个平行四边形,显然三棱柱ABD A ′B ′D ′的体积与原三棱柱ABC -A ′B ′C ′的体积相等.因为四棱柱ACBD -A ′C ′B ′D ′以BCC ′B ′为底面,高为点A ′到面BCC ′B ′的距离,所以补形后的四棱柱的体积为Sa ,于是三棱柱ABC -A ′B ′C ′的体积V =12Sa .14.(选做题)如图,有个水平放置的圆台形容器,上、下底面半径分别为2分米、4分米,高为5分米,现以每秒3立方分米的速度往容器里面注水,当水面的高度为3分米时,求所用的时间.(精确到0.01秒)解:如图,设水面的半径为r 分米,则EH =(r -2)分米,BG =2分米,在△ABG 中,因为EH ∥BG , 所以AH AG =EH BG .因为AH =2分米,所以25=r -22.所以r =145(分米).所以当水面的高度为3分米时,容器中水的体积为 V 水=13π·3⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫1452+145×4+42=876π25(立方分米). 所以所用的时间为876π253=292π25≈36.69(秒).所以所用的时间约为36.69秒.。
7.2柱锥台的体积

一、棱柱和圆柱的体积 底面积相等,高也相等的柱体的体积也相等。
V柱体= sh
h
S
S
h
S
4
二、棱锥和圆锥的体积
D1 A11
D
C11 B11
C
A
B
正方体(边长为a)
请大家猜想下: 棱锥的体积公式是什么?
5
定理︰如果一个锥体(棱锥、圆锥)的底面 积是S,高是h,那么它的体积是:
1 V锥体 3 Sh
A
D
S上
C
B
h
D
S下 C
B
10
习题1、某自来水厂要制作一个无盖长方体水箱,所 用材料的形状是矩形板,制作方案如图,求水箱的容 积. (课本P47练习1,柱体体积公式应用)
补
割割 10
5
补
555
5
10 10
10
解: V Sh=(1010)5=500
11
习题2、某小区修建一个圆台形的花台,它的两底面半
180 180 2
圆锥筒的底面周长: c 2 r a ,
a
解得,圆锥筒的底面半径:
r
2
a
.
4
a h
所以,圆锥筒的高: h 圆锥筒的体积:
a2
a
2
4
15a .
4
r
V
1 3
Sh
1 r2
3
h
1
3
Байду номын сангаас
a 4
2
15a 4
15 a3
V1 :V2 7 : 5
D
7.2简单几何体的体积

4 3 V球 R 3
例题讲解
例1:埃及胡夫金字塔大约建于公元前 2580年,其形状为正四棱锥,金字塔的 高146.6m,底面边长230.4m,问这座 金字塔的侧面积和体积各是多少? A 分析:关键求出侧面上 的斜高
B
C
课堂练习 练习1 :一个正三棱锥的底面边长是6,侧
棱长是 15,求其体积。 练习2 :圆台的高为12,母线长为13, 两底面半径的比为8:3,则体积为( )
棱柱
圆柱
棱锥 圆锥 棱台
圆台
算公式之间的关系。
知识探究(一):柱体、锥体、台体的体积公式
h r
V柱体=Sh
S为柱体的底面积,h为柱体的高
h
h
r
h
1 V锥体= Sh 3
S为锥体的底面积,h为锥体的高
1 V (S S 2 S S )h 2 1 13 V圆台 h ( S h S S S )h (r rR R ) 3 R 3 S上、S下分别为台体的上、下底
h 6
15
课堂小结
1、计算柱、锥、台体的体积的难点是求高;
2、在几何体中寻找可以求出高,半径等元 素的直角三角形或等腰、直角梯形等,也 有很多时候把台变锥,用相似解决问题.
行为懒惰穷一代, 思维懒惰穷三代!
作业布置
习题1-7 A组 第 题 B组 第 题
第 题
台体 上 下 上 下
r
面面积,h为高. ) (r、R分别为圆台上底、下底半径
知识探究(一):柱体、锥体、台体的体积公式
柱、锥、台体积公式间的关系 V锥体= Sh S上=0
S上=S下
V柱体=Sh
知识探究(二):球的表面积和体积
球表面积公式
柱体、锥体、台体的表面积和体积

柱体的体积公式
柱体的体积可以通过以下公式计算:
体积 = 底面积 × 高度 底面积 = πr² 其中,r 是底面半径,h 是高度。
锥体的定义和特征
• 锥体由一个圆锥面和一个尖顶组成。 • 锥体的高度是尖顶到底面的垂直距离。
锥体的表面积公式
柱体、锥体、台体的表面 积和体积
通过学习柱体、锥体和台体的表面积和体积公式,你将能够理解它们的定义、 特征以及在日常生活和建筑中的应用。
柱体的定义和特征
• 柱体由两个平行的圆面以及它们之间的侧面组成。 • 柱体的高度是两个平行圆面之间的垂直距离。
柱体的表面积公式
柱体的表面积可以通过以下公式计算:
锥体的表面积可以通过以下公式计算: 总表面积 = πr² + πrl 其中,r 是底面半径,l 是斜高。
锥体的体积公式
锥体的体积可以通过以下公式计算:
体积 = 1/3 × 底面积 × 高度 底面积 = πr² 其中,r 是底面半径,h由两个平行的圆面和它们之间的侧面组成。 • 底面和顶面是平行的,而侧面是梯形形状。
柱体台体锥体的面积与体积公式

柱体台体锥体的面积与体积公式柱体、台体和锥体是几何学中的常见立体图形,它们具有不同的形状和特点。
在几何学中,我们经常需要计算柱体、台体和锥体的面积和体积,以便解决各种实际问题。
下面将分别介绍柱体、台体和锥体的面积和体积公式。
一、柱体的面积和体积公式柱体是一种由两个平行且相等的圆面和一个侧面组成的立体图形。
柱体的底面是一个圆,侧面是一个矩形,顶面也是一个圆。
柱体的面积包括底面积、侧面积和全面积,而体积则是底面积乘以柱体的高。
1. 柱体的底面积公式柱体的底面积公式很简单,即底面的面积公式,也就是圆的面积公式。
设柱体的底面半径为r,则柱体的底面积为πr²,其中π是一个常数,约等于3.14。
2. 柱体的侧面积公式柱体的侧面积是一个矩形的面积,可以通过计算矩形的周长乘以柱体的高得到。
设柱体的底面半径为r,柱体的高为h,则柱体的侧面积为2πrh。
柱体的全面积包括底面积和侧面积,可以通过将底面积和侧面积相加得到。
柱体的全面积公式为2πr² + 2πrh。
4. 柱体的体积公式柱体的体积是底面积乘以柱体的高,可以通过将底面积乘以柱体的高得到。
柱体的体积公式为πr²h。
二、台体的面积和体积公式台体是一种由两个平行且相等的椭圆面、一个矩形面和两个梯形面组成的立体图形。
台体的底面和顶面都是椭圆,侧面是一个矩形,而底面和顶面之间的面是两个梯形。
台体的面积包括底面积、顶面积、侧面积和全面积,而体积则是底面积乘以台体的高。
1. 台体的底面积公式台体的底面积是一个椭圆的面积,可以通过计算椭圆的面积公式得到。
设台体的底面长轴为a,短轴为b,则台体的底面积为πab。
2. 台体的顶面积公式台体的顶面积也是一个椭圆的面积,可以通过计算椭圆的面积公式得到。
设台体的顶面长轴为A,短轴为B,则台体的顶面积为πAB。
台体的侧面积是一个矩形和两个梯形的面积之和,可以通过计算矩形和梯形的面积公式得到。
设台体的底面长轴为a,顶面长轴为A,底面短轴为b,顶面短轴为B,台体的高为h,则台体的侧面积为2(a+b)h。
柱、锥、台的体积详解

4、已知圆锥的底面面积为16π,它的母线 长为5,则这个圆锥的体积为_________。 5、正棱台的两个底面面积分别是121cm2 和81cm2的正方形,正棱台的侧棱长 为2cm,这个棱台的体积为________。
如图,在多面体 ABCDEF 中,已知 ABCD 是边长为 1 的 正 方 形 , 且 ADE 、BCF 均 为 正 三 角 形 , EF∥AB,EF=2,则该多面体的体积为( A )
a 3
3
割补法
台体的体积
上下底面积分别是s/,s,高是h,则 1 V台体= h(s + ss' + s') 3
x s/
s/ s
h
s
台体
x xh
x
s' s
S
'
x
h
h s' s s'
S
1 1 1 ' 1 1 ' V台 S(h x) S x Sh Sx S x 3 3 3 3 3
已知A、B是三棱柱上底面两边的中点, 如图截面ABCD将三棱柱分为两部分,求 这两部分的体积比。
E A V1
B
V2 C
设△ABE的面积为S
1 V1 h( S S 4S 4S ) 3
7 Sh 3
7 5 V2 4Sh Sh Sh 3 3
D
V1 : V2 7 : 5
1 1 = S x h S x 3 3
棱台(圆台)的体积公式:
其中 S , S 分别为上、下底面面积,h为圆台 (棱台)的高.
1 V ( S S S S )h 3
例.圆台的上下底半径分别是10cm和20cm,它的 侧面展开图的扇环的圆心角是180°,那么圆台 的体积是多少? (结果中保留π)
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7.2柱体、锥体、台体的体积
高一数学 编写人 李飞 审核人
班级_____ 姓名__________ 学号__________ 组号__________ 学习目标
(1)通过对柱、锥、台体的研究,掌握柱、锥、台的体积的求法。
(2)能运用公式求解,柱体、锥体和台体的体积,并且熟悉台体与术体和锥体之间的转换
关系。
(3)培养学生空间想象能力和思维能力
学习重点::柱体、锥体、台体的体积计算
学习难点:简单组合体的体积计算
第一部分 自主学习
【预习与思考】。
1.以前学过特殊的棱柱——正方体、长方体以及圆柱的体积公式,它们的体积公式可以统一为:
一般柱体积也是:-------------------------------------------
注:通过学习柱体的体积公式,试分析公式中的h ,对于棱柱来说是否就是棱柱的长度?
2.
椎体的体积公式:-------------------------------------------。
注:由1V Sh 3
=锥体,那么三棱锥的任何一个面都可以作底面吗?
3. 台体的体积公式------------------------------------------------
其中S 上,S 下_________________________________)
注:柱体,锥体,台体的体积公式是适用于特殊的柱体,锥体,台体,还是
适用于一般的柱体,锥体和台体?
Sh V =(S 为底面面积,h 为高).
二.合作探究与展示
探究一:一个长方体的相交于一个顶点的三个面的面积分别是2、3、6,则长方体的体积是.探究二:课本例4
探究三:已知一正四棱台的上底边长为4cm,下底边长为8cm,高为3cm,求其
体积。
探究四:在边长为a的正方形中,剪下一个扇形和一个圆,分别作为圆锥的侧面和底面,求所围成的圆锥的体积.
三.课堂检测
1.有一堆规格相同的铁制(铁的密度是7.8g\cm3)六角螺帽共重5.8kg,已知底面是正六边形,边长为12mm,内孔直径为10mm,高为10mm,问这堆螺帽大约有多少个(取3.14)?
2.做课本46页练习1、2于导学案
【学后收获】。