空间几何体的表面积及体积公式大全

空间几何体的表面积与体积公式大全 一、 全（表）面积（含侧面积） 1、 柱体 ① 棱柱 ② (

③ 圆柱 2、 锥体

① 棱锥：hcS‘底棱锥侧21 ② 圆锥：lcS底圆锥侧21 3、 台体 ① ！ ② 棱台：hccS)(21‘下底上底棱台侧 ③ 圆台：lccS)(21下底上底棱台侧

4、 球体 ① ; ② 球：rS24球 ③ 球冠：略

④ 球缺：略 二、 体积 1、 柱体 ① 棱柱 ② 圆柱 2、 锥体 ① 棱锥 ② 圆锥

h' S上 S

上

l

S下

S

下

hcS

侧 SSS

侧底全2

SSS侧底全

SSSS下侧上全

# hSV

柱

hSV3

1

柱

h S h

S

h S h S

h S h

S

h S h S ~ 3、 台体 ① 棱台 ② 圆台 4、 球体 ① 球：rV334球 ② 球冠：略 ③ 球缺：略 说明：棱锥、棱台计算侧面积时使用侧面的斜高h'计算；而圆锥、圆台的侧面积计算时使用母线l计算。 三、 拓展提高 1、 祖暅原理：（祖暅：祖冲之的儿子） ] 夹在两个平行平面间的两个几何体，如果它们在任意高度上的平行截

面面积都相等，那么这两个几何体的体积相等。 最早推导出球体体积的祖冲之父子便是运用这个原理实现的。 2、 阿基米德原理：（圆柱容球） 圆柱容球原理：在一个高和底面直径都是r2的圆柱形容器内装一个最大的球体，则该球体的全面积等于圆柱的侧面积，体积等于圆柱体积的32。

)(3122rrrrhV下下上上圆台



￥ )(31SSSShV下下上上台 h h'

S上 S

上

l

S下

S

下 ￥ 分析：圆柱体积：rrhSV

r3222)(

圆柱

圆柱侧面积：rhcSrr242)2(圆柱侧

因此：球体体积：rrV3334232球 球体表面积：rS24球 通过上述分析，我们可以得到一个很重要的关系（如图）

+ = ！ 即底面直径和高相等的圆柱体积等于与它等底等高的圆锥与同直径的球体积之和 3、 台体体积公式 公式： )(31SSSShV下下上上台 证明：如图过台体的上下两底面中心连线的纵切面为梯形ABCD。 延长两侧棱相交于一点P。 设台体上底面积为S上，下底面积为S下 高为h。 易知：PDC∽PAB，设hPE1， 则hhPF1

E

F A B

" C

D

P 由相似三角形的性质得：PFPEABCD 即：hhhSS11下上(相似比等于面积比的算术平方根)

整理得：SShSh上下上1 ' 又因为台体的体积=大锥体体积—小锥体体积

∴hSSShhShhSV下上下上下台）（31)(313131111

代入：SShSh上下上1得：hSSSSShSV下上下上下上台31)(31 即：)(3131)(31SSSShhSSShSV下下上上下上下上台

∴)(31SSSShV下下上上台 4、 球体体积公式推导 分析：将半球平行分成相同高度的若干层（层n），n越大，每一层越近似于圆柱，n时，每一层都可以看作是一个圆柱。这些圆柱的高为nr，则： 每个圆柱的体积hSVii=nrri2 半球的体积等于这些圆柱的体积之和。

]1[)0()0(222221nrrnrr ]1[)1()1(222222nrrnrr ]1[)2()2(222223nrrnrr ……

& r2

r1 o ]1[)1()1(22222nnrrnnrrn ∴半球体积为：)......(22221rrrVVnnnr半球 ； =]}......[1{)1()1()0(2222nnnnrnnr

=]......[222223)1(210nnrnn

=]6)12)(1(1[])12()1(61[2323nrnrnnnnnnn ]6)12)(11(1[3nnr 当n时，01n

∴V半球rrrnn33332)6211(]6)12)(11(1[ ∴球体积为：rV334球 5、 球体表面积公式推导 分析：球体可以切割成若干（个n）近似棱锥，当n时，这些棱锥的高为球体半径，底面积为球面面积的n1，则每一个棱锥的体积rSVn球1311，则所有的小棱锥体积之和为球体体积。即有：rrSnn33431球 ∴rS24球 }

6、 正六面体（正方体）与正四面体 球Sn

1

o（1） 体积关系 如图：正方体切下四个三棱锥后， 剩下的部分为正四面体 设正方体棱长为a， 则其体积为：aV3正方体 < 四个角上切下的每一个三棱锥体积为：

aaahSV3261)21(313

1

三棱锥

中间剩下的正四面体的体积为：

aaaahSV3222

31]60sin21[3131

)32232()2()2(

正三棱锥

这样一个正方体可以分成四个三棱锥与中间一个正四面体 即：aaa33331461 （2） 外接球 正方体与其体内最大的正四面体有相同的外接球。（理由：过不共面的四点确定一个球。）正方体与其体内最大的正面体有四个公共顶点。所以它们共球。 回顾：① 两点定线 ② 三点定面 ③ 三点定圆 ④ 四点定球 如图： (a)正方体的体对角线=球直径 · (b)正四面体的外接球半径=43高

(c)正四面体的棱长=正方体棱长2 (d)正方体体积：正四面体体积=3：1 (e)正方体外接球半径与 正四面体外接球半径相等 （3） 正方体的内切球与正四面体的关系

（a） } （b） 正方体内切球直径=正方体棱长 （c） 正方体内切球与正四面体的四条棱相切。

（d） 与正四面体四条棱相切的球半径=正方体棱长的一半 （e） 设正四面体棱长为a，则与其棱都相切的球半径为r1

有：aar422211 7、 利用祖暅原理推导球体体积。 构造一个几何体，使其截面与半球截面处处相等，根据祖暅原理可得两物体体积相等。 证明：作如下构造：在底面半径和高都是r的圆柱内挖去一个与圆柱等底等高的圆锥。如图：

h R r1球

: h

r1锥 在半球和挖去圆锥后的组合体的相同截面上作研究，设圆柱和半球底面半径均为R，截面高度均为h，倒圆锥的截面半径为r1锥，半球截面半径为r1球，

则：挖去圆锥后的组合体的截面为：rRS2121锥 ] 半球截面面积为：rS

2

12球

∵倒圆锥的底面半径与高相等，由相似三角形易得：hr1锥 在半球内，由勾股定理易得：hRr221球 ∴hRS221 hRS222 即：SS21，也就是说：半球与挖去倒圆锥后有圆柱在相同的高度上有相同的截面。 由祖暅原理可得：VV21 所以半球体积：RRRVShShSh3232323231半球 即，球体体积：RRV3334322球 8、 正方体与球 （1） 正方体的内切球 ?

正方体的棱长a球体的直径d aV3

正方体 adrV333

61343

4)2(



球

：正方体V :6V球

（2） 正方体的外接球

正方体的体对角线a3球体的直径d