弧长的公式、扇形面积公式、圆锥、圆柱、弓形面公式及其应用、四棱台体积公式

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2020年12月06日 08:54
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2020年12月6日发(作者:司徒兆光)


【本讲教育信息】


一. 教学内容:
弧长及扇形的面积
圆锥的侧面积

二. 教学要求
1、了解弧长计算公式及扇形面积计算公式,并会运用公式解决具体问题。
2、了解圆锥的侧面积公式,并会应用公式解决问题。

三. 重点及难点
重点:
1、弧长的公式、扇形面积公式及其应用。
2、圆锥的侧面积展开图及圆锥的侧面积、全面积的计算。
难点:
1、弧长公式、扇形面积公式的推导。
2、圆锥的侧面积、全面积的计算。

[知识要点]
知识点1、弧长公式
因为360°的圆心角所对的弧长就是圆周长C =2R,所以1°的圆心角所对的弧长是
,于是可得半径为R的圆中,n°的圆心角所对的弧长l的计算 公式:,
说明:(1)在弧长公式中,n表示1°的圆心角的倍数,n和180都不带单位“度”,< br>例如,圆的半径R=10,计算20°的圆心角所对的弧长l时,不要错写成
(2)在弧长公式中 ,已知l,n,R中的任意两个量,都可以求出第三个量。


知识点2、扇形的面积
如图所示,阴影部分的面积就是半径为R,圆心角为n°的扇形面积, 显然扇形的面积
是它所在圆的面积的一部分,因为圆心角是360°的扇形面积等于圆面积
为1 °的扇形面积是
又因为扇形的弧长
的另一个计算公式:
,由此得圆心角为n°的扇形面 积的计算公式是
,扇形面积

,所以圆心角

,所以又得到扇形面积


知识点3、弓形的面积
(1)弓形的定义:由弦及其所对的弧(包括劣弧、优弧、半圆)组成的图形叫做弓形。
(2)弓形的周长=弦长+弧长


(3)弓形的面积
如图所示,每个 圆中的阴影部分的面积都是一个弓形的面积,从图中可以看出,只要把
扇形OAmB的面积和△AOB的 面积计算出来,就可以得到弓形AmB的面积。
当弓形所含的弧是劣弧时,如图1所示,
当弓形所含的弧是优弧时,如图2所示,



当弓形所含的弧是半圆时,如图3所示,
例:如图所示,⊙O的半径为2,∠ABC=45°,则图中阴影部分的面积是 ( )
(结果用表示)

分析:由图可知由圆周角定理可知∠ABC=
∠AOC =2∠ABC=90°,所以△OAC是直角三角形,所以

所以
注意:(1)圆周长、弧长、圆面积、扇形面积的计算公式。



圆周长



弧长 圆面积 扇形面积
∠AOC,所以


(2)扇形与弓形的联系与区别
(2)扇形与弓形的联系与区别






知识点4、圆锥的侧面积





圆锥的侧面展开图是一个扇形,如图所示,设圆锥的母线长为l,底面圆的半径为r,
那么这个扇形的半径为l,扇形的弧长为2
面积
,圆锥的侧面积,圆锥的全

说明:(1)圆锥的侧面积与底面积之和称为圆锥的全面积。
(2)研究有关圆锥的侧面积和 全面积的计算问题,关键是理解圆锥的侧面积公式,并
明确圆锥全面积与侧面积之间的关系。

或知识点4、

如果用r来表示底面半径,l表示圆锥的母线,n°表示圆锥侧面扇 形的圆心角
的度数,则底面周长为2πr,所以扇形的弧线长度也为2πr,而弧线长度(扇形
所占圆周长)就等于n°/360°.扇形所占圆是以以母线l为半径的,所以它的
周长为2πr,得出

n/360 = 2πr/2πl = r/l

r/ l就是弧线长度 与扇形所占圆周长之比,也就是扇形与扇形所占圆的面积之
比。所以,只需求出扇形所占圆的面积再乘以 r/l便可以得出扇形的面积。而
扇形所占圆的面积为πl2,即可得出:


S侧 = πl2×r/l

= πrl

向前再推一步,又得出扇形面积的计算公式:

S侧 =πrl

=12×2πr×l

= 12×底面弧线长× 母线长

由此推导出圆锥侧面扇形面积等于πrl ,等于3.14乘以底面半径再乘以母
线即可。圆锥的表面积为侧面积加底面积,又为:

S表 = S侧+S底

=πrl+πr2



=πrl+πr×r

=πr(l+r)





知识点5、圆柱的侧面积
圆柱的侧面积展开图是 矩形,如图所示,其两邻边分别为圆柱的高和圆柱底面圆的周长,
若圆柱的底面半径为r,高为h,则圆 柱的侧面积

,圆柱的全面积
知识小结:
圆锥与圆柱的比较
名称 圆锥

圆柱
图形

图形的形成过程

图形的组成
侧面展开图的特征
面积计算方法


由一个直角三角形旋转得到
的,如Rt△SOA绕直线SO
旋转一周。
一个底面和一个侧面
扇形

由一个矩形旋转得到的,如矩形
ABCD绕直线AB旋转一周。
两个底面和一个侧面
矩形

【典型例题】

例1. (2003.辽宁)如图所示,在 同心圆中,两圆的半径分别为2,1,∠AOB=120°,
则阴影部分的面积是( )
A. B. C. D.


分析:阴影部分所在的两个扇形的圆心角为
所以
故答案为:B.




例2. (2004·陕西)如图所示,点C在以AB 为直径的半圆上,连接AC,BC,AB=10
厘米,tan∠BAC=,求阴影部分的面积。

分析:本题考查的知识点有:(1)直径所对圆周角为90°,(2)解直角三角形的知识(3)组合图形面积的计算。
解:因为AB为直径,所以∠ACB=90°,
在Rt△ABC中,AB=10, tan∠BAC=,而tan∠BAC=
设BC=3k,AC=4k,(k不为0,且为正数)
由勾股定理得
所以BC=6,AC=8,
所以

例3. (200 3.福州)如图所示,已知扇形AOB的圆心角为直角,正方形OCDE内接于扇
形AOB,点C,E, D分别在OA,OB及AB弧上,过点A作AF⊥ED交ED的延长线于F,
垂足为F,如果正方形的边 长为1,那么阴影部分的面积为( )


,而

分析:连接OD,由正方形性质可知∠EOD=∠DOC=45°,在Rt△OED中,OD=


因为正方形的边长为1,所以OE=DE=1,所以,设两部分阴影的面积中的
一部分为M,另一部分为N,则,阴影部分面
积可求,但这种方法较麻烦,用割补法解此题较为简单,设 一部分空白面积为P,
因为∠BOD=∠DOC,所以

所以M=P,所以

答案:

例4. 如图所示,直角梯形ABCD中,∠B=90°,AD ∥BC,AB=2,BC=7,AD=3,
以BC为轴把直角梯形ABCD旋转一周,求所得几何体的表 面积。


分析:将直角梯形ABCD绕BC旋转一周所得的几何体是由相同底面 的圆柱和圆锥组
成的,所得几何体的表面积是圆锥的侧面积、圆柱的侧面积和底面积三者之和。
解:作DH⊥BC于H,所以DH=AB=2
CH=BC-BH=BC-AD=7-3=4
在△CDH中,

所以

例5. (2003.宁波)已知扇形的圆心角为120°,面积为300平方厘米
(1)求扇形的弧长。
(2)若把此扇形卷成一个圆锥,则这个圆锥的轴截面面积是多少?


分 析:(1)由扇形面积公式,可得扇形半径R,扇形的弧长可由弧长
公式求得。(2)由此扇形卷成的圆 锥如图所示,这个圆锥的轴截面为等腰三角形
ABC,(1)问中求得的弧长是这个圆锥的底面圆周长, 而圆周长公式为C=2r,底面圆
半径r即CD的长可求,圆锥的高AD可在Rt△ADC中求得,所以
解:(1)设扇形的半径为R,
由,得,解得R=30.
可求。


所以扇形的弧长(厘米)。
(2)如图所示,在等腰三角形ABC中,AB= AC=R=30,BC=2r,底面圆周长C=
2r,因为底面圆周长即为扇形的弧长,所以
在 Rt△ADC中,高AD=
所以轴截面面积


(平方厘米)。

【模拟试题】(答题时间:40分钟)

一、选择题
1. 若一个扇形的圆心角是45°,面积为2л,则这个扇形的半径是( )
A. 4 B. 2 C. 47л D. 2л
2. 扇形的圆心角是60°,则扇形的面积是所在图面积的( )
A. B. C. D.
3. 扇形的面积等于其半径的平方,则扇形的圆心角是( )
A. 90° B. C. D.180°
4. 两同心圆的圆心是O,大圆的半径是以OA,OB分别交小圆于点M, N.已知大圆半
径是小圆半径的3倍,则扇形OAB的面积是扇形OMN的面积的( )
A. 2倍 B. 3倍 C. 6倍 D. 9倍
5. 半圆O的直径为6cm,∠BAC=30°,则阴影部分的面积是( )
A.
C.
B.
D.



6 用一个半径长为 6cm 的半圆围成一个圆锥的侧面,则此圆锥的底面半径为( )
A. 2cm B. 3cm C. 4cm D. 6cm
7. 圆锥的全面积和侧面积之比是3 :2,这个圆锥的轴截面的顶角是( )
A. 30° B. 60° C. 90° D. 120°
8. 已知两个母线相等的圆锥的侧面展开图恰好能拼成一个圆,且它们的侧面积之比 为1∶
2,则它们的高之比为( )
A. 2:1 B. 3:2 C. 2: D. 5:
9. 如图,在△ABC中,∠C =Rt∠,AC > BC,若以AC为底面圆半径,BC为高的圆锥
的侧面积为S
1
,以BC为底面圆半径,AC为高的圆锥的侧面积为S
2
,则( )
A. S
1
=S
2
B. S
1
> S
2
C. S
1
< S
2
D. S
1
、S
2
的大小关系不确定


二、填空题
1. 扇形的弧长是12лcm,其圆心角是90°,则扇形的半径是 cm ,扇形的面积
是 cm
2
.
2. 扇形的半径是一个圆的半径的3倍,且扇形面积等于圆面积,则扇形的圆心角是 .
3. 已知扇形面积是12cm
2
,半径为8cm,则扇形周长为 .
4 在△ABC中,AB=3,AC=4,∠A=90°,把Rt△ABC绕直线AC旋转一周得到一
个圆锥 ,其全面积为S
1
;把Rt△ABC绕AB旋转一周得到另一个圆锥,其全面积为S
2
,则
S
1
: S
2
= 。
5. 一个 圆柱形容器的底面直径为2cm,要用一块圆心角为240°的扇形铁板做一个圆锥形
的盖子,做成的盖 子要能盖住圆柱形容器,这个扇形的半径至少要有 cm。
6. 如图,扇形AOB的圆心角为60°,半径为6cm,C,D分别是
影部分的面积是 。
的三等分点,则阴

7. 如图正方形的边长为2,分别以正方形的两个对角顶点为圆心,以2为半径画弧,则阴
影部分面积为 。


三、计算题
1. 如图,在Rt△ABC中,AC=BC ,以A为圆心画弧,交AB于点D,交AC延长
线于点F,交B C于点E,若图中两个阴影部分的面积相等,求AC与AF的长度之比(л
取3)。

2. 一个等边圆柱(轴截面是正方形的圆柱)的侧面积是S
1
,另一个圆锥的侧面积 是S
2

如果圆锥和圆柱等底等高,求.
3. 圆锥的底面半径是R,母线 长是3R,M是底面圆周上一点,从点M拉一根绳子绕圆
锥一圈,再回到M点,求这根绳子的最短长度.
【试题答案】

一、选择题
1. A
2. B
3. C
4. D
5. B
6. B
7. B



二、填空题
1、24 144
2、40°
3、19cm
4、3:4
5、3
6、2
7、2-4

三、计算题
1、连接AE,则
8. C
9. B

,所以
2、
3、连接展开图的两个端点MM',即是最短长度。
利用等量关系得出∠MAM′=120°,∠AMD=30°,AD=,




四棱台体积计算公式 v=h*(a*b+(a+a1)*(b+b1)+a1*b1)6= h3(S上底面积+S下底面积+
开根号√S上底面积×S下底面积)
体积公式编辑
正四棱台
V=H3[S
1
+S
2
+√(S
1S
2
)]
注:非通用公式,(s
1
是上底的面积 ,s
2
是下底的面积 )
通用公式
V=[S
1
+ 4S
0
+ S
2
] * H 6
=h6×[a
1×b
1
+a
2
×b
2
+(a
1
+a< br>2
)×(b
1
+b
2
)]


注:上底 面积S
1
,下底面积S
2
,中截面面积S
0
,高H, 此体积公式多一个
参量S
0
——中截面积,它有“万能公式”的美誉。
2
体积公式推导编辑
由相似三角形可得bh1=a(h1+h2),所以h1=bh2(a-b).

V台 = a^2(h1+h2)3 - b^2*h13
=h1(a^2-b^2)3+h2*a^23
=(a+b)*b*h3+a^2*h3
=(a^2+b^2+ab)*h3




棱台计算公式
四棱台的公式是:V=(13)H(S上+S下+√[S上×S下])
当是正四棱台时带入上述公式,简化后就是:V=(h3)(a2+ab+b2)﹝其中a,b,h分別为正< br>四棱台的上、下底边及高的大小)

挖土方需放坡计算公式现在接触已经有三个了
1、(A+2C+KH)(B+2C+KH)*H+13 K2 H3
(K2:放坡系数的平方;H3:高度三次方)
2、H3(F1+F2+ㄏF1*F2)
(F1:上底面积;F2:下底面积;ㄏF1*F2:上底面积乘以下底面积开根)
3、H6 [ A1*B1+A*B+(A1+A)(B1+B)]


(A1:上底面积一个边长;B1:上底面积另一个边长)
(A:下底面积一个边长;B:下底面积另一个边长)

1公式:是建筑预算员常用的基坑土方计算公式,直接套用放坡系数;
2公式:是中学生计算 棱台的体积公式;用于土方计算时需先计算边长,再计算面积,再计
算体积;
3公式:是棱台 体积公式的延伸,当A1A=B1B时成立。也不够方便,可用于现场测量结
果的计算(施工计算),土 方工程量近似计算。

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