高三数学 空间几何体的结构特征、三视图和直观图复习课件(含答案)
西游记续编-田律
全国卷五年考情图解 高考命题规律把握
1.考查形式
本章内容在高考中一般为2
道小题和1道解答题,分值
约占22分.
2.考查内容
高考基础小题主要考查几
何体的三视图的识别,几何
体表面积
、体积的求解及线
面角问题,与球有关的切接
问题,解答题主要考查平行
与垂直的关系
和表面积、体
积及点到平面距离的求法.
3.备考策略
(1)熟练掌握解决以下问题
的方法和规律
①应用线面、面面平行、垂
直的判定定理、性质定理问
题;
②求几何体表面积、体积的
1
计算问题;
③线面角、点到平面距离的
求法问题;
④球与几何体的切接问题.
(2)重视分类讨论、转化化归
思想的应用.
第一节
空间几何体的结构特征、三视图和
直观图
[最新考纲] 1.认识柱、锥、台、球及其简单组
合体的结构特征,并能运用
这些特征描述现实生活中简单物体的结构.2.能画出简单空间图形(长方体
、球、
圆柱、圆锥、棱柱等的简易组合)的三视图,能识别上述三视图所表示的立体模
型,会用
斜二测画法画出它们的直观图.3.会用平行投影方法画出简单空间图形的
三视图与直观图,了解空间图
形的不同表示形式.
2
1.多面体的结构特征
名
称
棱柱 棱锥 棱台
图
形
底
面
侧
棱
侧
面
形
互相平行且全等 多边形
相交于一点,但不一定
相等
互相平行且相似
互相平行且相等
延长线交于一点
平行四边形 三角形 梯形
3
状
2.正棱柱、正棱锥的结构特征
(1)正棱柱:侧棱垂直于底面的棱柱叫做直棱柱,底面是正
多边形的直棱柱
叫做正棱柱.反之,正棱柱的底面是正多边形,侧棱垂直于底面,侧面是矩形.
(2)正棱锥:底面是正多边形,顶点在底面的射影是底面正多边形的中心的
棱锥叫做正棱锥.特别地
,各棱均相等的正三棱锥叫正四面体.
3.旋转体的结构特征
圆锥 圆台
长度相等且相交于一点
延长线交于一点
底面
全等的等腰三角形 全等的等腰梯形
扇形 扇环
直角三角形
4
直角梯形
4.三视图
(1)几何体的三视图包括正视图、侧视图、
俯视图,分别是从几何体的正前
方、正左方和正上方观察几何体画出的轮廓线.
(2)在画三视图时,重叠的线只画一条,挡住的线要画成虚线.
(3)三视图的长度特征:
“长对正、高平齐、宽相等”,即正俯同长、正侧同高、俯侧同宽.
5.空间几何体的直观图
空间几何体的直观图常用斜二测画法来画,其规则是:
(1)原图形中x轴、y轴、z轴两两
垂直,直观图中,x′轴,y′轴的夹角为
45°或135°,z′轴与x′轴和y′轴所在平面垂直.
(2)原图形中平行于坐标轴的线段,直观图中仍平行于坐标轴;平行于x轴
和z轴的线段在直
观图中保持原长度不变;平行于y轴的线段在直观图中长度为
原来的一半.
[常用结论]
1.特殊的四棱柱
2.球的截面的性质
(1)球的任何截面是圆面;
(2)球心和截面(不过球心)圆心的连线垂直于截面;
(3)球心到截面的距离d与球的半
径R及截面的半径r的关系为r=R
2
-d
2
.
3.按照斜二测画法得到的平面图形的直观图,其面积与原图形面积的关系
5
如下:
2
S
直观图
=
4
S
原图形
,S
原图形
=22S
直观图.
一、思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)有两个面平行,其余各面都是平行四边形的几何体是棱柱.
( )
(2)有一个面是多边形,其余各面都是三角形的几何体是棱锥.
( )
(3)夹在两个平行的平面之间,其余的面都是梯形,这样的几何体一定是棱
台.
(4)菱形的直观图仍是菱形.
( )
( )
[答案]
(1)× (2)× (3)× (4)×
二、教材改编
1.下列说法正确的是( )
A.相等的角在直观图中仍然相等
B.相等的线段在直观图中仍然相等
C.正方形的直观图是正方形
D.若两条线段平行,则在直观图中对应的两条线段仍然平行
D [根据斜二测画法的规则知,A,B,C均不正确,故选D.]
2.用一个平行于水平面的平面去截球,得到如图所示的几何体,则它的俯
视图是( )
6
A B C D
B
[俯视图中显然应有一个被遮挡的图,所以内部为虚线,故选B.]
3.若一个三棱柱的三视图如图所
示,其俯视图为正三角形,则这个三棱柱
的高和底面边长分别为( )
A.2,23 B.22,2 C.4,2 D.2,4
D
[由三视图可知,正三棱柱的高为2,底面正三角形的高为23,故底面
边长为4,故选D.]
4.如图所示,在三棱台A′B′C′-ABC中,沿A′BC截去三棱锥A′-ABC,
则剩余的部
分是( )
7
A.三棱锥 B.四棱锥
C.三棱柱
D.组合体
B [如图所示,在三棱台A′B′C′-ABC中,沿
A′-ABC,剩余部分
是四棱锥A′-BCC′B′.
8
A′BC截去三棱锥
]
考点
1
空间几何体的结构特征
空间几何体概念辨析题的常用
方法
定义法
紧扣定义,由已知构建几何模型
,在条件不变的情况下,变换模型中
的线面关系或增加线、面等基本元素,根据定义进行判定
通过反例对结构特征进行辨析,即要说明一个结论是错误的,只要举
出一个反例即可
反例法
9
1.
下列结论正确的是
(
)
A.侧面都是等腰三角形的三棱锥是正三棱锥
B.六条棱长均相等的四面体是正四面体
C.有两个侧面是矩形的棱柱是直棱柱
D.用一个平面去截圆锥,底面与截面之间的部分叫圆台
B [底面是等边三角形,且各侧面
三角形全等,这样的三棱锥才是正三棱锥,
所以A错;斜四棱柱也有可能两个侧面是矩形,所以C错;截
面平行于底面时,
底面与截面之间的部分才叫圆台,所以D错.]
2.下列命题正确的是(
)
A.两个面平行且相似,其余各面都是梯形的多面体是棱台
B.存在每个面都是直角三角形的四面体
C.直角梯形以一条腰所在的直线为旋转轴,其余三边旋转形成的面所围成
的旋转体是圆台
D.用平面截圆柱得到的截面只能是圆和矩形
B [如图1所示,可排除A,如图2所示,正
方体ABCD-A
1
B
1
C
1
D
1
中的三
棱锥C
1
-ABC.四个面都是直角三角形,故B正确.
10
图1 图2
选项C中,应以直角腰所在直线为旋转轴,故C错.
选项D中,只有截面与圆柱的母线平行或
垂直,截得的截面才为矩形或圆,
否则为椭圆或椭圆的一部分.故选B.]
3.下列结论正确的是 ( )
A.各个面都是三角形的几何体是三棱锥
B.以三角形的一条边所在直线为旋转轴,其余两边旋转
形成的曲面所围成的几何体叫圆锥
C.棱锥的侧棱长与底面多边形的边长相等,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
D
[A错误.如图1所示,由两个结构相同的三棱锥叠放在一起构成的几何
11
体,各面都是三角形,但它不是棱锥.
图1 图2 <
br>B错误.如图2,若△ABC不是直角三角形或是直角三角形,但旋转轴不是
直角边所在直线,所
得的几何体都不是圆锥.
C错误.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.D
正确.]
把一摞书摆成长方体形状,沿一
个方向轻轻一推,成为一个平行六面体,此时平行
六面体有两个平行的面是矩形.
考点
2
空间几何体的三视图
(
多维探究
)
12
已知几何体识别三视图
识别三视图的步骤
(1)弄清几何体的结构特征及具体形状、明确几何体的摆放位置;
(2)根据三视图的有关定义和规则先确定正视图,再确定俯视图,最后确定
侧视图;
(3)被遮住的轮廓线应为虚线,若相邻两个物体的表面相交,表面的交线是
它们的分界线;对于简单
的组合体,要注意它们的组合方式,特别是它们的交线
位置.
13
(1)(2019·
武汉模拟
)
如图是一个
BCD
的正视图
、俯正方体,
A
,
B
,
C
为三个顶点,
D
是棱的中点,则三棱锥
A-
视图是
(
注:选项中的上图为正视图,下图为俯视
图
)(
)
14
A
B C D
(2)(2018·全国卷Ⅲ)中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来.构件
的凸出部
分叫榫头,凹进部分叫卯眼,图中木构件右边的小长方体是榫头.若如图摆放的
木构件
与某一带卯眼的木构件咬合成长方体,则咬合时带卯眼的木构件的俯视图
可以是( )
15
(1)A (2)A
[(1)正视图和俯视图中棱AD和BD均看不见,故为虚线,易知
选A.
(2)由题意可知,咬合时带卯眼的木构件如图所示,其俯视图为选项A中的
图形.]
16
画三视图时,可先找出各个顶点
在投影面上的投影,然后再确定连线在投影面上的实虚.
已知三视图判断几何体特征
由三视图确定几何体的步骤
17
(1)(2018·
北京高考
)
某四棱
锥的
三视图如图所示,在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为
(
)
18
A.1 B.2 C.3 D.4 (2)(2018·全国卷Ⅰ)某圆柱的高为2,底面周长为16,其三视图如图所示.圆
柱表面上
的点M在正视图上的对应点为A,圆柱表面上的点N在左视图上的对
应点为B,则在此圆柱侧面上,从M
到N的路径中,最短路径的长度为( )
A.217 B.25
C.3 D.2
(1)C (2)B
[(1)在正方体中作出该几何体的直观图,记为四棱锥P-
ABCD,
如图,由图可知在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为3,故选C.
(2)先画出圆柱的直观图,根据题图的三视图可知点M,N的位置如图1所
示.
19
图1 图2
圆柱的侧面展开图及M,
N的位置(N为OP的四等分点)如图2所示,连接
1
MN,则图中MN即为M到N的最短路径
.ON=
4
×16=4,OM=2,
∴MN=OM
2
+ON
2
=2
2
+4
2
=25.故选B.]
有三条侧棱互相垂直的三棱锥、
四棱锥,都可把它们放置在长方体或正方体中来解决问题.
[教师备选例题]
已知某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的四个侧面中最小的面积
为 .
20
1
[由三视图知,该几何体是在长、宽、高分别为
2,1,1的长方体中,截去
2
一个三棱柱AA
1
D
1
-B
B
1
C
1
和一个三棱锥C-
BC
1
D后剩下的几何体,即如图所示的
1
四棱锥D-ABC
1D
1
,其中侧面ADD
1
的面积最小,其值为
2
.]
21
由三视图中的部分视图确定剩
余视图
由几何体的部分视图确定剩余
视图的方法
解决此类问题,可先根据已知的一部分视图
,还原、推测直观图的可能形式,
然后再找其剩下部分视图的可能形式.当然作为选择题,也可将选项逐
项代入检
验.
22
如图是一个空间几何体的正视
(
)
23
图和俯视图,则它的侧视图为
A B C
D
A [由正视图和俯视图可知,该几何体是由一个圆柱挖去一个圆锥构成的,
结合正视图的
宽及俯视图的直径可知侧视图应为A,故选A.]
根据正视图和俯视图的长、宽,
可知道侧视图的长、宽.
[教师备选例题]
1
如图,某几何体的正视图与侧视图都是边长为1的正方形,且体积为
2
,则
该几何体的俯视图可以是 ( )
C [由该几何体的正视图和侧视图可知该几何体是
柱体,且其高为1,由其
11
π
体积是
2
,可知该几何体的底面积是
2
,由选项图知A的面积是1,B的面积是
4
,
24
1
π
C的面积是
2
,D的面积是
4
,故选C.]
1.
如图
1
所示,是一个棱长为
2
的正方体被削
去一个角后所得到的几何体,其中
DD
1
=
1
,
AB
=
BC
=
AA
1
=
2
,若
此几何体的俯
视图如图
2
所示,则可以作为其正视图的是
(
)
25
A B C D
C [根据该
几何体的直观图和俯视图知,其正视图的长应为底面正方形的对
角线长,宽应为正方体的棱长,故排除B
、D;而在三视图中看不见的棱用虚线
表示,故排除A.故选C.]
2.(2017·全国卷
Ⅰ)某多面体的三视图如图所示,其中正视图和侧视图都由
正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长
为2,俯视图为等腰直角三角形.该
多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为( )
A.10 B.12 C.14 D.16
B [观察三视图可知
该多面体是由直三棱柱和三棱锥组合而成的,且直三棱
柱的底面是直角边长为2的等腰直角三角形,侧棱
长为2.三棱锥的底面是直角边
长为2的等腰直角三角形,高为2,如图所示.因此该多面体各个面中有
2个梯
26
形,且这两个梯形全等,梯形的上底长为2,下底长为4,高为2
,故这些梯形
1
的面积之和为2×
2
×(2+4)×2=12.故选B.]
考点
3
空间几何体的直观图
1.用斜二测画法画直观图的技巧
在原图形中与x轴或y轴平行的线段在直观图中与x′轴或
y′轴平行,原
图中不与坐标轴平行的直线段可以先画出线段的端点再连线.
2.原图形与直观图面积的关系
按照斜二测画法得到的平面图形的直观图与原图形面积的关系
:(1)S
2
4
S
原图形
;(2)S
原图形
=22
S
直观图.
27
直观图
=
(
1)[
一题多解
]
已知等腰梯形
ABCD
,
CD
=
1
,
AD
=
CB
=
2
,
AB=
3
,以
AB
所在直线为
x
轴,则由斜二测画
法画出的直观图
A
′
B
′
C
′
D
′的面积
为
(
)
22
A.2
B.
4
C.
2
D.22
(2)如图,矩形O′A′B′C′是水平放置的一个平面图形的直观图,其中
O′A′=6
cm,O′C′=2 cm,则原图形是( )
28
A.正方形
C.菱形
B.矩形
D.一般的平行四边形
(1)C (2)C [(1)法一(作图求解):如图,取AB的中点O为坐标原点,建立
平
面直角坐标系,y轴交DC于点E,O,E在斜二测画法中的对应点为O′,E′,
过E′作E′F′⊥
x′轴,垂足为F′,
因为OE=2
2
-1
2
=1,
12
所以O′E′=
2
,E′F′=
4
.
所以直观图A′B′C′D′的面积为
122
S′=
2
×(1+3)×
4
=
2
,
29
故选C.
1
法二(公式法):由题中数据得等腰梯形
ABCD的面积S=
2
×(1+3)×1=2.
2
由S
直观图
=
4
S
原图形
,
22
得S
直观图
=
4
×2=
2
,故选C.
(2)如图,在原图形OABC中,应有OD=2O′D′=2×22=42(cm),CD
=
C′D′=2 cm.
所以OC=OD
2
+CD
2
=
42
2
+2
2
=6(cm),
所以OA=OC,由题意得OA綊BC,故四边形OABC是菱形,故选C.]
在画直观图或原图时,应先确定
30
坐标轴上的点,非坐标轴上的点,应通过
与
x
轴或
y
轴平行的线段来确定.
1
.如图所示,直观图四边形
A
′
B
′
C
′
D
′是一个底角为
45°
,腰和上底均为
1
的等腰梯形,那么原平面图
形的面积是
.
2+2
[把直观图还原,原平面图形如图所示:
31
在直角梯形ABCD中,AB=2,BC=2+1,AD=1,
1
所以面积为
2
(2+2)×2=2+2.]
2.如图正方形O′A′B′C′的边长为1
cm,它是水平放置的一个平面图
形的直观图,则原图形的周长是 cm.
8 [由题意知正方形O′A′B′C′的边长为1,它是水平放置的一个平面
图形的直观图,
32
所以O′B′=2
cm,对应原图形平行四边形OABC的高为22 cm,所
以原图形中,OA=BC=1
cm,AB=OC=22
2
+1
2
=3
cm,故原图形的周长
为2×(1+3)=8 cm.]
33