《空间几何体的表面积和体积》教案(1)(1)

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2021年01月03日 14:07
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2021年1月3日发(作者:谷佑箴)


空间几何体的表面积和体积
教学目标 通过展开柱锥台的侧面,进一步认识柱锥台的表面积的计算公式。
重点难点 柱锥台的侧面积和表面积的求法。
课堂结构
一、自主探究
1.几种特殊的多面体
(1)直棱柱:侧棱和底面 的棱柱叫做直棱柱。
(2)正棱柱:底面为 的直棱柱叫做正棱柱。
(3)正棱锥:一个棱锥的底面是 ,并且顶点在底面的正投影是 ,称这样的
棱锥为正棱锥,正棱锥的 都相等。
(4)正棱台: 被平行于底面的平面所截, 和 之间的部分叫做正棱台。
想一想:正方体、长方体是直棱柱吗?是正棱柱吗?底面是正多边形的棱锥是正棱锥吗?


2.几种简单几何体的侧面展开图与侧面积
























想一想:正棱锥、正棱台中的斜高与侧棱相同吗?两者之间有何关系?


二、重点剖析
1.直棱柱和正棱柱各有什么特征,两者有何联系?
(1)直棱柱和正棱柱均具有棱柱的所有性质,但直棱柱的侧面是矩形,正棱柱的侧面都是全
等的矩形。
(2)无论是直棱柱还是正棱柱,其侧棱均垂直于底面,即侧棱长即为棱柱的高。
(3) 由正棱柱的概念可知,正棱柱一定是直棱柱,但直棱柱不一定是正棱柱,因为直棱柱的
底面不一定是正多 边形。
2.正棱柱、正棱锥、正棱台的侧面积之间的关系及求法是什么?
(1)这三种几何体侧面积之间的关系




(2)求这三种几何体侧面积的常见策略
①正棱柱、正棱锥、正棱台的所有侧面都全等,因此求侧面 积时,可先求一个侧面的面积,
然后乘以侧面的个数。
②棱台是由棱锥所截得到的,因此棱台的侧面积可由大小棱锥侧面积作差得到。
拓展:正棱锥中几个重要的直角三角形
(1)侧棱、高、底面正多边形外接圆的半径构成直角三角形;
(2)侧棱、斜高、底面边长的一半构成直角三角形;
1


(3)斜高、高、边心距离构成直角三角形。
3.如何理解圆柱、圆锥、圆台的侧面积?
(1)这三种几何体侧面积之间的关系


(2)公式的记忆策略:重过程与原理 ,从其侧面展开图入手,利用平面几何中的面积计算公
式推导侧面展开图的面积公式,并适当化简。
(3)轴截面的作用
旋转体中轴截面可以将母线、底面半径、高等主要元素联系在一起, 因此处理好轴截面中的
边角关系是正确计算的关键。
三、例题讲解
例1.如图所 示,已知圆锥的底面半径为R,高为3R,(1)若它的内接圆柱的底面半径为
3
4
R

求该圆柱的表面积;(2)在它的所有内接圆柱中,表面积的最大值是多少?






[变式训练]:已知梯形ABCD中,ADBC ,∠ABC=90°,AD=a,BC=2a,∠DCB=60°,在平
面ABCD内,过C作l⊥CB ,以l为轴将梯形ABCD旋转一周,求旋转体的表面积。






例2.正四棱锥的侧面积是底面积的2倍,高是3,求它的表面积。




[变式训练]:已知一正三棱台的两底面边长分别为30cm和20c m,且其侧面积等于两底面积之
和,求棱台的高。






例3.如图是一建筑物的三视图(单位:m),现需将其
外壁用油漆粉刷一遍,已知每平方米用漆0.2kg,
问需要油漆多少千克?(无需求近似值)




[变式训练]:如图是一个烟筒的直观图(图中单位:cm),它的下部是一个四棱台(上、下底
面 均是正方形,侧面是全等的等腰梯形)形物体;上部是一个四棱柱(底面与四棱台的上底面
重合,侧面是 全等的矩形)形物体,为防止雨水的侵蚀,增加美观,需要粘贴瓷砖,需要瓷砖
多少平方厘米(无需求近 似值)。





四、归纳小结
1.旋转 体的轴截面是化空间问题为平面问题的重要工具,因为在轴截面中集中体现了旋转体
的“关键量”之间的 关系,在推导这些量之间的关系时要注意比例性质的应用。
2.棱锥、棱台的表面积为其侧面积与 底面积之和,底面积据平面几何知识求解,侧面积关键
是求斜高和底面边长。斜高、侧棱及其在底面的射 影与高、底面边长这四条线段可以构成直角
三角形(或梯形),因此利用好这些直角三角形(或梯形)是 解题的关键。
3.三视图与求空间几何体的表面积问题结合是常见的例题形式,此类问题要先从几何体 三视
图特征反推得到实物组合体的形状及相关数量,然后直接应用圆锥与正四棱柱的表面积或侧面
积公式运算。
学后、教后反思:



高二年级 数学教学案(2010年9月29日)
周次 5 课题 空间几何体的体积 2课时
授课形式 新授 主编 审核
2


1.求空间几何体的体积。
教学目标 2.常与函数、三视图、线面位置关系等知识相结合求最值。
3.球与正方体等简单几何体的“内切”,“外接”关系。(易混点)
重点难点
1. 了解柱、锥、台体的体积计算公式。
2. 了解球的体积公式和球的表面积公式。
课堂结构
一、自主探究
1.长方体的体积公式
(1)设长方体的长、宽、高分别为a,b,c,则其体积V= 。
(2)设长方体的底面积为S,高为h,则其体积V= 。
2.锥、台体的体积公式


V
柱体

柱体

其中S为柱体的 ,

h为柱体的 ,


V
锥体

锥体
其中S为锥体的 ,


h为锥体的 ,

V
台体


台体
其中S′、S分别为台体的 ,

h为台体的 ,

想一想:底面积和高分别对应相等的圆柱和棱柱的体积相等吗?



3.球的表面积和体积公式





想一想:从球的表面积公式和体积公式看,球的表面积和体积是关于半径的函数吗?


二、重点剖析
1.根据柱体、锥体、台体之间的关系,你能发现三者的体积公式之间的关系吗?

柱体和锥体可以看作“特殊”的台体,它们之间的关系如下:
(1)柱体、锥体、台体之间的关系






(2)体积公式之间的关系:







2.如何理解锥体的体积公式?
(1)可理解为“锥体的体积是与它底面积相同、高相等的柱体体积的
1
3
”;
(2)三棱锥的任何一个面都可以作为它的底面,因此求三棱锥的体积时可更换三棱锥的顶点
和底面,寻求底面积与高易求的三棱锥。
拓展:体积计算中的割补法:
(1)求组合体的体积时,可先根据组合体的组成形式将其分割为体积易求的几何体,再计算。
(2)有时也应根据题目条件进行补形。
例如:“台体”补成“锥体”;
“三条侧棱两两互相垂直的三棱锥”补成“长方体”;
“侧棱与底面边长相等的三棱锥”补成“正方体”等。
3.用一个平面去截球体,截面的形状是什么?该截面的几何量与
球的半径之间有什么关系? 可以想象,用一个平面去截球体,截面
是圆面,在球的轴截面图中,截面圆与球的轴截面的关系如图所示,
若球的半径为R,截面圆的半径为r,OO′=d。,在Rt△OO′C中,
OC
2
=OO′
2
+O′C
2
即R
2
=r
2+d
2




三、例题讲解
例1.已知 如图,正六棱柱的底面边长为12cm,高为10cm,从中间挖去一个直径为10cm的圆
柱后,求此 几何体的体积。(无需求近似值,保留根式及




3




[变式训练]:如图所示的几何体,上面是圆柱,其底面直径为 6cm,高为3cm,下面是正六
棱柱,其底面边长为4cm,高为2cm,现从中间挖去一个直径为2 cm的圆柱,求此几何体的体积。





例2.如图所示是一个几何体的主视图和俯视图,
(1)试判断这个几何体的形状;
(2)请画出它的左视图,并求该平面图形的面积;
(3)求该几何体的体积。





[变式训练]:如图,四棱锥P-ABCD的底面是边长为 1的正方形,PA⊥CD,PA=1,PD=
2

(1)求证:PA⊥平面ABCD;
(2)求四棱锥P-ABCD的体积。





例3.如图所示,三棱柱ABC-A
1
B
1
C
1
中,若E、F分别为AB、AC
的中点,平面EB
1
C
1
F将三棱柱分成体积为V
1
、V
2
(V
1>V
2
)的两部分,
求V
1
:V
2





[变式训练]:如图,三棱台ABC-A
1
B
1
C
1
中,AB:A
1
B
1
=1:2 ,求三棱锥A
1
-ABC,B-A
1
B
1
C,C
- A
1
B
1
C
1
的体积之比。






例4.如图是古希腊数学家阿基米德的墓碑文,墓碑上刻着 一个圆柱,圆柱内有一个内切球,
这个球的直径恰好与圆柱的高相等。相传这个圆形表达了阿基米德最引 以为豪的发现,我们来
重温这个伟大发现。
求证:(1)球的表面积等于圆柱的侧面积 (2)球的表面积等于圆柱表面积的
2
3

(3)球的体积等于圆柱体积的
2
3







[变式训练]:如图,半径为R的半圆内的阴影部分以直径AB所在直 线为轴,旋转一周得到
一几何体,求该几何体的体积,(其中∠BAC=30°)





课堂小结:
1.求柱体的体积关键是求其底面积和高,底面 积利用平面图形面积的求法,常转化为三角形
或四边形,高常与侧棱、斜高及其在底面的射影组成的直角 三角形,进而求解。
2.求棱锥的体积关键在于求棱锥的底面积和高,往往在求高时,需用到线面垂直 的判定方法,
因为棱锥的高实际上是顶点向底面作垂线,垂线段的长度。
3.球的表面积公式 和体积公式揭示出球的表面积和体积只与球的半径有关,因此,在解决此
类问题时,要充分利用球的半径 表示出有关量,找出量与量之间的关系。
学后、教后反思:



4

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