立体几何复习: 1、空间几何体的结构及其三视图和直观图 2、空间几何体的表面积和体积
【知识梳理】 1、构成空间几何体的基本元素 点、线、面是构成几何体的基本元素,线有直线(段)和曲线(段)之分,面有平面(部分)和曲面(部分)之分.在立体几何中,平面是无限延展的.通常画一个平行四边形表示一个平面,用希腊字母 2、棱柱、棱锥、棱台的结构特征 (1)多面体是由若干个平面多边形所围成的几何体,多边形叫做多面体的面;相邻两面公共边叫做多面体的棱,棱与棱的公共点叫做多面体的顶点.不共面两顶点的连线叫做多面体的对角线; (2)棱柱:两个面(底面)互相平行,其余每两个相邻面(侧面)的交线(侧棱)平行. 分类: (3)棱锥:有一个面(底面)是多边形,其余各面(侧面)都是有一个公共点(顶点)的三角形. 分类:底面多边形:三棱锥、四棱锥、五棱锥…… 特别地,正棱锥指底面为正多边形,水平放置时,顶点在底面投影为底面多边形的中心; (4)棱台:底面水平放置的棱锥被平行于底面的平面所截,截面(上底面)与圆锥底面(下底面)之间的部分. 正棱台:正棱锥截得的棱台. 3、圆柱、圆锥、圆台、球 球:空间中到一个定点距离等于定长的点的集合. 大圆:球面被经过球心的平面截得的圆. 小圆:球面被不经过球心的平面截得的圆. 球面距离:经过两点的大圆在这两点间的一段劣弧的长度. 4、平行投影与直观图 平行投影:(如图),图形F,直线L与a相连,过F上任一点M作直线 平行投影性质:(1)直线或线段的平行投影仍是直线或线段; (2)平行直线的平行投影是平行或重合的直线; (3)平行于投射面的线段,它的投影与这条线段平行且等长; (4)平行于投射面的平面图形,它的投影与这个图形全等; (5)在同一直线或平行直线上,两条线段平行投影的比等于这两条线段的比. 直观图:用来表示空间图形的平面图形(斜二测画法). 5、三视图 (1)正投影:平行投影中,投射线与投射面垂直. 性质:①垂直于投射面的直线或线段的正投影是点. ②垂直于投射面的平面图形的正投影是直线或直线的一部分. (2)三视图
7、圆柱、圆锥、圆台的表面积公式 见下表,其中S表示面积,
8、棱柱或棱台的表面积等于侧面积与两个底面积的和,棱锥的表面积是侧面积与一个底面积的面积的和. 棱柱、棱锥和棱台的面积公式: 见下表,其中S表示面积,c’、c分别表示上、下底面周长,h表示高度,h’表示斜高,l表示侧棱长。
9、棱柱、棱锥、棱台的体积公式 其中, 10、圆柱、圆锥、圆台的体积公式 其中, 熟练掌握柱、锥、台体积公式及其内在联系是达到准确计算的关键。 半径为R的球的表面积
【典型例题】 例1. 下面是关于四棱柱的四个命题: ①若有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱; ②若过两个相对侧棱的截面都垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱; ③若四个侧面两两全等,则该四棱柱为直四棱柱; ④若四棱柱的四条对角线两两相等,则该四棱柱为直四棱柱。 其中,真命题的编号是___________。(写出所有真命题的编号) 点拨:根据学过的几何体结构特征,亦可用反例法否定命题。 解析:对于①,平行六面体的两个相对侧面也可能与底面垂直且相互平行,故①假;对于②,两截面的交线平行于侧棱,且垂直于底面,故②真;对于③,作正四棱柱的两个平行菱形截面,可得满足条件的斜四棱柱(如图),故③假;对于④,四棱柱一个对角面的两条对角线,恰为四棱柱的对角线,故对角面为矩形,于是侧棱垂直于底面的一对角线,同样侧棱也垂直于底面的另一对角线,故侧棱垂直于底面,故④真。(如图) 答案:②④
例2. 如图,正四棱台的高是17cm,两底面边长分别为4cm和16cm,求棱台的侧棱长和斜高。 点拨:找到已知条件和正棱台的特征——直角梯形,转化为平面几何知识求解。 解析:设棱台两底面的中心分别为O’和O,B’C’,BC的中点分别为E’,E,连结 则 在正方形ABCD中, 在正方形 则 在直角梯形
在直角梯形
点评:正棱台两底面中心连线,相应的边心距和斜高组成一个直角梯形,两底面中心边线,侧棱与两底面相应半径组成一个直角梯形,对于棱柱相应为矩形,棱锥相应直角三角形.圆台两底面中心连线,相应底面半径、母线组成直角梯形,圆柱相应为矩形,圆锥相应为直角三角形,这些特征图形在解题中经常用到,要能够迅速、准确地画出.
例3. 设地球半径为R,在北纬45°圈上有两点A、B,点A在西经40°,点B在东经50°,求A、B两点间纬线圈的长度及A、B两点的球面距离。 点拨:涉及到球的问题,多数为求解球面距离,解此题须画出准确的图示,找到几何要素间的关系。 解析:如图,设45°纬线圈中心为
又
在
A,B两点球面距离为
例4. 画出几何体的三视图 点拨:按照三视图画法要求,按顺序画即可。 解析:
例5. 已知一个正三棱台的两底面边长分别为30cm和20cm,且其侧面积等于两底面面积之和,求棱台的高。 点拨:求棱台的侧面积要注意利用公式及正棱台中的特征——直角梯形,转化为平面问题来求解所需几何元素。 解析:如图所示,正三棱台 设
由
例6. 在球心同侧有相距9cm的两个平行截面,它们的面积分别为 点拨:要求出球的表面积,求出半径即可,利用题中所给截面,结合图形和直角三角形中相关关系求出即可。 解析:如图,作出球的轴截面,由截面性质知
在
在
联立①②可得
故球的表面积为
例7. 已知六棱锥 点拨:由已知条件可以判断六棱锥为正六棱锥,要求其体积,求出高即可。 解析:如图,O为正六边形中心,则PO为六棱锥的高,G为CD中点,则PG为六棱锥的斜高,由已知得: 即六棱锥
例8. 一种空心钢球的质量为142g,外径5.0cm,求它的内径。(钢的密度为 点拨:空心钢球的质量可看作一大一小两球的质量之差,进而转化为它们的体积之差,再作求解。 解析:设空心钢球内径为2x cm,那么钢球的质量为
【模拟试题】 1. A、B为球面上相异的两点,通过A、B两点可作的大圆个数为( ) A. 只能作一个 B. 可以作无数个 C. 一个没有 D. 一个或无数个 2. 两条不相交直线在一平面内的平行投影为( ) A. 两条相交直线 B. 两条平行直线 C. 一直线和一点 D. 以上都有可能 3. 边长为12的正三角形的直观图的面积为( ) A. 4. 侧棱长为1的正四棱锥,若底面周长为4,则这个棱锥的侧面积为( ) A. 5 B. 5. 轴截面为正方形的圆柱侧面积为S,那么圆柱的体积为( ) A. 6. 体积为 A. 7. 若一个球的大圆面积扩大为原来的2倍,则它的体积扩大为原来的( ) A. 8倍 B. 4倍 C. 8. 用小正方体搭成一个几何体,下图为它的主视图和左视图,搭成这个几何体的小正方体的个数最多为_________个。 9. 用一个平面去截球面,截得小圆面积是其大圆面积的 10. 已知正四棱锥底面正方形的边长为4cm,高与斜高的夹角为30°,则斜高为________,侧面积________,全面积________。 11. 一个圆锥的侧面积是其底面积的2倍,则该圆锥的母线与底面所成角为________。 12. 图中是截去一角的长方体,画出它的三视图。 13. 用两平行平面去截半径为R的球面,两个截面半径 14. 顶点为P的圆锥容器倒立,它的轴截面为正三角形,在这个容器中注入水,并且放入一个半径为r的球,这时水面恰与球面相切,问将球从水中取出后,圆锥内水平面多高?
【试题答案】 1、D 2、D 3、A 4、B 5、A 6、A 7、C 8、7 9、 12、 13、解析:当两截面位于球心同侧时,球的轴截面如图, 则 由已知可得: 在 在 由①②可得 故两截面应位于球心两侧 此时再作截面如图示, 则 设 在 在 由③④得, 14、
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