内容正文:
第2节 空间几何体的表面积和体积
[考试要求]
1.了解球、柱体、锥体、台体的表面积和体积的计算公式.
2.能用表面积和体积公式解决简单的问题.
课前预习 巩固主干知识
1.常见几何体的侧面展开图
共顶点的三角形
若干个小梯形
扇环
2.常见旋转体的表(侧)面积
S=2πr2+2πrl=2πr(r+l)
2πrl
S=πr2+πrl=πr(r+l)
πrl
π(r′2+r2+r′l+rl)
π(r+r′)l
4πr2
3.常见空间几何体的体积公式
(1)设棱(圆)柱的底面积为S,高为h,则体积V=Sh.
[重要结论]
(1)长方体的外接球.
球心:体对角线的交点;
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”).
(1)锥体的体积等于底面面积与高之积.( )
(2)两个球的体积之比等于它们的半径比的平方.( )
(3)台体的体积可转化为两个锥体的体积之差.( )
×
×
√
√
B
C
课堂突破 提升素养能力
考点一 空间几何体的表面积与侧面积
D
C
3.某一棱锥的三视图如图所示,则其侧面积为 .
空间几何体表面积的求法
(1)旋转体的表面积问题注意其轴截面及侧面展开图的应用,并弄清底面半径、母线长与对应侧面展开图中边的关系.
(2)多面体的表面积是各个面的面积之和;组合体的表面积注意衔接部分的
处理.
(3)以三视图为载体的需确定几何体中各元素之间的位置关系及数量.
考点二 空间几何体的体积
微点1 简单几何体的体积
(2)(2022·全国甲卷)如图,网格纸上绘制的是一个多面体的三视图,网格小正方形的边长为1,则该多面体的体积为( )
A.8 B.12 C.16 D.20
(1)求规则几何体的体积,主要利用“直接法”代入体积公式计算.
(2)若已知三视图求体积,应注意三视图中的垂直关系在几何体中的位置,确定几何体中的线面垂直等关系,进而利用公式求解.
微点2 不规则几何体的体积
[例2] 如图,在多面体ABCDEF中,已知四边形ABCD是边长为1的正方形,且△ADE,△BCF均为正三角形,EF∥AB,EF=2,则该多面体的体积为 .
1.求不规则几何体的体积
当一个几何体的形状不规则时,常通过分割或者补形的手段将此几何体变为一个或几个规则的、体积易求的几何体,然后再计算.
2.本题利用“割”的方法把几何体分割成易求体积的三棱锥、三棱柱.另外,经常考虑把棱锥补成棱柱,把台体补成锥体,把三棱锥补成四棱锥,把三棱柱补成四棱柱,把不规则几何体补成规则几何体,补一个同样的几何体等.
[素能演练2] (2023·广东佛山模拟)如图所示,在直径AB=4的半圆O内作一个内接直角三角形ABC,使∠BAC=30°,将图中阴影部分,以AB为旋转轴旋转180°形成一个几何体,则该几何体的体积为 .
微点3 等体积法求几何体体积
[例3] 已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,M,N分别为BB1,AB的中点,则三棱锥A-NMD1的体积为 .
一个几何体无论怎样转化,其体积总是不变的.如果一个几何体的底面面积和高较难求解时,我们可以采用等体积法进行求解.等体积法也称等积转化或等积变形,它是通过选择合适的底面来求几何体体积的一种方法,多用来解决有关锥体的体积,特别是三棱锥的体积.
考点三 多面体与球的切、接问题
微点1 外接球
答案:(1)A
(2)已知直三棱柱ABC-A1B1C1的6个顶点都在球O的球面上,若AB=3,AC=4,AB⊥AC,
AA1=12,则球O的半径为 .
答案:(3)64π
空间几何体外接球问题的处理关键是确定球心的位置,常见的求解方法有如下几种:
(1)涉及球与棱柱、棱锥、棱台的外接问题时,一般过球心及多面体的特殊点
(一般为接点)或线作截面,把空间问题转化为平面问题求解.
(2)若球面上四点P,A,B,C构成的三条线段PA,PB,PC两两相互垂直,则可构造长方体或正方体解决问题.
微点2 内切球
在求多面体内切球的半径时,应重视分割的思想方法,即将多面体分割为以球心为顶点,各面为底面多个棱锥,通过其体积关系求得半径.
[素能演练5] 已知圆锥的底面半径为1,母线长为3,则该圆锥内半径最大的球的体积为 .
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名称
侧面展开图
侧面展开图形状
棱
柱
矩形
圆
柱
矩形
棱
锥
圆
锥
扇形
棱
台
圆
台
名称
图形
表面积
侧面积
圆柱