内容正文:
8.1 空间几何体的结构及表面积体积计算
1.空间几何体的结构特征
(1)多面体的结构特征
名称
棱柱
棱锥
棱台
图形
底面
互相平行且全等
多边形
互相平行
侧棱
平行且相等
相交于一点但不一定相等
延长线交于一点
侧面形状
平行四边形
三角形
梯形
(2)旋转体的结构特征
名称
圆柱
圆锥
圆台
球
图形
母线
平行、相等且垂直于底面
相交于一点
延长线交于一点
轴截面
全等的矩形
全等的等腰三角形
全等的等腰梯形
圆
侧面
展开图
矩形
扇形
扇环
2.圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图及侧面积公式
圆柱
圆锥
圆台
侧面展开图
侧面积公式
S圆柱侧=2πrl
S圆锥侧=πrl
S圆台侧=π(r1+r2)l
3.空间几何体的表面积与体积公式
名称
几何体
表面积
体积
柱体(棱柱和圆柱)
S表面积=S侧+2S底
V=S底·h
锥体(棱锥和圆锥)
S表面积=S侧+S底
V=S底·h
台体(棱台和圆台)
S表面积=S侧+S上+S下
V=(S上+S下+)h
球
S=4πR2
V=πR3
4.球的表面积和体积公式
球的表面积:S=4πR2 球的体积:V=πR3
5.球的切接概念
空间几何体的外接球:球心到各个顶点距离相等且等于半径的球是几何体的外接球
空间几何体的内切球:球心到各面距离相等且等于半径的球是几何体的内切球
6.几个与球有关的切、接常用结论
(1)正方体的棱长为a,球的半径为R,
①若球为正方体的外接球,则2R=a;
②若球为正方体的内切球,则2R=a;
③若球与正方体的各棱相切,则2R=a.
(2)若长方体的同一顶点的三条棱长分别为a,b,c,外接球的半径为R,则2R=.
(3)正四面体的外接球与内切球的半径之比为3∶1.
4.墙角模型(三条直线两两垂直)
补形为长方体,长方体的同一顶点的三条棱长分别为a,b,c,外接球的半径为R,则2R=.
7.侧棱垂直与底面-垂面型
8.内切球
如图:求任意三棱雉的内切球半径(等体积法)
(1)先求出四个表面的面积和整个椎体的体积;
(2)设内切球半径为,建立等式:
(3)解出
结论:若棱锥的体积为V,表面积为S,则内切球的半径为.
考点1 棱长与表面积
【例1】已知圆台的上底面半径为1,下底面半径为2,母线与下底面所成的角为,则该圆台的表面积为( )
A. B. C. D.
【变式1-1】某圆锥的侧面积为,其侧面展开图为一个半圆,则该圆锥的母线长为( )
A.2 B.4 C. D.
【变式1-2】若一个圆锥的母线长为,且其侧面积与其轴截面面积的比为,则该圆锥的高为( )
A. B. C. D.
【变式1-3】底面边长为,且侧棱长为的正四棱锥的体积和侧面积分别为( )
A. B. C.32,24 D.32,6
【变式1-4】正四棱台的上、下底面的边长分别为2,8,该梭台的表面积为148,则侧棱长为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【变式1-5】将直径为的球削成一个体积最大的正方体,则这个正方体的表面积为( )
A.3 B.6 C. D.
考点2 求体积
【例2】已知一个正四棱台的上下底面边长为、,侧棱长为,则棱台的体积为( )
A. B. C. D.
【变式2-1】“升”是我国古代发明的量粮食的一种器具,升装满后沿升口刮平,称为“平升”.已知某种升的形状是正四棱台,上、下底面边长分别为和,高为(厚度不计),则该升的1平升约为( )(精确到)
A. B. C. D.
【变式2-2】已知圆锥的底面半径为,其侧面展开图为一个半圆,则该圆锥的体积为( )
A. B. C. D.
【变式2-3】已知圆锥PO的底面半径为,轴截面的面积为,则该圆锥的体积为( )
A. B. C. D.
考点3 球体综合
【例3】已知某正六棱柱的所有棱长均为2,则该正六棱柱的外接球的表面积为( )
A. B. C. D.
【变式3-1】长方体的所有顶点都在一个球面上,长、宽、高分别为,那么这个球体的体积为( )
A. B. C. D.
【变式3-2】若棱长为的正方体的顶点都在同一球面上,则该球的体积为( )
A. B. C. D.
【变式3-3】一个圆锥的底面直径和高都同一个球的直径相等,那么圆锥与球的体积之比是( )
A.1∶3 B.2∶3 C.1∶2 D.2∶9
【变式3-4】长方体的长,宽,高分别为3,,1,其顶点都在球O的球面上,则球O的体积为( )
A. B. C. D.
考点4