内容正文:
则OB1 =槡22 a,
在Rt△BB1O中,tan∠BOB1 = BB1OB1 =
a
槡2
2 a
槡= 2,
所以二面角B - A1C1 - B1的正切值为槡2.
例2:【证明】 (1)由题意知△PAD为正三角形,G是AD的
中点,
∴ PG⊥AD.
又平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD = AD,PG
平面PAD,
∴ PG⊥平面ABCD,由BG平面ABCD,∴ PG⊥BG.
又∵四边形ABCD是菱形且∠DAB = 60°,
∴ △ABD是正三角形,∴ BG⊥AD.
又AD∩PG = G,AD,PG平面PAD,∴ BG⊥平面PAD.
(2)由(1)可知BG⊥AD,PG⊥AD,BG∩PG = G,BG,PG平
面PBG,所以AD⊥平面PBG,
又PB平面PBG,所以AD⊥PB.
对点训练2:【证明】 (1)在平面ABD 内,AB ⊥
AD,EF⊥AD.
则AB∥EF.
∵ AB平面ABC,EF平面ABC,
∴ EF∥平面ABC.
(2)∵ BC⊥BD,平面ABD∩平面BCD = BD,平面ABD⊥平
面BCD,BC平面BCD,
∴ BC⊥平面ABD.
∵ AD平面ABD,∴ BC⊥AD.
∵ AB⊥AD,BC,AB平面ABC,BC∩AB = B,
∴ AD⊥平面ABC,又AC平面ABC,∴ AD⊥AC.
例3:【证明】 (1)因为PD = a,DC = a,PC 槡= 2a,所以PC2
= PD2 + DC2,所以PD⊥DC.
同理可证PD⊥AD,又AD∩DC = D,所以PD⊥平面ABC.
因为PD平面PAD,所以平面PAD⊥平面ABCD.
(2)由(1)知PD⊥平面ABCD,
所以PD⊥AC,而四边形ABCD是正方形,
所以AC⊥BD,又BD∩PD = D,所以AC⊥平面PDB.
同时,AC平面PAC,所以平面PAC⊥平面PBD.
对点训练3:【证明】 证法一:(利用定义证明)
因为∠BSA =∠CSA = 60°,SA = SB = SC,
所以△ASB和△ASC均是等边三角形,则有SA = SB = SC =
AB = AC,令其值为a,
则△ABC和△SBC为共底边BC的等腰三角形.
取BC的中点D,如图所示,
连接AD,SD,则AD⊥BC,SD⊥BC,
所以∠ADS为二面角A - BC - S的
平面角.
在Rt△BSC中,因为SB = SC = a,
所以SD =槡22 a,BD =
BC
2 =
槡2
2 a.
在Rt△ABD中,AD =槡22 a.在△ADS中,因为SD
2 + AD2
= SA2,
所以∠ADS = 90°,即二面角A - BC - S为直二面角,故平面
ABC⊥平面SBC.
证法二:(利用判定定理)
因为SA = SB = SC,且∠BSA =∠CSA = 60°,所以△ASB和
△ASC均是等边三角形,
所以SA = AB = AC,
所以点A在平面SBC上的射影为△SBC的外心.因为
△SBC为直角三角形,
所以点A在△SBC上的射影D为斜边BC的中点,所
以AD⊥平面SBC.
又因为AD平面ABC,所以平面ABC⊥平面SBC.
课堂检测 固双基
1. D
2. C 因为BA⊥平面ADD′A′,又AD,
AD′平面ADD′A′,所以AD′⊥AB,
AD⊥AB,所以∠D′ AD即为二面角
D′ - AB - D的平面角,因为∠D′AD =
45°,所以二面角D′ - AB - D的大小
是45°.故选C.
3. C ∵ AB = CB,且E是AC的中点,∴ BE⊥AC,同理有DE⊥
AC,于是AC⊥平面BDE. ∵ AC在平面ABC内,∴平面ABC⊥
平面BDE.又AC平面ACD,∴平面ACD⊥平面BDE,故
选C.
4. C 经过l的平面都与α垂直,而经过l的平面有无数个,故选C.
5.【证明】 如图,在平面PAC内作AD⊥PC交PC于点D,
∵平面PAC⊥平面PBC,AD平面PAC,且
AD⊥PC,平面PAC∩平面PBC = PC,
∴ AD⊥平面PBC,
又∵ BC平面PBC,
∴ AD⊥BC.
∵ PA⊥平面ABC,BC平面ABC,
∴ PA⊥BC,
∵ AD∩PA = A,
∴ BC⊥平面PAC,
∵ AC平面PAC,
∴ BC⊥AC.
§ 6 简单几何体的再认识
6. 1 柱、锥、台的侧面展开与面积
必备知识 探新知
知识点1 (1)2πrl 2πrl + 2πr2 (2)πrl πrl + πr2
(3)π(r1 + r2)l π(r1 + r2)l + πr21 + πr
22
—443—
知识点2 (1)ch (2)12 c·h′ (3)
1
2 (c1 + c2)h′
关键能力 攻重难
例1:(1)B (2)2π (3)168π (1)因为过直线O1O2 的
平面截该圆柱所得的截面是面积为8的正方形,所以圆柱的高
为槡2 2,底面圆的直径为槡2 2,所以该圆柱的表面积为2 × π ×
(槡2)2 + 2π 槡 槡× 2 × 2 2 = 12π.
(2)由题意,母线长l = 2,底面半径为1,所以侧面积为π × 1
× 2 = 2π.
(3)先画轴截面,再利用上、下底面
半径和高的比求解.圆台的轴截面如图
所示,设上底面半径为r,下底面半径为
R,则它的母线长为l = h2 +(R - r)槡 2
= (4r)2 +(3r)槡 2 = 5r = 10,所以r = 2,R = 8.
故S侧= π(R + r)l = π(8 + 2)× 10 = 100π,
S表= S侧+ πr
2 + πR2 = 100π + 4π + 64π = 168π.
对点训练1:(1)7 (2)4πS (3)1 (1)设圆台较小的底
面半径为r,那么较大的底面半径为3r,由已知得π(r + 3r)× 3
+ πr2 + 9πr2 = 574π,解得r = 7.
(2)设圆柱的底面半径为R,
则S = πR2,R = S槡π,底面周长c = 2πR.
故圆柱的侧面积为S圆柱侧= c2 =(2πR)2 = 4π2·Sπ = 4πS.
(3)设圆锥底面半径为r,母线长为l,则
π × r × l = 2π,
2 × π × r = 12 × 2 × π × l
{ ,解得r = 1,l = 2.
例2:如图,设底面对角线AC = a,BD = b,交点为O,
体对角线A1C = 15,B1D = 9,
∴ a2 + 52 = 152,b2 + 52 = 92,
∴ a2 = 200,b2 = 56.
∵该直四棱柱的底面是菱形,
∴ AB2 = AC( )2
2
+ BD( )2
2
=
a2 + b2
4 =
200 + 56
4 = 64,
∴ AB = 8.
∴直四棱柱的侧面积S侧= 4 × 8 × 5 = 160.
∴直四棱柱的底面积S底= 12 AC·BD 槡= 20 7.
∴直四棱柱的表面积S表 槡 槡= 160 + 2 × 20 7 = 160 + 40 7.
对点训练2:∵四棱锥S - ABCD的各棱长均为5,
∴各侧面都是全等的正三角形.
设E为AB的中点,连接SE,则SE⊥AB,
∴ S侧= 4S△SAB = 4 ×
1
2 AB × SE = 2 × 5 × 5
2 - ( )52槡 2 =
槡25 3,S表= S侧+ S底 槡= 25 3 + 25 = 25(槡3 + 1).
例3:因为圆柱形铁管的高为3π,底面半径为1,铁丝在铁
管上缠绕2圈,且铁丝的两个端点落在圆柱的同一母线的两端,
则我们可以得到将圆柱侧面展开后的平面图形,如图所示.
其中每一个小矩形的宽为圆柱的周长2π,长为圆柱的高
3π,则大矩形的对角线长即为铁丝的长度的最小值.此时铁丝的
长度最小值为9π2 + 16π槡 2 = 5π,即铁丝的最短长度为5π.
对点训练3:如图1为棱长为1的正方体礼品盒,先把正方
体的表面按图所示方式展成平面图形,再把平面图形尽可能拼
成面积较小的正方形,如图2所示,由图知正方形的边长为槡2 2,
其面积为8.
课堂检测 固双基
1. A 本题考查了空间想象能力,圆柱侧面积公式.该圆柱侧面
展开图是长宽分别为1,2π的矩形,面积为S = 2π.
2. A 柱体的全面积是侧面积与底面积的和,由题意得S侧=
6ah,两个底面积2S底 槡= 3 3a2,则全面积为6ah 槡+ 3 3a2 .
3. C S侧=
1
2 (4 + 8)× 3 = 18.故选C.
4.槡3 此四面体的一个面的面积为槡34 ,故它的表面积为4 ×槡
3
4
槡= 3.
5.由已知,可得这个无底的圆锥的母线长为8 cm,设底面半径为
r cm,则2πr = π2 × 8,所以r = 2 cm,所以圆锥的表面积即侧面
积S侧面积= πrl = 2 × 8π = 16π(cm2).
6. 2 柱、锥、台的体积
必备知识 探新知
知识点 1. Sh 2. 13 Sh 3.
1
3 (S上+ S下+ S上·S槡 下)h
1
3 πh(r′
2 + r′r + r2)
关键能力 攻重难
例1:(1)A (2)D (3)槡7 33 π (1)设圆锥的底面半径为
r,母线长为l,
∵圆锥的轴截面是等腰直角三角形
,
—543—
KLMN%OPQ
1.若平面α⊥平面β,平面β⊥平面γ,则 ( )
A. α∥γ
B. α⊥γ
C. α与γ相交但不垂直
D.以上都有可能
2.在正方体ABCD - A′B′C′D′中,二面角D′ - AB - D的
大小是 ( )
A. 90° B. 60°
C. 45° D. 30°
3.如图,在四面体D - ABC中,
若AB = CB,AD = CD,E是AC
的中点,则下列结论正确的是
( )
A.平面ABC⊥平面ABD
B.平面ABD⊥平面BDC
C.平面ABC⊥平面BDE,且平面ADC⊥平面BDE
D.平面ABC⊥平面ADC,且平面ADC⊥平面BDE
4.已知直线l⊥平面α,则经过l且和α垂直的平面( )
A.有1个 B.有2个
C.有无数个 D.不存在
5.如图所示,在三棱锥P - ABC中,PA⊥平面ABC,平面
PAC⊥平面PBC.
求证:BC⊥AC.
请同学们认真完成练案[48
]
§
'
简单几何体的再认识
6. 1 柱、锥、台的侧面展开与面积
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课标要求 核心素养
1.借助生活中的实物进行演示,理解柱、锥、台的侧面展开,
理解面积的求法.
2.掌握柱、锥、台的表面积的求法.
通过本节的学习,培养学生借助几何直观和空间
想象感知事物的形态与变化,利用空间形式特别
是图形,理解和解决数学问题的素养.
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知识点1 圆柱、圆锥、圆台的侧面积与表面积
(1)圆柱的底面半径为r,母线长为l,侧面展开图是矩形.如图1:
圆柱的侧面积和表面积公式:S圆柱侧= 2πrl ,S表面积= S圆柱侧+ 2S底面积= 2πrl + 2πr2 .
!(%
图1
图2
图3
(2)圆锥的底面半径为r,母线长为l,侧面展开图是扇形.如图2:
圆锥的侧面积和表面积公式:S圆锥侧= πrl ,S表面积= S圆锥侧+ S底面积= πrl + πr2 .
(3)圆台的上底面半径为r1,下底面半径为r2,母线长为l,侧面展开图是扇环.如图3:
圆台的侧面积和表面积公式:S圆台侧= π(r1 + r2)l ,S表面积=S圆台侧+S上底面积+S下底面积= π(r1 + r2)l +πr21 +πr22 .
知识点2 直棱柱、正棱锥、正棱台的侧面积与表面积
(1)直棱柱的底面周长为c,高为h.直棱柱的侧面展开图是一些矩形.如图1:
直棱柱的侧面积和表面积公式:S直棱柱侧= ch ,S表面积= S直棱柱侧+ 2S底面积.
图1
图2
图3
(2)正棱锥的底面周长为c,斜高为h′.正棱锥的侧面展开图是一些全等的三角形.如图2:
正棱锥的侧面积和表面积公式:S正棱锥侧= ,S表面积= S正棱锥侧+ S底面积.
(3)正棱台的上底面周长为c1,下底面周长为c2,斜高为h′.正棱台的侧面展开图是一些全等的等腰梯形.如
图3:
正棱台的侧面积和表面积公式:S正棱台侧= ,S表面积= S正棱台侧+ S上底面积+ S下底面积.
/012%345
●678%r÷z rúz rû<ÿnok`no
1.(1)已知圆柱的上、下底面的中心分别为O1,O2,过直线O1O2 的平面截该圆柱
所得的截面是面积为8的正方形,则该圆柱的表面积为 ( )
A. 12槡2π B. 12π C. 8槡2π D. 10π
(2)已知一个圆锥的轴截面是等边三角形,其面积为槡3,则这个圆锥的侧面积为
.
(3)圆台的上、下底面半径和高的比为144,若母线长为10,则圆台的表面
积为 . [归纳提升]
〉
ABCD
1
(1)圆台的一个底面周长是另一个底面周长的3倍,母线长为3,圆台的表面积为
574π,则圆台较小的底面半径为 .
(2)一个圆柱的底面面积是S,其侧面积展开图是正方形,那么该圆柱的侧面积为
.
(3)已知圆锥的侧面积(单位:cm2)为2π,且它的侧面展开图是一个半圆,则这个圆
锥的底面半径(单位:cm)是 .
归纳提升:
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2.现有一个底面是菱形的直四棱柱,它的体对角线长为9和15,高是5,求该直四
棱柱的侧面积、表面积.
【分析】 利用体对角线的长求出底面对角线长,由此求出菱形的边长.
[归纳提升]
〉
ABCD
2
已知棱长均为5,底面为正方形的四棱锥S - ABCD如图所示,
求它的侧面积、表面积.
归纳提升:
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3.有一根高为3π,底面半径为1的圆柱形铁管,用一段铁丝在铁
管上缠绕2圈,并使铁丝的两个端点落在圆柱的同一母线的两
端,求铁丝的最短长度.
[归纳提升]
〉
ABCD
3
用一张正方形的纸把一个棱长为1的正方体礼品盒完全包住,不将纸撕开,求所需
纸的最小面积.
归纳提升:
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»,
.
KLMN%OPQ
1.以边长为1的正方形的一边所在直线为旋转轴,将该
正方形旋转一周所得圆柱的侧面积等于 ( )
A. 2π B. π C. 2 D. 1
2.已知正六棱柱的高为h,底面边长为a,则它的全面积
为 ( )
A. 3槡3a2 + 6ah B.槡3a2 + 6ah
C. 4槡3a2 + 6ah D. 3槡32 a
2 + 6ah
3.若正四棱台的上、下底面边长分别为1,2,斜高为3,
则该正四棱台的侧面积的和为 ( )
A. 5 B. 7 C. 18 D. 36
4.已知棱长为1,各面都是正三角形的四面体,则它的
表面积是 .
5.已知一块正方形薄铁片的边长为8 cm,以它的一个顶
点为圆心,一边长为半径画弧,沿弧剪下一个扇形
(如图),若用这块扇形铁片围成一个无底的圆锥,则
这个无底的圆锥的表面积为多少平方厘米?
请同学们认真完成练案[49
]
!((