第6章 6.1 柱、锥、台的侧面展开与面积(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第二册同步学习指导(北师大版2019)

2025-06-03
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学北师大版必修 第二册
年级 高一
章节 6.1柱、锥、台的侧面展开与面积
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.09 MB
发布时间 2025-06-03
更新时间 2025-06-03
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-03-31
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来源 学科网

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 !"#$%&'( 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. )*+,%-.+ 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144,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: ‘~b»ÔÆ0- …Î 1̈ ©»0¾ÄÆv¿ €H¯t#Æ78t Éxžv?»Ømn W¾ÄÆX{j@¿ Bha-@A . 2̈ ©LM:¹`a? …)7!!¹0º3 -56I . 3̈ ©pCü:µt: ºt:¹-¿Æ0Ê ÔÆ0'?´µ˜ ™–—œCü+%û -H¯å#Æ:78- .?D‘h4«ï™" ¦¦„…12 . !(&                                                        ●67E%ö÷z öúz öû<ÿnok`no 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: ´µt´ºt´¹- ÔÆ0‘I 1̈ ©IÆ»-ÔÆ0 B_eÆ-Æ0ªå . 2̈ ©´µt´ºt´ ¹-ÔÆ0xM%û -¿Æ0r_N#Æ 0-å . !('                                                        ●67H%÷z úz û<ÿn!"d`no<­®IJ 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: YÁ9¯-‘h59 ‘^+»¿Æ°³Î #˳-YZ¥B% •¦ë-`a?¦¶ F¿ÆS{;bc0 wư³Î#¯&Y Á`a?‘h'?( O;žTý?¦£2 uj§jž?¶FÒ ÓGnx™´?4[ BÃb#^+`ab c0wÆ^+`a- », . 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                       ] !((

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第6章 6.1 柱、锥、台的侧面展开与面积(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第二册同步学习指导(北师大版2019)
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