内容正文:
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—
∴ 2r = l2 + l槡 2,即l 槡= 2r,
由题意得,侧面积S侧= πr·l 槡= 2πr2 槡= 16 2π,
∴ r = 4. ∴ l 槡= 4 2,高h = l2 - r槡 2 = 4.
∴圆锥的体积V = 13 Sh =
1
3 π × 4
2 × 4 = 643 π,故选A.
(2)用一个完全相同的几何体把题中几何体
补成一个圆柱,如图,则圆柱的体积为π × 22 × 5 =
20π,故所求几何体的体积为10π.
(3)设圆台的上、下底面半径分别为r和R,母
线长为l,高为h,则S上= πr2 = π,S下= πR2 = 4π,
∴ r = 1,R = 2,S侧= π(r + R)l = 6π,
∴ l = 2,
∴ h 槡= 3,
∴ V = 13 π(1
2 + 22 + 1 × 2) 槡× 3 = 槡7 33 π.
对点训练1:(1)B (2)12π (1)由
图可得,圆台的高为 32 -(2 - 1)槡 2 =
槡2 2,
故圆台的体积为V = 13 槡× 2 2 ×(π ×
12 + π × 22 + π × 12 × π × 2槡 2)= 槡14 23 π.故选B.
(2)易知圆锥的高h = 4,所以V圆锥= 13 π × 3
2 × 4 = 12π.
例2:(1)D (2)见解析
【解析】 (1)设三棱锥B1 - ABC的高为h,则V三棱锥B1 - ABC =
1
3 S△ABCh =
1
3 ×
槡3
4 ×3 =
槡3
4 .
(2)正四棱台的大致图形如
图所示,其中A1B1 = 10 cm,AB =
20 cm,取A1B1的中点E1,AB的中
点E,则E1E为斜高.设O1,O分别
是上、下底面的中心,则四边形
EOO1E1为直角梯形.
∵ S侧= 4 ×
1
2 ×(10 + 20)×
EE1 = 780(cm2),
∴ EE1 = 13 cm.
在直角梯形EOO1E1中,
O1E1 =
1
2 A1B1 = 5 cm,OE =
1
2 AB = 10 cm,
∴ O1O = 13
2 -(10 - 5)槡 2 = 12(cm).
故该正四棱台的体积为
V = 13 × 12 ×(10
2 + 202 + 10 × 20)= 2 800(cm3).
对点训练2:13 由题意可知四棱锥A1 - BB1D1D的底面是
矩形,边长为1和槡2,四棱锥的高为12 A1C1 =槡
2
2 ,则四棱锥A1 -
BB1D1D的体积为V = 13 槡× 1 × 2 ×槡
2
2 =
1
3 .
例3:(1)圆锥的底面半径R与高h均为2,则圆锥的母线长
为l 槡=2 2,所以圆锥的侧面积为S圆锥侧=πRl =π 槡槡×2 ×2 2 =4 2π.
(2)设圆柱的半径为r,
则r2 =
2 - x
2 ,解得r = 2 - x,且0 < x < 2;
所以圆柱的侧面积为S圆柱侧= 2πrx = 2π(2 - x)x = - 2πx2
+ 4πx(0 < x < 2).
(3)S圆柱侧= - 2πx2 + 4πx = 2π[-(x - 1)2 + 1],0 < x < 2;
当x = 1时,S圆柱侧取得最大值为2π,此时r = 1,圆柱的体积
为V圆柱= πr2x = π·12·1 = π.
对点训练3: 槡12 3 - π( )2 正六棱柱体积为6 ×槡34 × 22 × 2
槡= 12 3,圆柱体积为π( )12
2
·2 = π2 ,所求几何体体积为槡12 3
- π2 .
课堂检测 固双基
1. B 设正方体的棱长为a,则6a2 = 96,解得a = 4,故V = a3 = 43
= 64.
2. B 设正方体的棱长为1,已知截去的每一个角都是一个三棱
锥,且每个三棱锥的体积都等于16 ,因此截去的四个三棱锥的
体积为23 ,则剩余的四面体的体积为
1
3 .
3. 16 V三棱锥A - DED1 = V三棱锥E - DD1A =
1
3 ×
1
2 × 1 × 1 × 1 =
1
6 .
4. 268π cm3 如图所示,
圆台的轴截面是等腰梯形ABCD,
由上、下底面面积分别为4π cm2,49π cm2得,
上底半径O1A = 2 cm,下底半径OB = 7 cm,
又因为腰长为13 cm,
所以圆台的高AM = 132 -(7 - 2)槡 2 = 12(cm),
所以圆台的体积V台= 13 (S上+ S上·S槡 下+ S下)h
= 13 (4π + 4π·49槡 π + 49π)× 12 = 268π(cm
3).
5. ∵ VM是棱锥的高,
∴ VM⊥MC.
在Rt△VMC中,
MC = VC2 - VM槡 2 = 52 - 4槡 2 = 3(cm),
∴ AC = 2MC = 6(cm).
在Rt△ABC中,
BC = AC2 - AB槡 2 = 62 - 4槡 2 槡= 2 5(cm)
.
—643—
S底= AB·BC 槡 槡= 4 × 2 5 = 8 5(cm2),
∴ V锥=
1
3 S底h =
1
3 槡× 8 5 × 4 = 槡
32 5
3 (cm
3).
∴棱锥的体积为槡32 53 cm
3 .
6. 3 球的表面积和体积
必备知识 探新知
知识点1 球心 球心 交点 相等
关键能力 攻重难
例1:①当球心在两个截面同侧时,如右
图,设OD = x,由题意知π·CA2 = 49π,
∴ CA = 7(cm).同理可得BD = 20(cm).
设球半径为R,则依题意,得
(CD + OD)2 + CA2 = R2 = OD2 + BD2,
即(9 + x)2 + 72 = x2 + 202,解之得x = 15.
∴ R = 25,故S球= 4πR2 = 2 500π(cm2).
②当球心在两个截面之间时,如图.
设OD = xcm,则OC =(9 - x)cm,
由题意得π·CA2 = 49π,
∴ CA = 7(cm).同理可得BD = 20 cm.
设球半径为R,则依题意,知x2 + 202 =(9 - x)2 + 72 = R2,
即x2 +400 =(9 - x)2 +49,此方程无正数解,故此情况不可能.
综上可知,所求球的表面积为2 500π cm2 .
对点训练1:C 设最小的一个半径为r,则另两个半径为
2r,3r,所以各球的表面积分别为4πr2,16πr2,36πr2,
36πr2
4πr2 + 16πr2
= 95 .
例2:设空心钢球的内径为2x cm,那么钢球质量为
7. 9 × 43 π × ( )52
3
- 43 πx[ ]3 = 142.解得x3 = ( )52
3
-
142 × 3
7. 9 × 4π≈
11. 3,
由计算器得x≈2. 24,∴ 2x≈4. 5(cm).
∴空心钢球的内径约为4. 5 cm.
对点训练2:500π3 如图所示,
由已知:O1A = 3,OO1 = 4,
从而R = OA = 5. ∴ V球= 4π3 × 5
3 = 500π3 cm
3 .
例3:43 π ∵底面是正六边形,周长
为3,
∴边长为12 . ∴ AD = 1.
AD1为球直径,其长度为槡3 + 1 = 2,
∴ R = 1.
∴ V = 43 πR
3 = 4π3 .
对点训练3:B 由于长方体的长、宽、高分别为2a,a,a,则
长方体的体对角线长为(2a)2 + a2 + a槡 2 槡= 6a.又长方体外接
球的直径2R等于长方体的对角线长,
∴ 2R 槡= 6a.
∴ S球= 4πR
2 = 6πa2 .
例4:设正方体的棱长为a,这三个球的半径分别为r1,r2,
r3,球的表面积分别为S1,S2,S3 .作出截面图,分别求出三个球的
半径.
(1)正方体的内切球球心是正方体的中心,切点是六个面
的中心,经过四个切点及球心作截面,如图(1)所示,有2r1 = a,
所以r1 = a2 ,所以S1 = 4πr
2
1 = πa
2 .
(2)球与正方体的各棱的切点为每条棱的中点,过球心作
正方体的对角面得截面,如图(2)所示,有2r2 槡= 2a,所以r2 =
槡2
2 a,所以S2 = 4πr
2
2 = 2πa
2 .
(3)正方体的各个顶点在球面上,过球心作正方体的对角
面得截面,如图(3)所示,有2r3 槡= 3a,所以r3 =槡32 a,所以S3 =
4πr23 = 3πa
2 .
综上可得S1S2S3 = 123.
课堂检测 固双基
1. B ∵球的直径为2,∴球的半径为1,∴球的表面积S = 4πR2
= 4π.
2. C 设球的半径为R,则截面圆的半径为R2槡- 1,∴截面圆的
面积为S = π( R2槡- 1)2 =(R2 - 1)π = π,∴ R2 = 2,∴球的表
面积S = 4πR2 = 8π.
3.槡3 设正方体的棱长为a,球的半径为R,则43 πR
3 = 9π2 ,∴ R
= 32 ,又a
2 + a2 + a槡 2 = 2R,槡∴ 3a = 3,∴ a 槡= 3.
4. 8 4 球的半径为R时,球的体积为V1 = 43 πR
3,表面积为S
1
—743—
6. 2 柱、锥、台的体积
!"#$%&'(
课标要求 核心素养
1.掌握柱、锥、台的体积计算公式.
2.会利用柱、锥、台的体积公式求有关几何体的体积.
通过本节的学习,培养学生借助空间形式认识
事物的位置关系,利用图形描述、分析数学问
题,培养转化与化归与空间想象等素养.
)*+,%-.+
知识点 柱、锥、台的体积公式
1.棱柱和圆柱的体积
棱柱和圆柱的体积的计算公式:V柱体= Sh .其中S为柱体的底面积,h为柱体的高.
特别地,V圆柱= πr2h(r是圆柱的底面半径,h是圆柱的高).
2.棱锥和圆锥的体积
棱锥和圆锥的体积的计算公式:V锥体= .其中S为锥体的底面积,h为锥体的高.
特别地,V圆锥= 13 πr
2h(r是圆锥的底面半径,h是圆锥的高).
3.棱台和圆台的体积
棱台和圆台的体积的计算公式:
V台体= . S上,S下分别为棱台的上、下底面面积,h为棱台的高.特别地,
V圆台= (r′,r分别是上、下底面半径,h是高).
/012%345
●678%r÷z rúz rû<þo
1.(1)圆锥的轴截面是等腰直角三角形,侧面积是16槡2π,则圆锥的体积是( )
A. 64π3 B.
128π
3 C. 64π D. 128槡2π
(2)如图,一个底面半径为2的圆柱被一平面所截,截得的几
何体的最短和最长母线长分别为2和3,则该几何体的体积
为 ( )
A. 5π B. 6π
C. 20π D. 10π
(3)已知某圆台的上、下底面面积分别是π,4π,侧面积是6π,则这个圆台的体
积是 . [归纳提升]
〉
ABCD
1
(1)已知圆台上下底面的半径分别为1和2,母线长为3,则圆台的体积为( )
A. 7π3 B.
14槡2π
3
C. 7π D. 14槡2π
(2)若圆锥的底面半径为3,母线长为5,则圆锥的体积是 .
归纳提升:
:µt:ºt:¹
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#ÆÆ0åÉ?îX
É%¶F^+»-
¾ÄÆÑ?%B
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X-uj§jX1
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.
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●67E%ö÷z öúz öû<þo
2.(1)已知高为3的三棱柱ABC - A1B1C1 的底面是边长为1的
正三角形,如图所示,则三棱锥B1 - ABC的体积为 ( )
A. 14 B.
1
2
C.槡36 D.槡
3
4
(2)正四棱台两底面边长分别为20 cm和10 cm,侧面面积为780 cm2,求其
体积.
【分析】 利用体积公式计算求解.
〉
ABCD
2
如图,已知正方体ABCD - A1B1C1D1的棱长为1,则四棱锥A1 -
BB1D1D的体积为 .
●67H%÷z úz ûþo<®IJ
3.如图,已知一个圆锥的底面半径与高均为2,且在这个圆锥
中有一个高为x的圆柱.
(1)求出此圆锥的侧面积;
(2)用x表示此圆柱的侧面积表达式;
(3)当此圆柱的侧面积最大时,求此圆柱的体积.
[归纳提升]
归纳提升:
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åÔÆ0?
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ÊÔÆ0ÔÕX@
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DY¥
.
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〉
ABCD
3
如图,六角螺帽毛坯是由一个正六棱柱挖去一个圆柱所构成的.已知螺帽的底面正六边形边长为2 cm,高
为2 cm,内孔半径为0 . 5 cm,则此六角螺帽毛坯的体积是 cm3 .
KLMN%OPQ
1.若正方体的表面积为96,则正方体的体积为( )
A. 48槡6 B. 64
C. 16 D. 96
2.将一正方体截去四个角后,得到一个四面体,这个四
面体的体积是原正方体体积的 ( )
A. 12 B.
1
3
C. 23 D.
1
4
3.如图所示,正方体ABCD - A1B1C1D1的棱长为1,E为
线段B1C上的一点,则三棱锥A - DED1的体积为
.
4.已知圆台的母线长为13 cm,两底面面积分别为
4π cm2和49π cm2,则该圆台的体积为 .
5.如图,棱锥的底面ABCD是一个矩形,AC与BD交于
点M,VM是棱锥的高.若VM = 4 cm,AB = 4 cm,VC =
5 cm,求锥体的体积.
请同学们认真完成练案[50
]
6. 3 球的表面积和体积
!"#$%&'(
课标要求 核心素养
1.了解球的体积、表面积的推导过程.
2.能运用球的表面积和体积公式灵活解决实际问题.
3.能解决与球的截面有关的计算问题及球的“内接”与“外切”
等几何体问题.
通过本节的学习,培养学生借助空间形式认
识事物的位置关系、形态变化;利用图形描
述、分析数学问题的素养.
!)"