内容正文:
11. 1. 4 棱锥与棱台
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学习目标 核心素养
1.了解棱锥、棱台的定义和结构特征.
2.掌握棱锥、棱台平行于底面的截面的性质.
3.知道棱锥、棱台的表面积计算公式,能用公式解决简单
的实际问题.
1.通过棱锥、棱台的定义及结构特征
的学习,培养数学抽象的核心素养.
2.借助棱锥、棱台中的有关计算问题,
提升数学运算的核心素养.
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知识点1 棱锥的结构特征
1.棱锥的概念
定义 图形及表示 相关概念 分类
有一个面是 ,
其余各面都是有一个
公共顶点的
,由这些面所围成
的多面体称为棱锥
如图可记作:棱锥P -ABCD或棱
锥P -AC
底面(底):是 的那
个面
侧面:有公共顶点的各
侧棱:相邻两侧面的
顶点:各侧面的
高:过棱锥的顶点作棱锥底面
的 ,所得到的线段
(或它的长度)
按底面多边形的边数
分:三棱锥、四棱
锥……
2.正棱锥及有关概念
(1)正棱锥:如果棱锥的底面是 ,且棱锥的顶点与底面中心的连线 底面,则称
这个棱锥为正棱锥.
(2)侧面性质:正棱锥的侧面都全等,而且都是等腰三角形.
(3)正棱锥的斜高:侧面等腰三角形底边上的高.
●/012
1.在三棱锥A - BCD中,可以当作棱锥底面的三角形有 ( )
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
2.下面描述中,不是棱锥的结构特征的为 ( )
A.三棱锥的四个面是三角形
B.棱锥都是有两个面互相平行的多边形
C.棱锥的侧面都是三角形
D.棱锥的侧棱相交于一点
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知识点2 棱台的结构特征
1.棱台的结构特征
定义 图形及表示 相关概念 分类
用 的
平面去截棱锥,所
得截面与底面间的
多面体称为棱台 如图可记作:棱台
ABCD - A′B′C′D′
上底面:平行于棱锥底面的
下底面:原棱锥的
侧面:其余各面
侧棱:相邻两侧面的公共边
顶点:侧面与上(下)底面的公
共顶点
高:过棱台一个底面上的任意一
个顶点,作另一底面的
所得到的线段(或它的长度)
由三棱锥、四棱锥、五
棱锥……截得的棱台
分别称为三棱台、四
棱台、五棱台……
2.正棱台及有关概念
(1)正棱台:由正棱锥截得的棱台称为正棱台.
(2)正棱台的高:上下底面中心的连线.
(3)侧面性质:正棱台的侧面都全等,而且都是等腰梯形.
(4)正棱台的斜高:侧面等腰梯形的高.
●/012
3.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)棱台是由平行于底面的平面截棱锥所得的平面与底面之间的部分. ( )
(2)用一平面去截棱锥,得到两个几何体,一个是棱锥,一个是棱台. ( )
(3)有两个面平行,且其余各面均为梯形的几何体一定是棱台. ( )
3456%789
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1.(1)下列说法正确的有 个.
①有一个面是多边形,其余各面都是三角形的几何体是棱锥.
②正棱锥的侧面是等边三角形.
③底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥是正三棱锥.
(2)下列关于棱锥、棱台的说法:
①棱台的侧面一定不会是平行四边形;
$*$
②棱锥的侧面只能是三角形;
③由四个面围成的封闭图形只能是三棱锥;
④棱锥被平面截成的两部分不可能都是棱锥.
其中正确说法的序号是 .
[分析] 根据棱锥、棱台的结构特征进行判断.
[归纳提升]
〉
/CD1
1.下列说法正确的有 ( )
①由五个面围成的多面体只能是四棱锥;
②仅有两个面互相平行的五面体是棱台;
③两个底面平行且相似,其余各面都是梯形的多面体是
棱台;
④有两个面互相平行,其余四个面都是等腰梯形的六面体是棱台.
A. 0个 B. 1个 C. 2个 D. 3个
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2.如图所示,正六棱锥的底面周长为24,H是BC的
中点,O为底面中心,∠SHO = 60°,求:
(1)正六棱锥的高;
(2)正六棱锥的斜高;
(3)正六棱锥的侧棱长.
[归纳提升]
〉
/CD1
2.(1)正三棱锥的底面边长为a,高为槡66 a,则此正三棱锥的侧面积为
( )
A. 34 a
2 B. 32 a
2 C. 3槡34 a
2 D. 3槡32 a
2
(2)一个正四棱锥的底面边长为2,高为槡3,则该正四棱锥的表面积为
( )
A. 8 B. 12 C. 16 D. 20
归纳提升:
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3.如图,正四棱台ABCD - A′B′C′D′的高是17 cm,两
底面的边长分别是4 cm和16 cm,求这个棱台的侧
棱长和斜高.
[归纳提升]
〉
/CD1
3.(2024·潍坊高一检测)“斗”不仅是我国古代的容量
单位,还是量粮食的器具,如图所示,将其倒立过来,可
近似看作正四棱台,下底面是边长为6 dm的正方形,
上底面是边长为2 dm的正方形,高为4 dm.“斗”的面的厚度忽略不计,
则该“斗”的所有侧面的面积之和与上底面的面积之比为 ( )
A. 8槡5 B. 16 C. 2槡5 D. 4
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4.对如图1所示的几何体描述正确的是 (填序号).
①这是一个六面体;
②这是一个四棱台;
③这是一个四棱柱;
④此几何体可由三棱柱截去一个小三棱柱而得到;
⑤此几何体可由四棱柱截去一个三棱柱而得到.
[错解] ①②③④⑤
[错因分析] 解答本题时,学生易直观上感觉是棱台,忽略此几何体
侧棱的延长线不能相交于一点,从而错选②.
[正解]
归纳提升:
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4.(多选题)观察下面的四个几何体,其中判断正确的是 ( )
A.(1)是棱台
B.(2)是棱柱
C.(3)是棱锥
D.(4)不是棱柱
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1.对于棱锥,下列叙述正确的是 ( )
A.四棱锥共有四条棱
B.五棱锥共有五个面
C.六棱锥的顶点有六个
D.任何棱锥都只有一个底面
2.(多选题)棱台具备的特点是 ( )
A.两底面相似
B.侧面都是梯形
C.侧棱都平行
D.侧棱延长后都交于一点
3.已知一个正三棱台的两个底面的边长分别为4
和16,侧棱长为10,则该棱台的侧面积为( )
A. 80 B. 240
C. 320 D. 640
4.已知正四棱锥P - ABCD的所有棱长都相等,
高为槡2,则该正四棱锥的表面积为 .
5.一个正三棱锥的底面边长为6,侧棱长为4,那
么这个正三棱锥的高是 .
请同学们认真完成练案[14
]
11. 1. 5 旋转体
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学习目标 核心素养
1.认识圆柱、圆锥、圆台、球的结构特征.
2.认识柱、锥、台、球及简单组合体的结构特
征,并能运用这些特征描述现实生活中简
单物体的结构.
1.通过圆柱、圆锥、圆台、球的定义及结构特征的
学习,培养直观想象的数学核心素养.
2.借助旋转体的轴截面的学习,提升数学运算的
数学核心素养.
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对点训练
3. 13 方法一:将正三棱柱ABC - A1B1C1 的侧面沿侧棱AA1 展
开,其侧面展开图的示意图如图1所示,取MN(AA1)的中点
E,最短路线为2AE = 2 (2 × 3)2 + ( )52槡 2 = 13(cm).
方法二:我们将“绕行两周”看作将正三棱柱ABC - A1B1C1 的
侧面展开两次,得到展开图的示意图如图2所示,连接AM,则
AM就是最短路线,AM = (6 × 2)2 + 5槡 2 = 13(cm).
例4:否
对点训练
4. D 根据棱柱的定义进行判定知,这4个图都满足.
课堂检测 固双基
1. C 直四棱柱的底面不一定是平行四边形,故A错;直平行六
面体的底面不一定是矩形,故B错;C正确;底面是正方形的
四棱柱不一定是直四棱柱,故D错.
2. D 由已知得底面边长为1,侧棱长为槡6 - 2 = 2.
所以S侧= 1 × 2 × 4 = 8.
3. C 由题图①可知,“同心圆”和“圆”相对,“加号”和“箭头”
相对,“心形”和“星星”相对.
由题图②可得,小正方体从题图②所示的位置翻到第6格时
正面朝上的图案是
4. 5 6 9 面数最少的棱柱是三棱柱,有5个面,6个顶点,9条棱.
5.槡29 设长方体ABCD - A1B1C1D1从顶点B出发的三条棱长分
别为a,b,c,且ab =12,ac =6,bc =8,则a =3,b =4,c =2,所以长方
体ABCD -A1B1C1D1中线段BD1的长为32 +42 +2槡 2 槡= 29.
11. 1. 4 棱锥与棱台
必备知识 探新知
知识点1 1.多边形 三角形 多边形 三角形面 公共边
公共顶点 垂线 2.正多边形 垂直于
对应练习
1. D 每个面都可作为底面,有4个.
2. B 根据棱锥的结构特征,知棱锥中不存在互相平行的多边
形,故B错误.
知识点2 1.平行于棱锥底面 截面 底面 垂线
对应练习
3.(1)√ (2)× (3)×
[提示] (1)依据棱台的定义可知:由平行于底面的平面截
棱锥所得的平面与底面之间的部分是棱台.
(2)只有用一平行于底面的平面去截棱锥,得到两个几何体,
才能一个是棱锥,一个是棱台.
(3)未必是棱台,因为它们的侧棱延长后不
一定交于一点,如图,用一个平行于楔形几
何体底面的平面去截楔形几何体,截面与底
面之间的几何体虽有两个面平行,其余各面
是梯形,但它不是棱台.
关键能力 攻重难
例1:(1)0 (2)①②③ (1)①错误.棱
锥的定义是:有一个面是多边形,其余各面都
是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围
成的多面体称为棱锥.而“其余各面都是三角
形”并不等价于“其余各面都是有一个公共顶
点的三角形”,故此说法是错误的.如图所示
的几何体不是棱锥,理由是△ADE和△BCF
无公共顶点.
②错误.正棱锥的侧面都是等腰三角形,
不一定是等边三角形.
③错误.由已知条件知,此三棱锥
的三个侧面未必全等,所以不一定是正
三棱锥.如图所示的三棱锥中有AB =
AD = BD = BC = CD,满足底面△BCD为
等边三角形,三个侧面△ABD,△ABC,
△ACD都是等腰三角形,但AC长度不
一定,三个侧面不一定全等.
(2)①正确,棱台的侧面都是梯形.
②正确,由棱锥的定义知棱锥的侧面只
能是三角形.
③正确,由四个面围成的封闭图形只能
是三棱锥.
④错误,如图所示四棱锥被平面截成的
两部分都是棱锥.
对点训练
1. A 由五个面围成的多面体还可能是三棱台、三棱柱等,故①
错;三棱柱是只有两个面平行的五面体,故②错.如图,可知③
④错误.
例2:因为正六棱锥的底面周长为24,
所以正六棱锥的底面边长为4.
在正六棱锥S - ABCDEF中,SB = SC,H为BC中点,所以
SH⊥BC.
因为O是正六边形ABCDEF的中心,
所以SO为正六棱锥的高.
(1)在Rt△SOH中,OH = BCsin 60° =槡32 BC 槡= 2 3,又∠SHO
= 60°,所以SO = OH·tan 60° = 6.
(2)在Rt△SOH中,SH = SO2 + OH槡 2 槡= 4 3.
(3)在Rt△SHB中,SH 槡= 4 3,BH = 2,
所以SB = SH2 + BH槡 2 槡= 2 13.
故该正六棱锥的高为6,斜高为槡4 3,侧棱长为槡2 13.
对点训练
2.(1)A (2)B (1)因为底面正三角形的高为槡32 a,其重心
到顶点距离为槡32 a ×
2
3 =
槡3
3 a,且正三棱锥高为槡
6
6 a,所以
利用直角三角形勾股定理可得侧棱长为
槡6
6( )a
2
+ 槡3
3( )a槡
2
=槡22 a.斜高为 槡
2
2( )a
2
- 12( )a槡 2 =
a
2 .所以此正三棱锥侧面积S = 3 ×
1
2 a ×
1
2 a =
3
4 a
2 .故选A.
(2)由题得,该正四棱锥的斜高为(槡3)2 + 1槡 2 = 2,
所以该正四棱锥的表面积为22 + 4 × 12 × 2 × 2 = 12.故选B.
例3:设棱台两底面的中心分别是O′和O,B′C′,BC的中点
分别是E′,E
,
—198—
连接O′O,E′E,OB,O′B′,O′E′,OE,
则四边形OBB′O′,OEE′O′都是直角梯形,
且OO′ = 17 cm.
在正方形ABCD中,BC = 16 cm,则OB =
槡8 2 cm,OE = 8 cm,在正方形A′B′C′D′中,B′C′
= 4 cm,则O′B′ 槡= 2 2 cm,O′E′ = 2 cm.
在直角梯形O′OBB′中,
BB′= OO′2 +(OB -O′B′)槡 2 = 172 +(槡槡8 2 -2 2)槡 2 = 19(cm).
在直角梯形O′OEE′中,EE′ = OO′2 +(OE -O′E′)槡 2
= 172 +(8 - 2)槡 2 槡= 5 13(cm).
故这个棱台的侧棱长为19 cm,斜高为槡5 13 cm.
对点训练
3. A 由正四棱台,下底面是边长为6 dm的正方形,上底面是边
长为2 dm的正方形,高为4 dm,四棱台的侧面均为等腰梯形,
则其斜高为42 + 12 ×(6 - 2[ ])槡 2 槡= 2 5(dm),所以“斗”的
所有侧面的面积之和为S1 = 4 × 12 (6 + 2) 槡 槡× 2 5 = 32 5
(dm2),上底面的面积为S2 = 4 dm2,所以S1S2 槡= 8 5.
例4:①③④⑤ ①正确,因为该几何体有六个面,属于六
面体.
②错误,因为侧棱的延长线不能交于一点.
③正确,如果把几何体正面或背面作为底面就会发现是一
个四棱柱.
④⑤都正确,如图甲、乙所示.
对点训练
4. BC (1)不是棱台,因为侧棱延长线不可能交于一点;(2)是
棱柱;(3)是棱锥;(4)是棱柱.故选BC.
课堂检测 固双基
1. D 对于A,四棱锥共有八条棱,故A错误;对于B,五棱锥共
有六个面,故B错误;对于C,六棱锥的顶点有七个,故C错
误;对于D,根据棱锥的定义,D正确.故选D.
2. ABD 由棱台的定义和结构特征,C为棱台不具备的特点.
3. B 由题意可知,该棱台的侧面为上、下底边长分别为4和
16,腰长为10的等腰梯形,等腰梯形的高为102 - 16 - 4( )2槡 2
= 8,∴等腰梯形的面积S′ = 12 ×(4 + 16)× 8 = 80,
∴棱台的侧面积S = 3S′ = 3 × 80 = 240.故选B.
4. 槡4 + 4 3 设正四棱锥的棱长为2a,由题得(槡3a)2 = a2 +
(槡2)2,得a = 1.故该四棱锥的棱长为2,则表面积为2 × 2 +
槡3
4 × 2
2 槡× 4 = 4 + 4 3.
5. 2 如图,正三棱锥S - ABC中,D为AB的中点,则CD =
BC2 - BD槡 2 槡= 3 3,设O为三角形ABC的重心,则SO⊥底面
ABC,又CO = 23 CD 槡= 2 3,
所以SO = SC2 - CO槡 2 = 2,即这个正三棱锥的高是2.
11. 1. 5 旋转体
必备知识 探新知
知识点1 矩形的一边 直角三角形一直角边 直角梯形垂直
于底边的腰
对应练习
1.(1)× (2)√ (3)× (4)×
[提示](1)圆柱的母线与轴是平行的.
(2)用平行于圆锥底面的平面去截圆锥,底面与截面之间的部
分是圆台,由此可知此说法正确.
(3)用与底面平行的平面去截圆锥,才能得到一个圆锥和一个
圆台.
(4)圆台的高是指两个底面之间的距离.
知识点2 2πr(r + l) πr(r + l) π(r′2 + r2 + r′l + rl)
对应练习
2. B 因为圆台的上、下底面半径和高的比为144,母线长为
10,设圆台上底面的半径为r,则下底面半径和高分别为4r和4r,
由100 =(4r)2 +(4r - r)2得r =2,故圆台的侧面积等于π(r +4r)
×10 =100 π.故选B.
3. A 设圆柱的底面半径为r,高为h,则由题设知h = 2πr,
∴ S表= 2πr
2 + 2πr·h = 2πr2(1 + 2π).又S侧= h2 = 4π2 r2,
∴
S表
S侧
= 1 + 2π2π
.
知识点3 直径 一周 圆心 半径 直径 球心 O 4πR2
对应练习
4. A 设球的半径为R,所得的截面为圆M,圆M的半径为r.由
题意可知,R2 = 14 R
2 + r2,∴ 34 R
2 = r2 .
∴ S球= 4πR
2,截面圆M的面积为πr2 = 34 πR
2,
则所得截面的面积与球的表面积的比为
3
4 πR
2
4πR2
= 316 .故选A.
关键能力 攻重难
例1:AC A正确;没有说明这两个平行截面与底面的位置
关系,当这两个平行截面与底面平行时正确,其他情况则是错误
的. B错误;C正确;通过圆台侧面上一点,只有一条母线. D错
误.故选AC.
对点训练
1.①②③ 由圆锥的定义及母线的性质知①②正确,圆柱的轴
截面过上下底的直径,所以是过母线的截面中面积最大的
一个.
例2:如图所示,由一个圆锥O4O5,一个圆柱O3O4及一个圆
台O1O3中挖去圆锥O1O2组成的.
—199—