11.1.4 棱锥与棱台(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第四册同步学习指导(人教B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 高中数学人教B版必修第四册
年级 高一
章节 11.1.4 棱锥与棱台
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 1.29 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:

11. 1. 4  棱锥与棱台 !"#$%&'( 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. )*+,%-.+ 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 $)! 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 ●:;<%Úâr ÚãP܀ÝÞ 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 ●:;E%ÚâPÁ3˧ 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: È 1 Éúûnú !núüRSJ È 2 ÉRpúünú!å … ~ » ˜ ™ - Ž  $u !˜#™ åAúünú!-gˆ ˜#™ŸßŽRpú ünú!å…~»-ΠϾPzf . 8Ÿß úü ú! g'< í b ^ . < } $3;V a < ¦ "'< \.¬¶ 8 Ç - <V ¦ " '< õFú ¶ « p ^0 Hª÷¶ «p^0 归纳提升: zúü-±}&0¡'<* Ì-ì6V®zúü-lm *st…IŸ0:0;hz úü-±nþ±]þ±®' <„-JK¥Õ^.Ÿ0: 0;Zzúü-±nFú] Fú®'<„-JKò¥Õ ^.Ÿ0:0;Zzúü- Fún'<3ª-^á]þ ±ò¥Õ^.Ÿ0:0;h KJ1ÔV, VOE V, VOB ], VBE ô}Ÿ0:0; , L’·-Ÿ0:0;¬"z úü-~»:0;h $*# ●:;>%ÚãPÁ3˧ 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 ●QRST%äÇÈåæghžlm 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: zú!*\ '<*Ì-ì6n¶£ -3Ìr]þ±¥Õ^ .Ÿ0M;Z\'<* Ì-ì6nFú]\' <|ßà¶£-áâò ¥Õ^.Ÿ0M;h $*% 〉 /CD1 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 XYZ[%\]^ 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 !"#$%&'( 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. $*& 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144,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—

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