11.1.5 旋转体(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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教辅
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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 11.1.5 旋转体
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 1.58 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
下载链接 https://m.zxxk.com/soft/51357063.html
价格 2.00储值(1储值=1元)
来源 学科网

内容正文:

〉 /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. $*& )*+,%-.+ 知识点1  圆柱、圆锥、圆台的有关概念 名 称 定义 图示 有关概念 圆 柱 以        所在直线为旋转 轴,将矩形旋转一周而形成 的曲面所围成的几何体 圆 锥 以              所在直线 为旋转轴,将直角三角形旋 转一周而形成的曲面所围成 的几何体 圆 台 以                  所在 直线为旋转轴,将直角梯形 旋转一周而形成的曲面所围 成的几何体 旋 转 体 圆柱、圆锥、圆台的形成方式 构成的几何体都是旋转体 轴:旋转轴 高:在轴上的边(或它的 长度) 底面:垂直于轴的边旋 转而成的圆面 侧面:不垂直于轴的边 旋转而成的曲面 母线:无论旋转到什么 位置,不垂直于轴的边 轴截面:通过轴的平面 所得到的截面通常简称 为轴截面. [思考] ●/012 1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)圆柱上底面圆周上任一点与下底面圆周上任一点的连线是圆柱的 母线. (    ) (2)圆台有无数条母线,它们相等,延长后相交于一点. (    ) (3)用一个平面去截圆锥,得到一个圆锥和一个圆台. (    ) (4)圆台的高就是相应母线的长. (    ) 思考:等边三角形绕其 一边的中线所在直线旋 转半周形成的面所围成 的几何体是什么几 何体? 提示: àü $*' 知识点2  圆柱、圆锥、圆台的表面积公式 几何体 侧面展开图 表面积公式 圆柱 S圆柱=            (其中r为底面半径,l为侧面母线长) 圆锥 S圆锥=              (其中r为底面半径,l为侧面母线长) 圆台 S圆台=                  (其中r′为上底面半径,r为下底面半径,l为侧面母线长)    ●/012 2.圆台的上、下底面半径和高的比为144,母线长为10,则圆台的侧面积为 (  )                                                A. 81π B. 100π C. 14π D. 169π 3.已知一个圆柱的侧面展开图是一个正方形,则这个圆柱的表面积与侧面积的比值是 (  ) A. 1 + 2π2π B. 1 + 4π4π C. 1 + 2π π D. 1 + 4π2π 知识点3  球 定义 以半圆的            所在直线为旋转轴,半圆面旋转          形成的旋转体称为球体,简称球 有关概念半圆的          称为球的球心;半圆的          称为球的半径;半圆的          称为球的直径 图形 表示法 球常用表示          的字母表示,如上图中的球记作球          表面积 S =             (R为球的半径) ●/012 4.过球的一条半径的中点,作垂直于该半径的平面,则所得截面的面积与球的表面积的比为(  ) A. 316 B. 9 16 C. 3 8 D. 9 32 $*( 3456%789 ●:;<%çÖP܀ÝÞ 1.(多选题)下列命题中正确的是 (    ) A.圆锥、圆台中过轴的截面是轴截面,圆锥的轴截面是等腰三角 形,圆台的轴截面是等腰梯形 B.夹在圆柱的两个平行截面间的几何体还是一个旋转体 C.圆锥截去一个小圆锥后剩余部分是圆台 D.通过圆台侧面上一点,有无数条母线     [分析]  依据旋转体及其相关概念逐项判断. [归纳提升] 〉 /CD1 1.下列几种说法: ①圆锥的顶点、底面圆的圆心与圆锥底面圆周上任意一点这三点的连线 都可以构成直角三角形; ②圆锥的顶点与底面圆周上任意一点的连线是圆锥侧面的母线; ③圆柱的轴截面是过侧面的母线的截面中面积最大的一个. 其中说法正确的是        . ●:;E%è­éuP܀ÝÞ 2.如图,绕虚线旋转一周后形成的旋转体是由哪些简单几何 体组成的? [归纳提升] 〉 /CD1 2.已知AB是直角梯形ABCD中与底边垂直的一腰,如右 图.分别以AB、BC、CD、DA为轴旋转,试说明所得几何体 的结构特征. 归纳提升:判断旋转体 形状的步骤 (1) Äfh (2) fg8<J;*+ 3 ( GH}6ü ) ¡î ¨¨->#RSh (3) Hwàûnàün à!ný-gˆ]^Ï å•½fg;–h 归纳提升:旋转体的形状 判断技巧 (1) Žî¨V;–-R j}¨-fgVõ}ˆ 8<J;÷NšŸ6î ¨1XV*^.8<J ;÷P*-¨î¨V1 X- î ¨ V ^ ¼ } P *-h (2) ®î¨¯°*ÿ>8 <J;-+31;Õ- ÍÎV£«O6ÍZå knVoOòPûQl 8<J;-vw½4œ î¨V-;– . $*) ●:;>%çÖOP˧ 3.一个圆台的母线长为12 cm,两底面面积分别为4π cm2和25π cm2 . (1)求圆台的高; (2)将圆台还原为圆锥后,求圆锥的母线长.     [分析]  作出圆台的轴截面,是一个等腰梯形. [归纳提升] 〉 /CD1 3.如图,在底面半径为2,母线长为4的圆锥中内接一个高为 槡3的圆柱,求圆柱的底面半径. ●:;n%êPëAABHßAB˧ 4.已知过球面上三点A,B,C的截面到球心的距离等于球半径的一 半,且AC = BC = 6,AB = 4,则球面面积为 (  ) A. 42π B. 48π C. 54π D. 60π [分析]  设出球的半径、截面圆的半径,通过已知条件求出球的半 径,再代入公式计算球面面积. [归纳提升] 归纳提升:与圆锥有关 的截面问题的解决策略 _dbRàü-Ë (Ì-ۘNV^¼ Qlàü-¨R<VX ÿ^Qž:0;VÆÙ WXÿŸ0:0;V+ ۘ¨©"bRŸ0: 0;-ۘÆÇ_dh GH®_àü-±n× 6ªn'<à-á⪠QۘNVô}G¯F i¨R<V©S_dh TUÝ8—}+6ÍÛ ˜¨©"8<ۘ½ d%h 归纳提升:球的截面 性质 ý-R<}à<VR< -áâ‘poQpý- áâ . ·R<-àÌ} ýÌNVR<-áâQ pý-áâViìR< -áâ‘pý-áâ . ýÌÿR<-rsV ŠVR<áâV‘V• r = R2 - d槡 2Vi* R "ý-áâV r "R< -áâV d "ýÌÿR <-rsh $** 〉 /CD1 4.两个球的表面积之差为48π,它们的大圆周长之和为12π,则这两个球的半径之差为 (  ) A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 ●QRST%=žPßAB½ìí˜îAlm 5.如图所示的几何体是一个棱长为4 cm的正方体,若在其中一个面的中心位 置上挖一个直径为2 cm、深为4 cm的圆柱形的洞,求挖洞后几何体的表 面积.     [错解]  正方体的表面积为4 × 4 × 6 = 96(cm2),     圆柱的两个底面积和为2π cm2,     所以挖洞后几何体的表面积为(96 - 2π)(cm2).     [错因分析]  上述解法考虑不全面,仅用正方体的表面积减去圆柱的两个底面面积,却漏掉圆 柱的侧面积而致误.该几何体是一个组合体,其表面积为正方体的表面积加上圆柱的侧面积减去圆柱 的两个底面积.     [正解]      [误区警示]  求组合体的表面积时切忌直接套用柱、锥、台的表面积公式,而应先分析该几何 体由几部分组成,几何体各个面间有无重叠,再结合相应几何体选择公式求解. 〉 /CD1 5.如图所示,从底面半径为2a,高为槡3a的圆柱中,挖去一个底面半径为a且与 圆柱等高的圆锥,求原圆柱的表面积S1 与挖去圆锥后的几何体的表面积S2 之比. $*+ XYZ[%\]^                                        1.下列结论中:①等腰梯形的纸片可以卷成一个 没有两底的圆台;②一个圆台存在两条母线的 延长线不相交于一点;③过圆台的任何两条母 线的截面都是等腰梯形.其中错误的结论个 数为 (    ) A. 0      B. 1      C. 2      D. 3 2.下面几何体的截面一定是圆面的是(    ) A.圆台  B.球 C.圆柱  D.棱柱 3.已知某圆锥的表面积是14π,其侧面展开图是 顶角为π3的扇形,则该圆锥的侧面积为(  ) A. π B. 2π C. 6π D. 12π 4.正方体的内切球与外接球的表面积之比 为        . 5.已知一个圆柱的轴截面是一个正方形且其面 积是Q,则此圆柱的底面半径为        . 请同学们认真完成练案[15                        ] 11. 1. 6  祖 ! 原理与几何体的体积 !"#$%&'( 学习目标 核心素养 1.理解棱柱、棱锥和棱台的体积公式的推导方法,了解祖 ! 原理,将空间问题转化为平面问题. 2.知道柱、锥、台和球的体积公式,能用公式解决简单的 实际问题. 1.通过学习柱体、锥体、台体和球的体 积公式,培养数学运算核心素养. 2.借助组合体的体积,提升直观想象 的核心素养. )*+,%-.+ 知识点1  祖 ! 原理     1.内容:幂势既同,则积不容异.     2.含义:夹在两个平行平面间的两个几何体,如果被平行于这两个平面的任意平面所截,两个 截面的          总相等,那么这两个几何体的体积一定相等.     3.应用:等底面积、等高的两个柱体或锥体的体积          . $*!     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— 对点训练 2.(1)以AB边为轴旋转所得旋转体是圆台.如下图①所示. (2)以BC边为轴旋转所得的旋转体是一组合体:下部为圆 柱,上部为圆锥.如下图②所示. (3)以CD边为轴旋转所得的旋转体为一组合体:上部为圆 锥,下部为圆台,再挖去一个小圆锥.如下图③所示. (4)以AD边为轴旋转所得的旋转体为一组合体:一个圆柱上 部挖去一个圆锥.如下图④所示.     例3:(1)圆台的轴截面是等腰梯形ABCD (如图所示). 由已知可得O1A = 2 cm,OB = 5 cm.     又由题意知,腰长为12 cm,所以高AM = 122 -(5 - 2)槡 2 槡= 3 15(cm).     (2)如图所示,延长BA,OO1,CD,交于点S,     设截得此圆台的圆锥的母线长为l,     则由△SAO1∽△SBO,可得l - 12l = 2 5 ,解得l = 20 cm.     即截得此圆台的圆锥的母线长为20 cm. 对点训练 3.设圆锥的底面半径为R,圆柱的底面半径为r,则由三角形 相似, 得R - rR = 槡 3 42 - 2槡 2 ,即1 - r2 = 1 2 ,解得r = 1.即圆柱的底面 半径为1.     例4:C  设球的半径为R,△ABC外 接圆的半径为r.     如图,O为球心,O′是△ABC的外 心,则OO′⊥平面ABC.     连接CO′并延长,交AB于点D.     在Rt△ACD中,cos∠CAB = 13 ,则     sin∠CAB = 槡2 23 .     在△ABC中,由正弦定理得 6sin∠CAB = 2r,r = 槡9 2 4 ,     由题意可知r =槡32 R,所以R = 槡 3 6 2 ,所以球面面积为 4πR2 = 54π. 对点训练 4. B  设两球半径分别为R1,R2,且R1 > R2,则4π(R21 - R22)= 48π,2π(R1 + R2)= 12π,所以R1 - R2 = 2.     例5:正方体的表面积为4 × 4 × 6 = 96(cm2),     圆柱的侧面积为π × 2 × 4 = 8π(cm2),     圆柱的两个底面积和为2π cm2,     则挖洞后几何体的表面积为96 + 8π - 2π = (96 + 6π) (cm2). 对点训练 5.由题意,知S1 = 2π·2a·槡3a + 2π·(2a)2 =(槡4 3 + 8)πa2, S2 = S1 + πa·(2a)- πa2 =(槡4 3 + 9)πa2 .故S1S2 =(槡4 3 + 8)(槡4 3 + 9). 课堂检测  固双基 1. C  一个扇环可以卷成一个没有两底的圆台,故①错误;圆台 的任何母线的延长线都相交于一点,故②错误;容易判断③ 正确. 2. B  截面可以从各个不同的部位截取,截得的截面都是圆面的 几何体只有球. 3. D  设圆锥的底面半径为r,母线长为l,则圆锥的侧面展开图 的弧长为2πr,则由l·π3 = 2πr,得l = 6r. 因为圆锥的表面积是14π,所以πr2 + πr·6r = 14π,解得r2 = 2,所以圆锥的侧面积S = 6πr2 = 12π.故选D. 4. 13  设正方体的棱长为a,则其内切球的半径为12 a,外接 球的半径为槡32 a,所以内切球与外接球的表面积之比为 4π 12( )a 2 4π 槡3 2( )a 2 = 1 3 . 5.槡Q2   设圆柱底面半径为r,母线为l, 则由题意得2r = l, 2r·l = Q{ ,解得r =槡Q2 . 所以此圆柱的底面半径为槡Q2 . 11. 1. 6  祖 ! 原理与几何体的体积 必备知识  探新知 知识点1  2.面积  3.相等 对应练习 1. C  扇形AOB绕OB所在直线旋转一周,阴影部分的体积为半个 球减去一个圆锥.球的半径为3,圆锥的底面半径为3,高为3,所 以V = 12 × 4 3 ×π ×3 3 - 13 ×π ×3 2 ×3 =18π -9π =9π. 知识点2  V = Sh  V = πr2h  V = 13 Sh  V = 1 3 πr 2h V = 13 h(S1 + S1S槡2 + S2)  V = 1 3 πh(r 2 1 + r1 r2 + r 2 2) V = 43 πR 3 对应练习 2. C  圆锥的高h = 52 - 3槡 2 = 4,故V = 13 π × 32 × 4 = 12π.                                                                      —200—

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