内容正文:
11.1柱体
3 柱体的表面积
第11章 简单几何体
沪教版2020必修第三册·高二
情境引入
在没有冰箱和粮仓的古代,老百姓为了让粮食安全过冬、不发霉,会用泥土和芦苇杆,做一种特别的‘储粮罐’—— 叫‘粮囤’。既能装很多粮食,又方便通风。
古人发现,给粮囤外侧裹一层防水的芦苇席,就能挡住雨水。现在有个问题:要给一个粮囤裹满芦苇席,现有两种形状选择(如下图),选哪个会更节省席子的材料呢?
咱们一起来帮古人解决这个小难题吧!
柱体的表面由底面和侧面组成.
其中,底面是多边形或圆,柱体的表面积等于两个底面的面积再加上所有侧面的面积.
其中,所有侧面的面积之和称为柱体的侧面积.
为此,我们引入几何体表面积相关概念.
为了计算方便,下面我们只讨论直棱柱和圆柱的表面积.
思考:直棱柱的侧面展开图是什么?如何计算它的侧面积?
直棱柱,每个侧面都是矩形,且每个矩形的一边都等于棱柱的高,另一边是底面多边形的一条边.
直棱柱的侧面积=它的底面周长高,即:
新知初探
思考:如何计算直棱柱的表面积呢?
直棱柱
棱柱的底面展开图是两个全等的多边形;
直棱柱的表面积:
其中为直棱柱的底面积.
根据以上操作,如何求出圆柱的表面积呢?
5
圆柱
与多面体一样,圆柱也是围成它们的各个面的面积和.对于圆柱,因为侧面是一个曲面,不能像直棱柱那样直接求面积,但仍可以采用平面展开图的方法来求侧面积.
(是底面半径,是高)
O′
O
r
思考:此时圆柱的侧面积如何计算?表面积呢?
提醒:将空间图形问题转化为平面图形问题,是解立体几何问题最基本、最常用的方法.
典例分析
例4.一张纸的规格为:,把它作为一个圆柱的侧面,再添加圆柱的两个底,求所得到的圆柱体体积.(结果精确到0.001).
情况1:如果以的边为高,那么此时圆柱体体积为:
分析:本题是将长方形作为圆柱的侧面来计算圆柱体体积,需要考虑两种不同的情况,即分别以长方形的两条边作为圆柱的高,然后根据圆柱侧面展开图与圆柱的关系求出底面半径,再利用圆柱体积公式 计算体积。
典例分析
例4.一张纸的规格为:,把它作为一个圆柱的侧面,再添加圆柱的两个底,求所得到的圆柱体体积.(结果精确到0.001).
情况2:如果以的边为高,那么此时圆柱体体积为:
易错点分析
1:忽略分类讨论:本题有两种不同的情况,容易只考虑其中一种情况,而遗漏另一种情况,导致结果不完整;2.周长与高的对应关系错误,容易将长方形的两条边与高和周长的对应关系搞反;3.计算错误:容易出现计算失误.
练习1.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,求该直四棱柱的表面积.
分析: 先求直四棱柱的底面边长,侧面积+底面积=表面积.
课堂检测
解:如图,设底面对角线 <m></m> , <m></m> ,
交点为<m></m> ,对角线
练习1.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,求该直四棱柱的表面积.
课堂检测
则直四棱柱的底面积为 <m></m> .
∵该直四棱柱的底面是菱形,
<m></m> ,
<m></m> .
∴直四棱柱的侧面积 <m></m> ,
故直四棱柱的表面积为 <m></m> .
练习2.要给一批共10000根相同规格的空心钢管镀锌,钢管的长度为,内外直径分别为.若电镀这批钢管每平方米要用锌,求需要用锌的总量.(结果精确到)
1.单位换算:将钢管的长度单位由米换算为厘米(或把直径单位由厘米换算为米),保证计算时单位统一。
2.计算侧面积:空心钢管的镀锌面积为外侧面和内侧面的面积之和,根据圆柱侧面积公式,分别计算外侧面和内侧面的面积。
外圆的半径,外侧面.
内圆的半径,内侧面的面积
12
练习2.要给一批共10000根相同规格的空心钢管镀锌,钢管的长度为,内外直径分别为.若电镀这批钢管每平方米要用锌,求需要用锌的总量.(结果精确到)
3.计算总镀锌面积:先求出一根钢管的镀锌面积,再乘以钢管的数量,得到10000根钢管的总镀锌面积。
一根钢管需要镀锌的总面积+=+=.10000根钢管需要镀锌的总面积为:
4.计算用锌总量:根据每平方米的用锌量,乘以总镀锌面积,得到需要用锌的总量。
已知每平方米用锌 ,则需要锌的总量为:
13
练习3.已知圆柱的上、下底面的中心分别为,过直线的平面截该圆柱所得的截面是面积为的正方形,则该圆柱的表面积为( ).
解:因为过直线的平面截该圆柱所得的截面是面积为的正方形,
所以圆柱的高为,底面圆的直径为,
所以该圆柱的表面积为:
.
14
练习4.(多选题)将一个边长分别为的矩形卷成一个圆柱,则这个圆柱的表面积可能是( )
解:①当作为底面圆周长时,圆柱的侧面积为,
底面圆半径为,两底面面积为,
故圆柱的表面积为:;
②当作为底面圆周长时,圆柱的侧面积为,
底面圆的半径为,两底面面积为2,
故圆柱的表面积为:.
15
课堂小结
直棱柱的侧面积=它的底面周长高,即:
课后作业
假设古人做了以下两个粮囤,选哪个会更节省席子的材料呢?:
圆柱组:粮囤底面直径1米,高1.5米,侧面要裹多大的芦苇席?
棱柱组:粮囤底面是边长0.8米的正方形,高1.5米,四个侧面一共要多大的芦苇席?
感谢聆听!
$