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学习目标 1.记准球的表面积和体积公式,会计算球的表面积和体积(重点).2.能解决与球有关的组合体的计算问题(难点).
1.3.2 球的体积和表面积
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预习教材P27-P28完成下面问题:
知识点 球的体积和表面积公式
设球的半径为R
(1)体积公式:V=eq \f(4,3)πR3
(2)表面积公式:S=4πR2.
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【预习评价】
1.直径为1的球的体积是( )
A.1
B.eq \f(π,6)
C.eq \f(π,3)
D.π
解析 R=eq \f(1,2),故V=eq \f(4,3)πR3=eq \f(4,3)×π×eq \f(1,8)=eq \f(π,6).
答案 B
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2.表面积为8π的球的半径是________.
解析 S=4πR2=8π,故R=eq \r(2).
答案 eq \r(2)
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题型一 球的体积和表面积
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【例1】 (1)已知球的表面积为64π,求它的体积;
(2)已知球的体积为eq \f(500,3)π,求它的表面积.
解 (1)设球的半径为R,则4πR2=64π,解得R=4,
所以球的体积V=eq \f(4,3)πR3=eq \f(4,3)π·43=eq \f(256,3)π.
(2)设球的半径为R,则eq \f(4,3)πR3=eq \f(500,3)π,解得R=5,
所以球的表面积S=4πR2=4π×52=100π.
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规律方法 公式是计算球的表面积和体积的关键,半径与球心是确定球的条件.
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【训练1】 一个球的表面积是16π,则它的体积是( )
A.64π
B.eq \f(64π,3)
C.32π
D.eq \f(32π,3)
解析 设球的半径为R,则由题意可知4πR2=16π,故R=2.所以球的半径为2,体积V=eq \f(4,3)πR3=eq \f(32,3)π.
答案 D
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【例2】 已知某几何体的三视图如图所示,其中,正(主)视图,侧(左)视图均是由三角形与半圆构成,俯视图由圆与内接三角形构成,根据图中的数据可得此几何体的体积为( )
题型二 由三视图求球的体积和表面积
A.eq \f(\r(2)π,3)+eq \f(1,2)
B.eq \f(4π,3)+eq \f(1,6)
C.eq \f(\r(2)π,6)+eq \f(1,6)
D.eq \f(2π,3)+eq \f(1,2)
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解析 由三视图可得该几何体的上部分是一个三棱锥,下部分是半球,所以根据三视图中的数据可得:
V=eq \f(1,2)×eq \f(4π,3)×(eq \f(\r(2),2))3+eq \f(1,3)×eq \f(1,2)×1×1×1=eq \f(\r(2)π,6)+eq \f(1,6),故选C.
答案 C
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规律方法 由三视图求球的体积与表面积
(1)由三视图计算球或球与其他几何体的组合体的表面积与体积,最重要的是还原组合体,并弄清组合体的结构特征和三视图中数据的含义,根据球与球的组合体的结构特征及数据计算其表面积或体积.此时要特别注意球的三种视图都是直径相同的圆.
(2)计算球与球的组合体的表面积与体积时要恰当地分割与拼接,避免重叠和交叉等.
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【训练2】 如图是一个无盖器皿的三视图,正视图、侧视图和俯视图中的正方形边长为2,正视图、侧视图中的虚线都是半圆,则该器皿的表面积是( )
A.π+24 B.π+20
C.2π+24 D.2π+20
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解析 该器皿的表面积可分为两部分:去掉一个圆的正方体的表面积S1和半球的表面积S2,
S1=6×2×2-π×12=24-π,S2=eq \f(1,2)×4π×12=2π,故S=S1+S2=π+24,故选A.
答案 A
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【例3-1】 一个球内有相距9 cm的两个平行截面,它们的面积分别为49π cm2和400π cm2,求球的表面积.
解 当截面在球心的同侧时,如图①所示为球的轴截面,由球的截面性质知AO1∥BO2,且O1,O2为两截面圆的圆心,则OO1⊥AO1,OO2⊥BO2.
设球的半径为R,
∵πO2B2=49π,∴O2B