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§7 简单几何体的面积和体积
7.1 简单几何体的侧面积
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学习目标 1.通过对柱体、锥体、台体的研究,掌握柱体、锥体、台体的表面积的求法(重点);2.了解柱体、锥体、台体的表面积计算公式;能运用柱体、锥体、台体的表面积公式进行计算和解决有关实际问题(重、难点);3.培养空间想象能力和思维能力(难点).
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知识点一 侧面积的概念
把柱、锥、台的侧面沿着它们的一条侧棱或母线剪开后展开在一个平面上, 的面积就是它们的侧面积.
展开图
预习教材P43-45完成下面的问题:
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【预习评价】
圆柱OO′及其侧面展开图如下,则其侧面积为多少?表面积为多少?
提示 S侧=2πrl,S表=2πr(r+l).
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知识点二 圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图及侧面积公式
几何体
侧面展开图
侧面积公式
圆柱
S圆柱侧=c·l=2πrl
r—底面半径
l—圆柱母线长
c—底面圆周长
圆锥
S圆锥侧=eq \f(1,2)c·l=πrl
r—底面半径
l—圆锥母线长
c—底面圆周长
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圆台
S圆台侧=eq \f(1,2)(c1+c2)l=π(r1+r2)l
r1、r2—上、下底面半径
c1、c2—上、下底面圆周长
l—侧面母线长
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【预习评价】
一个几何体的三视图及其尺寸如图(单位:cm),则该几何体的表面积为 ( )
A.12π B.18π C.24π D.36π
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解析 由三视图知该几何体为圆锥,底面半径r=3,母线l=5,∴S表=πrl+πr2=24π.故选C.
答案 C
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知识点三 直棱柱、正棱锥、正棱台的侧面展开图及侧面积公式
几何体
侧面展开图
侧面积公式
直棱柱
S直棱柱侧=c·h
c—底面周长
h—高
正棱锥
S正棱锥侧=eq \f(1,2)c·h′
c—底面周长
h′—斜高
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正棱台
S正棱台侧=eq \f(1,2)(c+c′)·h′
c、c′—上、下底面周长
h′—斜高
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【预习评价】
一个几何体的三视图(单位长度:cm)如图所示,则此几何体的表面积是
( )
A.(80+16eq \r(2))cm2
B.84 cm2
C.(96+16eq \r(2))cm2
D.96 cm2
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答案 A
解析 该几何体是四棱锥与正方体的组合,S表面积=42×5+4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)×4×\r(22+22)))=80+16eq \r(2)(cm2).
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题型一 旋转体的表面积和侧面积
【例1】 设圆台的高为3,在轴截面中,母线AA1与底面圆直径AB的夹角为60°,且轴截面的一条对角线垂直于腰,求圆台的侧面积.
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解 如图所示,作出轴截面A1ABB1,设上、下底面半径、母线长分别为r、R、l,作A1D⊥AB于D,
则A1D=3,
∠A1AB=60°.
∵∠BA1A=90°,
∴∠BA1D=60°,
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∴AD=A1D·tan 30°=3×eq \f(\r(3),3)=eq \r(3)=R-r,
BD=A1D·tan 60°=3×eq \r(3)=3eq \r(3)=R+r.
∴R=2eq \r(3),r=eq \r(3),l=A1A=eq \f(A1D,sin 60°)=eq \f(3,\f(\r(3),2))=2eq \r(3).
∴圆台的侧面积S侧=π(r+R)l=π(2eq \r(3)+eq \r(3))×2eq \r(3)=18π.
即圆台的侧面积是18π.
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规律方法 (1)旋转体侧面积的计算一般通过轴截面寻找其中的数量关系.
(2)解决台体的问题通常要还台为锥,求面积时要注意侧面展开图的应用,上、下底面圆的周长是展开图的弧长.
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【训练1】 (1)一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为 ( )
A.3π B.4π C.2π+4 D.3π+4
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(2)圆台的上、下底面半径分别为10 cm和20 cm.它的侧面展开图扇环的圆心角为180°,那么圆台的表面积是________cm2(结果中保留π).
解析 (1)由三视图可知:
该几何体为:
故表面积为: