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- 2021-06-11 发布
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第
2
讲 空间几何体的表面积和体积
课标要求
考情风向标
了解球、棱柱、
棱锥、台的表面
积和体积的计
算公式
从近几年的高考试题来看,本部分内容是高考
的必考内容,考查形式可以直接求几何体的面
积和体积,也可以根据几何体的体积、面积求
某些元素的量,与三视图相结合求几何体的面
积、体积是课改以来高考的热点,在备考时应
予以重视
.
同时要特别注意有关球的内接或外
切几何体的计算,新课标多年都有考查
1.
柱、锥、台和球的侧面积和体积
2π
rh
(
续表
)
(
续表
)
2.
几何体的表面积
(1)
棱柱、棱锥、棱台的表面积就是各面面积之和
.
(2)
圆柱、圆锥、
圆台的侧面展开图分别是矩形、扇形、扇
环形,它们的表面积等于侧面积与底面面积之和
.
4π
R
2
3.
等积法的应用
(1)
等积法:包括等面积法和等体积法
.
(2)
等积法的前提是几何图形
(
或几何体
)
的面积
(
或体积
)
通
过已知条件可以得到,利用等积法可以用来求解几何
图形的高
或几何体的高,特别是求三角形的高和三棱锥的高
.
这一方法回
避了具体通过作图得到三角形
(
或三棱锥
)
的高,而通过直接计
算得到高的数值
.
1.
以边长为
1
的正方形的一边
所在直线为旋转轴,将该正
A
方形旋转一周所得圆柱的侧面积等于
(
A.2π
C.2
)
B.π
D.1
2.
下列命题:
①
以直角三角形的一边为轴旋转一周所得的旋转体是圆
锥;
②
以直角梯形的一腰为轴旋转一周所得的旋转体是圆台;
③
圆柱、圆锥、圆台的底面都是圆;
④
一个平面截圆锥,得到一个圆锥和一个圆台,
其中正确命题的个数为
(
)
A.0
个
B.1
个
C.2
个
D.3
个
解析:
命题①错,∵这条边若是直角三角形的斜边,则得
不到圆锥;命题②错,∵这条腰必须是垂直于两底的腰;命题
③正确,∵圆柱、圆锥、圆台的底面都是圆;命题④错,必须
用平行于圆锥底面的平面截圆锥才可以
.
答案:
B
3.(2016
年新课标
Ⅱ
)
体积为
8
的
正方体的顶点都在同一球
面上,则该球的表面积为
(
)
A
A.12π
B.
32
3
π
C.8π
D.4π
4.(2017
年江苏
)
如图
8-2-
1
,在圆柱
O
1
O
2
内有一个球
O
,该
球与圆柱的上、下面及母线均相切
.
记圆柱
O
1
O
2
的体积为
V
1
,
图
8-2-1
考点
1
几何体的面积
例
1
:
(1)
(2017
年新课标
Ⅱ
)
长方体的长、宽、高分别为
3,2,1
,
其顶点都在球
O
的球面上,则球
O
的表面积为
________.
答案:
14π
(3)(2018
年新课标
Ⅰ
)
已知圆柱的上、下底面的中心分
别为
O
1
,
O
2
,过直线
O
1
O
2
的平面截该圆柱所得的截面是面积为
8
的正方形,则该圆柱的表面积为
(
)
答案:
B
(4)(2016
年新课标
Ⅲ
)
如图
8-2-2
,网格纸上小正方形的边长
为
1
,粗实线画出的是某多面体的三视图,
则该多面体的表面
积为
(
)
图
8-2-2
答案:
B
【
规律方法
】
第
(1)(2)
(3)
小题是求实体的面积;第
(4)
小题
只是给出几何体的三视图,求该几何体的表面积时
,先要根据
三视图画出直观图,再确定该几何体的结构特征,最后利用有
关公式进行计算
.
注意表面积包括底面的面积
.
考点
2
几何体的体积
例
2
:
(1)
(2017
年新课标
Ⅲ
)
已知圆柱的高为
1
,它的两个底
面的圆周在直径为
2
的同一个球的球面上,则该圆柱的体积
为
(
)
答案:
B
(2)(2019
年江苏
)
如图
8-2-3
,长方体
ABCD
-
A
1
B
1
C
1
D
1
的体
积是
120
,
E
为
CC
1
的中点,则三棱锥
E
-
BCD
的体积是
________.
图
8-2-3
解析:
∵长方体
ABCD
-
A
1
B
1
C
1
D
1
的体积为
120
,
∴
AB
·
BC
·
CC
1
=
120
,
由长方体的性质知
CC
1
⊥
底面
ABCD
,
∴
CE
是三棱锥
E
-
BCD
的底面
BCD
上的高,
∴
三棱锥
E
-
BCD
的体积
答案:
10
(3)(2018
年新课标
Ⅱ
)
已知圆锥的顶点为
S
,母线
SA
,
SB
互
相垂直,
SA
与圆锥底面所成角为
30°
,若△
SAB
的面积为
8
,
则该圆锥的体积为
________.
答案:
8π
(4)(2018
年江苏
)
如图
8-2-4
,正方体的棱长为
2
,以其所有
面的中心为顶点的多面体的体积为
________.
图
8-2-4
(5)(2019
年新课标
Ⅲ
)
学生到工厂劳动实践,利用
3D
打印
技术制作模型
.
如图
8-2-5
,该模型为长方体
ABCD
-
A
1
B
1
C
1
D
1
挖
去四棱锥
O
-
EFGH
后所得的几何体,其中
O
为长方体的中心,
E
,
F
,
G
,
H
分别为所在棱的中点,
AB
=
BC
=
6 cm,
AA
1
=
4 cm,
3D
打印所用原料密度为
0.9 g/cm
3
,不考虑打印损耗,制作该模型
所需原料的质量为
________g.
图
8-2-5
答案:
118.8
【
规律方法
】
求几何体的体积时,若所给的几何体是规则
的柱体、锥体、台体或球,可直接利用公式求解;若是给出几
何体的三视图,求该几何体的体积时,先要根据三视图画出直
观图,再确定该几何体的结构特征,最后利用有关公式进行计
考点
3
立体几何中的折叠与展开
例
3
:
(20
17
年新课标
Ⅰ
)
如图
8-2-6
,
圆形纸片的圆心为
O
,
半径为
5 cm
,该纸片上的等边三角形
ABC
的中心为
O
.
D
,
E
,
F
为圆
O
上的点,△
DBC
,△
ECA
,△
FAB
分别是以
BC
,
CA
,
AB
为底边的等腰三角形
.
沿虚线剪开后,分别以
BC
,
CA
,
AB
为折痕折起△
DBC
,△
ECA
,△
FAB
,使得
D
,
E
,
F
重合,得
到三棱锥 当
.
ABC
的边长变化时,所得三棱锥体积
(
单位:
cm
3
)
的最大值为
________.
图
8-2-6
解析:
如图
D71
,设正三角形的边长为
x
,则
图
D71
【
跟踪训练
】
1.(2018
年新课标
Ⅰ
)
某圆柱的高为
2
,底面周长为
16
,其
三视图如图
8-2-7.
圆柱表面上的点
M
在正视图上的对应点为
A
,
圆柱表面上的点
N
在左视图上的对应点为
B
,则在此圆柱侧面
)
上,从
M
到
N
的路径中,最短路径的长度为
(
图
8-2-7
图
D72
答案:
B
2.(2018
年广东阶段性测评
)
一块边长为
6
cm
的正方形铁皮
按如图
8-2-8(1)
所示的阴影部分裁下,然后
用余下的四个全等的
等腰三角形加工成一个正四棱锥形容器,将该容器按如图
8-2-8(2)
放置
.
若其正视图为等腰直角三角形,则该容器的体积为
(
)
图
8-2-8
解析:
由题和
D73(1)
可知,
PM
+
PN
=
6 (cm)
,且
PM
=
PN
.
图
D73
答案:
D
难点突破
⊙
组合体的相关运算
例题:
Rt△
ABC
的角
A
,
B
,
C
所对的边分别是
a
,
b
,
c
(
其
中
c
为斜边
)
,分别以
a
,
b
,
c
边所在的直线为旋转轴,将△
ABC
旋转一周得到的几何体的体积分别是
V
1
,
V
2
,
V
3
,则
(
)
答案:
D
【
跟踪训练
】
3.(2019
年新课标
Ⅱ
)
中国有悠久的金石文化,印信
是金石
文化的代表之一
.
印信的形状多为长方体、正方体或圆柱体,但
南北朝
时期的官员独孤信的印信形状是
“
半正多面体
”
(
图
8-2-9(1)).
半正多面体是由两种或两种以上的正多边形围成的多
面体
.
半正多面体体现了数学的对称美
.
图
8-2-9(2)
是一个棱数为
48
的半正多面体,它的所有顶点都在同一个正方体的表面上,
且此正方体的棱长为
1.
则该半正多面体共有
_____
个面,其棱长
为
_______.
(1)
(2)
图
8-2-9
解析:
中间一层是一个正八棱柱,有
8
个侧面,上层有
(8
+
1)
个侧面,下层有
(8
+
1)
个侧面,因此该半正多面体共有
26
个面, 设其棱长为
x
,在正八边形中,
2.(1)
圆锥的母线
l
、高
h
和底面圆的半径
R
组成直角三角形
.
圆锥的计算一般归结为解这个直角三角形,关系式是
l
2
=
h
2
+
R
2
.
(2)
圆台的母线
l
、高
h
和上、下底面圆的半径
r
,
R
组成直
角梯形
.
圆台的计算一般归结为解这个直角梯形,关系式是
l
2
=
h
2
+
(
R
-
r
)
2
.
3.
球的截面性质:球的截面是圆面,球面被经过球心的平
面截得的圆叫做球的大圆,被不经过球心的平面截得的圆叫做
中
r
为截面圆半径,
R
为球的半径,
d
为球心
O
到截面圆的距
离,即
O
到截面圆心
O
1
的距离
).
5.
与球有关的组合体问题,一种是内切,一种是外接
.
解题
时要认真分析图形,明确切点和接点的位置
,确定有关元素间
的数量关系,并作出合适的截面图,如球内切于正方体,切点
为正方体各个面的中心,正方体的棱长等于球的直径;球外接
于正方体,正方体的顶点均在球面上,正方体的体对角线长等
于球的直径
.
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