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高中數(shù)學: 空間幾何體的表面積和體積

 昵稱47813312 2020-07-17
一、空間幾何體的表面積
問題1:有一只螞蟻從圓柱的下底面圓周上一點A出發(fā),沿著圓柱側(cè)面爬行一周,到達上底面圓周上一點B(線段AB是圓柱的一條母線),問螞蟻爬行的最短路線是多長?
平面展開圖:沿著多面體的某些棱將它們展開成平面圖形,這個平面圖形叫做該幾何體的平面展開圖。
(一)棱柱、棱錐、棱臺的側(cè)面積
1、直棱柱:側(cè)棱和底面垂直的棱柱叫做直棱柱。其側(cè)面展開圖是一個矩形。
正棱柱:底面為正多邊形的直棱柱叫做正棱柱。
S直棱柱側(cè)ch其中c為棱柱的底面周長,h直棱柱的高。 
2、正棱錐
定義:如果一個棱錐的底面是正多邊形,并且頂點在底面的正投影是底面中心,這樣的棱錐叫做正棱錐。
性質(zhì):
1)正棱錐的側(cè)棱長相等。
2)側(cè)棱和底面所成的角相等。
棱錐的側(cè)面展開圖是由各個側(cè)面組成的。
S正棱錐側(cè)ch(其中c為棱錐底面周長,h’為側(cè)面等腰三角形底邊上的高——斜高)
3、正棱臺
定義:正棱錐被平行于底面的平面所截,截面與底面之間的部分叫做正棱臺。
側(cè)面展開圖是由各個側(cè)面組成的。
S正棱臺側(cè)=  c’h’
(其中c,c’為棱臺上下底面的周長,h’為各個等腰梯形的高,即棱臺的斜高)。
(二)、圓柱、圓錐、圓臺的側(cè)面積
把圓柱、圓錐、圓臺的側(cè)面沿著它們的一條母線剪開后展在平面上,展開圖的面積就是它們的側(cè)面積。
1、圓柱的側(cè)面積
◆如果圓柱底面半徑是r,周長是c,側(cè)面母線長是l,那么它的側(cè)面積是
2、圓錐的側(cè)面積
◆如果圓錐底面半徑是r,周長是c,側(cè)面母線長是l,那么它的側(cè)面積是
3、圓臺的側(cè)面積
◆如果圓臺的上、下面半徑是周長分別是側(cè)面母線長是,那么它的側(cè)面積是
 
二、柱錐臺的體積公式
長方體的體積公式是什么?如:某長方體的長寬高分別是7cm,5cm,4cm,其體積為多少,即為多少個正方體?
1、祖暅原理
兩等高的幾何體若在所有等高處的水平截面的面積相等,則這兩個幾何體的體積相等。
2、柱體的體積公式
3、錐體的體積公式
4、臺體的體積計算公式
◆柱體,錐體,臺體之間的關(guān)系:
5、球體的體積公式與表面積公式
1)利用祖暅原理可得
2)利用極限的思想推導出球的表面積公式:S球面4πR2
 
典型例題

1. 有一根長為5 cm,底面半徑為1 cm的圓柱形鐵管,用一段鐵絲在鐵管上纏繞4圈,并使鐵絲的兩個端點落在圓柱的同一母線的兩端,則鐵絲的最短長度為多少厘米?(精確到0.1 cm
解:由題意知:BC5 cmAB8,點A與點C就是鐵絲的起止位置,故線段AC的長度即為鐵絲的最短長度。AC
 
2. 如圖是一個獎杯的三視圖,(單位:cm)試計算這個獎杯的體積(精確到0.01cm3)。
解:V正四棱臺
V長方體6864
V 
V V正四棱臺  V長方體 V
 
3. 一個圓柱形的鍋爐,底面直徑d1m,高h2.3m。求鍋爐的表面積(保留2個有效數(shù)字)。
    解:底面半徑r S側(cè)面積 cl2 2.3           
        S表面積  S側(cè)面積 S底面積2.3  8.7          
 
4. 一個正三棱臺的上下底面邊長分別為3cm6cm,高是cm,求三棱臺的側(cè)面積。
 
解:如圖。連接AO并延長交BCD,連結(jié),并延長交,過EAD
DEDO, 
S正三棱臺  

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