空间几何体的表面积与体积PPT课件02356

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1、1.3.1 柱体、椎体、台体的表面积与体积一、柱体、锥体、台体的表面积一、柱体、锥体、台体的表面积l(1)(1)矩形面积公式：矩形面积公式：_。l(2)(2)三角形面积公式：三角形面积公式：_。l 正三角形面积公式：正三角形面积公式：_。l(3)(3)圆面积面积公式：圆面积面积公式：_。l(4)(4)圆周长公式：圆周长公式：_。l(5)(5)扇形面积公式：扇形面积公式：_。l(6)(6)梯形面积公式：梯形面积公式：_abS ahS21243aS 2rS2CrhbaS)(21复习回顾复习回顾12slr柱体柱体锥体锥体台体台体球球多面体多面体旋转体旋转体 在初中已经学过了正方体和长方体的表面积，你

2、知道在初中已经学过了正方体和长方体的表面积，你知道正方体和长方体的表面积怎样得到的正方体和长方体的表面积怎样得到的几何体表面积几何体表面积展开图展开图平面图形面积平面图形面积空间问题空间问题平面问题平面问题把直三棱柱侧面沿一条侧棱展开，得到什么图形？把直三棱柱侧面沿一条侧棱展开，得到什么图形？侧面积怎么求？侧面积怎么求？chhcbaS )（直直棱棱拄拄侧侧habcabchh底侧表面积SSS2正棱锥的侧面展开图是什么？正棱锥的侧面展开图是什么？侧面展开侧面展开正棱锥的正棱锥的侧面积侧面积如何计如何计算？算？表面积表面积如何计算？如何计算？21chS正棱锥侧正棱锥侧 正棱台的正棱台的侧面展开图侧面

3、展开图是什么？是什么？侧面展开侧面展开hh正棱台的正棱台的侧面积侧面积如何计算？如何计算？表面积表面积如何计算？如何计算？)21hccS（正正棱棱台台侧侧h一般地一般地,多面体的表面积就是各个面的面积之和多面体的表面积就是各个面的面积之和表面积表面积=侧面积侧面积+底面积底面积小结：小结：1、弄清楚柱、锥、台的侧面展、弄清楚柱、锥、台的侧面展开图的形状是关键；开图的形状是关键；2、对应的面积公式、对应的面积公式)cc21hS（正正棱棱台台C=021chS三三棱棱锥锥C=CchchS 直直棱棱柱柱 例例1 已知棱长为已知棱长为a，各面均为等边三角形，各面均为等边三角形的四面体的四面体S-ABC，

4、求它的表面积，求它的表面积 BCAS 例例1 已知棱长为已知棱长为a，各面均为等边三角形的四面，各面均为等边三角形的四面体体S-ABC，求它的表面积，求它的表面积 DBCASaaaBDSBSD2322222所以：所以：243232121aaaSDBCSSBC因此，四面体因此，四面体S-ABC 的表面积的表面积交交BC于点于点D解：先求解：先求 的面积，过点的面积，过点S作作SBCBCSD 223434aaS因为因为aBC 思考思考)(2222lrrrlrS圆柱表面积rlr2)(2lrrrlrS圆锥表面积r2lOr)(22rll rrrSr2lOrO r2 rlrrrrS222122lOrO r

5、lOrlOOr)(2lrrS柱)(lrrS?)(22rllrrrS?rr上底扩大上底扩大r0上底缩小上底缩小圆柱、圆锥、圆台三者的表面积公式之间有什么关系？圆柱、圆锥、圆台三者的表面积公式之间有什么关系？例例2 2 如图，一个圆台形花盆盆口直径如图，一个圆台形花盆盆口直径20 cm20 cm，盆，盆底直径为底直径为15cm15cm，底部渗水圆孔直径为，底部渗水圆孔直径为1.5 cm1.5 cm，盆壁长，盆壁长15cm15cm那么花盆的表面积约是多少平方厘米（那么花盆的表面积约是多少平方厘米（取取3.143.14，结果精确到，结果精确到1 1 ）？）？2cmcm15cm20cm15 解：由圆台的

6、表面积公式得解：由圆台的表面积公式得 花盆的表面积：花盆的表面积：2225.11522015215215S)(9992cm答：花盆的表面积约是答：花盆的表面积约是999 999 2cm)(22rllrrrS圆台表面积各面面积之和各面面积之和rr0 r展开图展开图22()Srrr lrl 圆台圆台圆柱圆柱)(2lrrS)(lrrS圆锥圆锥空间问题转化成平面问题空间问题转化成平面问题棱柱、棱锥、棱柱、棱锥、棱台棱台圆柱、圆锥、圆柱、圆锥、圆台圆台所用的数学思想：所用的数学思想：柱体、锥体、台体的表面积柱体、锥体、台体的表面积二、柱体、锥体、台体的体积二、柱体、锥体、台体的体积长方体体积：长方体体积

7、：正方体体积：正方体体积：圆柱的体积：圆柱的体积：Vabh3Va2Vr hVShabhaaah底面积底面积高高aa 2 以前学过特殊的棱柱以前学过特殊的棱柱正方体、长方体以及圆柱正方体、长方体以及圆柱的体积公式的体积公式,它们的体积公式可以统一为：它们的体积公式可以统一为：柱体（棱柱、圆柱）柱体（棱柱、圆柱）的体积公式：的体积公式：ShV（其中（其中S为底面面积，为底面面积，h为柱体的高）为柱体的高）VSh3.13.1锥体（棱锥、圆锥）的体积锥体（棱锥、圆锥）的体积 （底面积（底面积S，高高h）注意注意：三棱锥的顶点和底面可以根据需要变换，：三棱锥的顶点和底面可以根据需要变换，四面体的每一个面

8、都可以作为底面，可以用来求四面体的每一个面都可以作为底面，可以用来求点到面的距离点到面的距离shV31三棱锥椎体（圆锥、棱锥）的体积公式：椎体（圆锥、棱锥）的体积公式：ShV31（其中（其中S为底面面积，为底面面积，h为高）为高）h 由此可知，由此可知，棱柱与圆柱棱柱与圆柱的体积公式类似，都是的体积公式类似，都是底面面积乘高；底面面积乘高；棱锥与圆锥棱锥与圆锥的体积公式类似，都是的体积公式类似，都是底面面积乘高的底面面积乘高的 13ss/ss/hx四四.台体的体积台体的体积V V台体台体=1 1h(s+ss+s)h(s+ss+s)3 3上下底面积分别是上下底面积分别是s/,s,高是高是h，则，

9、则VVV大 锥小 锥1133113313S hShSSSSShSSS hh SSSSS hxSS11=33S xhS x 11 =33ShSSx2xSxhSxSxhSS hxSSSShx台体（棱台、圆台）的体积公式台体（棱台、圆台）的体积公式hSSSSV)(31 ,S Sh其中，分别为上、下底面面积，为圆台（棱台）的高柱体、锥体、台体的体积公式之间有什么关系？柱体、锥体、台体的体积公式之间有什么关系？hSSSSV)(31S为底面面积，为底面面积，h为柱体高为柱体高ShV SS 分别为上、下分别为上、下底面面积，底面面积，h 为台体为台体高高ShV310SS为底面面积，为底面面积，h为锥体高为锥

10、体高上底扩大上底扩大上底缩小上底缩小,SS21.,a m已知圆锥的表面积且它的侧面展开图是一个半圆，求这个圆锥的底面直径。例例2 2 如图，一个圆台形花盆盆口直径如图，一个圆台形花盆盆口直径20 cm20 cm，盆底直径为盆底直径为15cm15cm，底部渗水圆孔直径为，底部渗水圆孔直径为1.5 1.5 cmcm，盆壁长，盆壁长15cm15cm那么花盆的表面积约是多那么花盆的表面积约是多少平方厘米？少平方厘米？cm15cm20cm15 例例3 有一堆规格相同的铁制（铁的密度是有一堆规格相同的铁制（铁的密度是 ）六角螺帽共重）六角螺帽共重5.8kg，已知底面是正六边，已知底面是正六边形，边长为形，

11、边长为12mm，内孔直径为，内孔直径为10mm，高为，高为10mm，问这堆螺帽大约有多少个（问这堆螺帽大约有多少个（取取3.14）？）？3/8.7cmg 解：六角螺帽的体积是六棱解：六角螺帽的体积是六棱柱的体积与圆柱体积之差，即柱的体积与圆柱体积之差，即:10)210(14.3106124322V)(29563mm)(956.23cm所以螺帽的个数为所以螺帽的个数为252)956.28.7(10008.5（个）（个）答：这堆螺帽大约有答：这堆螺帽大约有252252个个RROORR球的体积：球的体积：一个半径和高都等于一个半径和高都等于R的圆柱，挖去一个的圆柱，挖去一个以上底面为底面，下底面圆心

12、为顶点的圆锥以上底面为底面，下底面圆心为顶点的圆锥后，所得的几何体的体积与一个半径为后，所得的几何体的体积与一个半径为R的的半球的体积相等。半球的体积相等。探究探究球球1 1V=V=2 23 32 2=R R3 33 3球球4 4V=V=R R3 3RROORR22221 1 RR-RR-RRRR3 3半径为半径为R R的球的体积的球的体积 343VR第一步：分割第一步：分割O O球面被分割成球面被分割成n n个网格，个网格，表面积分别为：表面积分别为：nSSSS.321，则球的表面积：则球的表面积：nSSSSS.321则球的体积为：则球的体积为：设设“小锥体小锥体”的体积为：的体积为：iVi

13、VnVVVVV.321iSO O知识点三、球的表面积和体积知识点三、球的表面积和体积（O O第二步：求近似和第二步：求近似和O Oih由第一步得：由第一步得：nVVVVV.321nnhShShShSV31313131332211.iiihSV31iSiV第三步：转化为球的表面积第三步：转化为球的表面积RSVii31 如果网格分的越细如果网格分的越细,则则:RSRSRSRSVni3131313132.RSSSSSRni313132).(由由 得得:334RV 球的体积球的体积:2 24 4R RS S iSiVih的值就趋向于球的半径的值就趋向于球的半径R RRihiSO OiV“小锥体小锥体”

14、就越接近小棱锥。就越接近小棱锥。半径为半径为R R的球的的球的表面积表面积公式公式24SR设球的半径为R，则球的体积公式为V球 .43R3例例1(2009年高考上海卷年高考上海卷)若球若球O1、O2表表面积之比面积之比4，则它们的半径之比，则它们的半径之比_.(1)(1)若球的表面积变为原来的若球的表面积变为原来的2 2倍倍,则半径变为原来的则半径变为原来的倍。倍。(2)(2)若球半径变为原来的若球半径变为原来的2 2倍，则表面积变为原来的倍，则表面积变为原来的倍。倍。(3)(3)若两球表面积之比为若两球表面积之比为1:21:2，则其体积之比是，则其体积之比是。(4)(4)若两球体积之比是若两

15、球体积之比是1:21:2，则其表面积之比是，则其表面积之比是。例例2 2：2422:134:1例例3.3.如图，正方体如图，正方体ABCD-AABCD-A1 1B B1 1C C1 1D D1 1的棱长为的棱长为a,a,它的各个它的各个顶点都在球顶点都在球O O的球面上，问球的球面上，问球O O的表面积。的表面积。A AB BC CD DD D1 1C C1 1B B1 1A A1 1O OA AB BC CD DD D1 1C C1 1B B1 1A A1 1O O分析：正方体内接于球，则由球和正方体都是中心对称图形可分析：正方体内接于球，则由球和正方体都是中心对称图形可知，它们中心重合，则

16、正方体对角线与球的直径相等。知，它们中心重合，则正方体对角线与球的直径相等。略解：略解：2222211113423,)2()2(22:aRSaRaaRaDBRDBDDBRt得得：，中中变题变题1.1.如果球如果球O O和这个正方体的六个面都相切，则有和这个正方体的六个面都相切，则有S=S=。变题变题2.2.如果球如果球O O和这个正方体的各条棱都相切，则有和这个正方体的各条棱都相切，则有S=S=。2a2 2 a 关键关键：找正方体的棱长找正方体的棱长a a与球半径与球半径R R之间的关系之间的关系OABCO 例例4已知过球面上三点已知过球面上三点A、B、C的截面到球心的截面到球心O的距离的距离

17、等于球半径的一半，且等于球半径的一半，且AB=BC=CA=cm，求球的体，求球的体积，表面积积，表面积解：如图，设球解：如图，设球O半径为半径为R，截面截面 O的半径为的半径为r，r332AB2332AO 是正三角形，是正三角形，ABCROO,2 题型一题型一 旋转体的表面积及其体积旋转体的表面积及其体积 如图所示如图所示,半径为半径为R的半圆内的的半圆内的 阴影部分以直径阴影部分以直径AB所在直线为轴所在直线为轴,旋旋 转一周得到一几何体转一周得到一几何体,求该几何体的求该几何体的 表面积表面积(其中其中BAC=30=30)及其体积及其体积.先分析阴影部分旋转后形成几何体的先分析阴影部分旋转

18、后形成几何体的 形状形状,再求表面积再求表面积.解解 如图所示如图所示,过过C作作CO1 1AB于于O1 1,在半圆中可得在半圆中可得BCA=90=90,BAC=30=30,AB=2=2R,AC=,BC=R,S球球=4=4R2 2,R3,231RCO,231123234,2323,233232222112121RRRRSSSSRRRSRRRSBOAOBOAO侧圆锥侧圆锥球几何体表侧圆锥侧圆锥.23112R表面积为旋转所得到的几何体的 解决这类题的关键是弄清楚旋转后所解决这类题的关键是弄清楚旋转后所形成的图形的形状，再将图形进行合理的分割，形成的图形的形状，再将图形进行合理的分割，然后利用有关公

19、式进行计算然后利用有关公式进行计算.652134)(41314131,34333111221111221113RRRVVVVBORCOBOVAORCOAOVRVBOAOBOAO圆锥圆锥球几何体圆锥圆锥球又知能迁移知能迁移2 2 已知球的半径为已知球的半径为R，在球内作一个内，在球内作一个内 接圆柱，这个圆柱底面半径与高为何值时，它接圆柱，这个圆柱底面半径与高为何值时，它 的侧面积最大？侧面积的最大值是多少？的侧面积最大？侧面积的最大值是多少？解解 如图为轴截面如图为轴截面.设圆柱的高为设圆柱的高为h，底面半径为，底面半径为r，侧面积为侧面积为S，则，则,)2(222Rrh.2414,2,22,

20、21.41)21(4)(442.2242242222222222RRRhRrRrRRrrRrrRrrhSrRh最大值是最大圆柱侧面积时即当且仅当即知能迁移知能迁移2 2 已知球的半径为已知球的半径为R，在球内作一个内，在球内作一个内 接圆柱，这个圆柱底面半径与高为何值时，它接圆柱，这个圆柱底面半径与高为何值时，它 的侧面积最大？侧面积的最大值是多少？的侧面积最大？侧面积的最大值是多少？解解 如图为轴截面如图为轴截面.设圆柱的高为设圆柱的高为h，底面半径为，底面半径为r，侧面积为侧面积为S，则，则,)2(222Rrh.2414,2,22,21.41)21(4)(442.2242242222222

21、222RRRhRrRrRRrrRrrRrrhSrRh最大值是最大圆柱侧面积时即当且仅当即题型二题型二 多面体的表面积及其体积多面体的表面积及其体积 一个正三棱锥的底面边长为一个正三棱锥的底面边长为6 6，侧棱长，侧棱长 为为 ，求这个三棱锥的体积，求这个三棱锥的体积.本题为求棱锥的体积问题本题为求棱锥的体积问题.已知底面已知底面 边长和侧棱长，可先求出三棱锥的底面面积边长和侧棱长，可先求出三棱锥的底面面积 和高，再根据体积公式求出其体积和高，再根据体积公式求出其体积.解解 如图所示，如图所示，正三棱锥正三棱锥SABC.设设H为正为正ABC的中心，的中心，连接连接SH，则则SH的长即为该正三棱锥

22、的高的长即为该正三棱锥的高.15连接连接AH并延长交并延长交BC于于E，则则E为为BC的中点，且的中点，且AHBC.ABC是边长为是边长为6 6的正三角形，的正三角形，,33623AE.93393131312153215,Rt.393362121,.323222SHSV，AHSASH，AHSASHAAEBCSABCAEAHABCABC正三棱锥中在中在 求锥体的体积，要选择适当的底面和求锥体的体积，要选择适当的底面和高，然后应用公式高，然后应用公式 进行计算即可进行计算即可.常用方常用方法：割补法和等积变换法法：割补法和等积变换法.（1 1）割补法：求一个几何体的体积可以将这个几）割补法：求一个

23、几何体的体积可以将这个几何体分割成几个柱体、锥体，分别求出锥体和柱何体分割成几个柱体、锥体，分别求出锥体和柱体的体积，从而得出几何体的体积体的体积，从而得出几何体的体积.（2 2）等积变换法：利用三棱锥的任一个面可作为）等积变换法：利用三棱锥的任一个面可作为三棱锥的底面三棱锥的底面.求体积时，可选择容易计算的方求体积时，可选择容易计算的方式来计算；利用式来计算；利用“等积性等积性”可求可求“点到面的点到面的距离距离”.ShV31题型题型三三 组合体的表面积及其体积组合体的表面积及其体积 (12 (12分分)如图所示如图所示,在等腰梯形在等腰梯形ABCD中中,AB=2=2DC=2=2，DAB=6

24、0=60，E为为AB的中点，的中点，将将ADE与与BEC分别沿分别沿ED、EC向上折起，向上折起，使使A、B重合重合,求形成的三棱锥的外接球的体积求形成的三棱锥的外接球的体积.易知折叠成的几何体是棱长为易知折叠成的几何体是棱长为1 1的正的正 四面体，要求外接球的体积只要求出外接球的四面体，要求外接球的体积只要求出外接球的 半径即可半径即可.解解 由已知条件知，平面图形中由已知条件知，平面图形中 AE=EB=BC=CD=DA=DE=EC=1.=1.折叠后得到一个正四面体折叠后得到一个正四面体.2.2分分 方法一方法一 作作AF平面平面DEC，垂足为，垂足为F，F即为即为DEC的中心的中心.取取

25、EC的中点的中点G，连接，连接DG、AG，过球心过球心O作作OH平面平面AEC.则垂足则垂足H为为AEC的中心的中心.4.4分分外接球半径可利用外接球半径可利用OHAGFA求得求得.在在AFG和和AHO中，根据三角形相似可知，中，根据三角形相似可知，,36)33(1,232AFAG.864663434.46363323.3333OAAFAHAGOAAH外接球体积为6 6分分1010分分1212分分方法二方法二 如图所示，把正四面体放在正如图所示，把正四面体放在正方体中方体中.显然，正四面体的外接球就显然，正四面体的外接球就是正方体的外接球是正方体的外接球.3.3分分正四面体的棱长为正四面体的棱长为1 1，正方体的棱长为正方体的棱长为 ，6 6分分22.86.86)46(34,46,22323为该三棱锥外接球的体积体积为外接球直径RR9 9分分1212分分