高中數學:空間幾何體的表面積和體積

一、空間幾何體的表面積

問題1:有一隻螞蟻從圓柱的下底面圓周上一點A出發,沿着圓柱側面爬行一週,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:沿着多面體的某些稜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)稜柱、稜錐、稜台的側面積

1、直稜柱:側稜和底面垂直的稜柱叫做直稜柱。其側面展開圖是一個矩形。

正稜柱:底面為正多邊形的直稜柱叫做正稜柱。

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◆S直稜柱側=ch其中c為稜柱的底面周長,h直稜柱的高。

2、正稜錐

定義:如果一個稜錐的底面是正多邊形,並且頂點在底面的正投影是底面中心,這樣的稜錐叫做正稜錐。

性質:

(1)正稜錐的側稜長相等。

(2)側稜和底面所成的角相等。

稜錐的側面展開圖是由各個側面組成的。

◆S正稜錐側=ch´(其中c為稜錐底面周長,h’為側面等腰三角形底邊上的高——斜高)

3、正稜台

定義:正稜錐被平行於底面的平面所截,截面與底面之間的部分叫做正稜台。

側面展開圖是由各個側面組成的。

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S正稜台側=(c + c’)h’

(其中c,c’為稜台上下底面的周長,h’為各個等腰梯形的高,即稜台的斜高)。

(二)、圓柱、圓錐、圓台的側面積

把圓柱、圓錐、圓台的側面沿着它們的一條母線剪開後展在平面上,展開圖的面積就是它們的側面積。

1、圓柱的側面積

◆如果圓柱底面半徑是r,周長是c,側面母線長是l,那麼它的側面積是

2、圓錐的側面積

◆如果圓錐底面半徑是r,周長是c,側面母線長是l,那麼它的側面積是

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3、圓台的側面積

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◆如果圓台的上、下面半徑是周長分別是側面母線長是,那麼它的側面積是

二、柱錐台的體積公式

長方體的體積公式是什麼?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、祖𣈶原理

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。

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2、柱體的體積公式

3、錐體的體積公式

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4、台體的體積計算公式

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◆柱體,錐體,台體之間的關係:

5、球體的體積公式與表面積公式

(1)利用祖𣈶原理可得

(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

例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,並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釐米?(精確到0.1 cm)

解:由題意知:BC=5 cm,AB=8,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=

例2. 如圖是一個獎盃的三視圖,(單位:cm)試計算這個獎盃的體積(精確到0.01cm3)。

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解:V正四稜台=

V長方體=6=864

V球=

V= V正四稜台+ V長方體+ V球

例3. 一個圓柱形的鍋爐,底面直徑d=1m,高h=2.3m。求鍋爐的表面積(保留2個有效數字)。

解:底面半徑r=S側面積= cl=2==2.3

S表面積= S側面積+ S底面積=2.3+8.7

例4. 一個正三稜台的上下底面邊長分別為3cm和6cm,高是cm,求三稜台的側面積。

解:如圖。連接AO並延長交BC於D,連結,並延長交,過作EAD於E

DE=DO-=,=

S正三稜台

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