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简单组合体的结构特征


自主探究 探究 1:多面体与旋转体的主要区别是什么?
【答案】 多面体是由多个平面多边形围成的几何体, 旋转体是 由平面图形绕轴旋转而形成的几何体.
探究 2:如图所示,是由两个相同形状的三棱柱叠放在一起形 成的几何体,请问这个几何体是棱柱吗?
【答案】这个几何体不是棱柱.这是因为虽然上、下面平行, 但是四边形 ABB1A1 与四边形 A1B1B2A2 不在一个平面内.所以多边 形 ABB1B2A2A1 不是一个平面图形,它更不是一个平行四边形,因 此这个几何体不是一个棱柱.
因此,柱体与锥体都是台体的特例.在学习时,要注意柱体、 锥体、台体这三类几何体之间的联系.
典例剖析 题型一 空间几何体有关概念的理解 【例 1】 判断下列说法是否正确. (1)棱柱的各个侧面都是平行四边形; (2)一个 n(n≥3)棱柱共有 2n 个顶点; (3)棱柱的两个底面是全等的多边形; (4)如果棱柱有一个侧面是矩形,则其余各侧面也都是矩形. 思路点拨:利用它们的概念进行判断.
图形
表示法
如上、下底面 分别是四边形 A′B′C′D ′、四边形 ABCD 的四棱 柱,可记为棱 柱 ABCD- A′B′C′D ′
有一个面是多边形 ______,其余各面都 是有一个公共顶点的三角形 ______,由 这些面所围成的多面体叫做棱 锥.这个__________ 多边形面 叫做棱锥的 棱 底面或底;有公共顶点的各个 锥 三角形面 叫做棱锥的侧面; _________ 各侧 面的_________ 公共顶点叫做棱锥的顶点; 相邻侧面的公共边 ______叫做棱锥的侧 棱
1.给出下列命题: ①以直角三角形的一条边为轴, 其余两边旋转形成的曲面围成 的几何体是圆锥; ②以等腰三角形底边上的中线为轴, 将三角形旋转形成的曲面 围成的几何体是圆锥; ③经过圆锥任意两条母线的截面是等腰三角形; ④圆锥侧面的母线长一定大于圆锥底面圆直径. 其中正确命题的序号是________.
【解析】 (1)由棱柱的定义可知,棱柱的各侧棱互相平行,同一个侧面 内两条底边也互相平行,所以各侧面都是平行四边形. (2)一个 n 棱柱的底面是一个 n 边形,因此每个底面都有 n 个 顶点,两个底面的顶点数之和即为棱柱的顶点数,即 2n 个. (3)因为棱柱同一个侧面内的两条底边平行且相等,所以棱柱 的两个底面的对应边平行且相等,故棱柱的两个底面全等. (4)如果棱柱有一个侧面是矩形,只能保证侧棱垂直于该侧面 的底边, 但其余侧面的侧棱与相应底边不一定垂直, 因此其余侧面 不一定是矩形. 故(1)(2)(3)正确,(4)不正确.
题型三 空间几何体的简单计算 【例 3】 一个圆台的母线长为 12 cm,两底面面积分别为 4π cm2 和 25π cm2.求: (1)圆台的高; (2)截得此圆台的圆锥的母线长. 思路点拨: 圆锥的轴截面是等腰梯形,利用等腰梯形的性质可求解.
【解析】 (1)如图所示, 圆台的轴截面是等腰梯形 ABCD, 由已知可得上 底半径 O1A=2 cm,下底半径 OB=5 cm,又腰长为 12 cm,所以 高为 AM= 122-5-22=3 15(cm). (2)设截得此圆台的圆锥的母线长为 l cm, l-12 2 则由△SAO1∽△SBO 可得 l =5.∴l=20(cm). 即截得此圆台的圆锥的母线长为 20 cm.
3.旋转体 旋转 结构特征 体 以______________ 矩形的一边 所在直 线为旋转轴,其余三边旋 转形成的面所围成的 ________ 旋转体 叫 做 圆 柱 , 旋转轴 ______ 叫 做 圆 柱 的 轴 ; 垂直于轴 的边旋转而成 _________ 圆柱 的 ______ 圆面 叫 做 圆 柱 的 底 面; ________的边旋转而 平行于轴 成的曲面叫做圆柱的侧 面;无论旋转到什么位置 不垂直于轴 的边都叫做 ____________ 圆柱侧面的母线
预习测评 1.下列几何体是棱柱的有(
ห้องสมุดไป่ตู้
)
A.1 个 B.2 个 C.3 个 D.4 个
【答案】D
2.以钝角三角形的较小边所在直线为轴,其他两边旋转一周 所得到的几何体是( ) A.两个圆锥拼接而成的组合体 B.一个圆台 C.一个圆锥 D.一个圆锥挖去一个同底的小圆锥
【答案】D
3.一个棱柱有 10 个顶点,所有的侧棱长的和为 60 cm,则每 条侧棱长为________ cm.
2.多面体 多面 结构特征 体 有两个面互相________ 平行 ,其 余各面都是________ 四边形 ,并且 每相邻两个四边形的公共边 都互相________ 平行 ,由这些面 所围成的多面体叫做棱 柱.棱柱中,两个互相平行 ____________ 棱柱 的面叫做棱柱的底面,简称 底;其余各面 ________叫做棱柱的侧 面;相邻的侧面的________ 公共边 叫做棱柱的侧棱;侧面与底 公共顶点叫做棱柱的 面的__________ 顶点
方法点评: (1)有关圆柱、圆锥、圆台的计算,应充分利用过轴的截面, 即轴截面图形. (2)在解答有关台体的问题时,有时还台为锥能找到元素间的 关系,给解决问题带来方便.
3.圆台侧面的母线长为 2a,母线与轴的夹角为 30° ,一个底 面的半径是另一个底面半径的 2 倍. 求两底面的半径与两底面面积 之和.
3.圆柱、圆锥、圆台、球的轴截面特征 过圆柱、 圆锥、 圆台和球的轴的截面叫做以上各几何体的轴截 面.其中圆柱的轴截面是矩形,如图(1)中矩形 ABCD;圆锥的轴截 面为等腰三角形,如图(2)中△ABC ;圆台的轴截面为等腰梯形, 如图(3)中梯形 ABCD;球的轴截面为圆,如图(4)中⊙O.
4.柱体、锥体、台体的联系 柱体、锥体、台体的形状虽然不同,但它们可以互相转化:当 台体的上、下底全等时,台体转化为柱体,当台体的上底面收缩为 一点时,台体转化为锥体,即:
圆锥用 表示它的轴的字母 ____________ 表示,左图中圆 锥表示为圆锥 SO 圆台用 ____________ 表示轴的字母 表示,左图中圆 台表示为圆台 OO′
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2.如图,已知三棱台 ABC-A′B′C′. (1)把它分成一个三棱柱和一个多面体,并用字母表示; (2)把它分成三个三棱锥并用字母表示.
【解析】 (1)如下图①所示,三棱柱是棱柱 A′B′C′-AB″C″,多 面体是 B′C′CBB″C″. (2)如图②所示,三个三棱锥分别是 A′-ABC,B′-A′BC, C′-A′B′C.
【答案】②③
题型二 简单几何体的组合体
【例 2】 已知 AB 是直角梯形 ABCD 中与底边垂直的一腰, 如图.分别以 AB,BC,CD,DA 为轴旋转,试说明所得几何体的 结构特征. 思路点拨:关键是弄清简单组合体是由哪几部分组成.
【解析】 (1)以 AB 边为轴旋转所得旋转体是圆台.如图①所示. (2)以 BC 边为轴旋转所得旋转体是一个组合体:下部为圆柱, 上部为圆锥.如图②所示. (3)以 CD 边为轴旋转所得旋转体为一个组合体:上部为圆锥, 下部为圆台,再挖去一个小圆锥.如图③所示. (4)以 AD 边为轴旋转得到一个组合体: 一个圆柱上部挖去一个 圆锥.如图④所示.
如图所示, 该棱锥可表 示为棱锥 S-ABCD
平行于棱锥底面 用一个_____________ 的平面去截棱锥,底面 和截面之间的部分叫做 棱 棱 台 . 原 棱 锥 的 台 底面 和 ________ ________ 截面 分 别叫做棱台的下底面和 上底面
如上、下底面分别是 四边形 A′B′C′ D′、四边形 ABCD 的四棱台,可记为棱 台 ABCD- A′B′C′D′
图形
表示法
圆柱用 表示它的轴的字母 _____________ 表示,左图中圆 柱表示为圆柱 OO′
以直角三角形的 圆 ____________ 一条直角边 所在直线为旋 锥 转轴, 其余两边旋转形成的面 所围成的旋转体叫做圆锥 用平行于圆锥底面的平面去 截圆锥, 底面与________ 截面 之间 圆 的部分叫做______ 与圆柱和 圆台 . 台 圆锥一样,圆台也有____ 轴 、 底面 、______ 侧面 、______ 母线 ______
【答案】12
4.观察常见的六角螺母,可以近似地将它看成是由一个正六 棱柱挖去一个________后组成的简单组合体.
【答案】圆柱
要点阐释 1.各种四棱柱的关系 在棱柱中,当侧棱不垂直于底面时,称为斜棱柱;当侧棱垂直 于底面时,称为直棱柱;如果直棱柱的底面是正多边形,则称为正 棱柱;在四棱柱中,如果底面是平行四边形,则称为平行六面体; 当平行六面体的侧棱与底面不垂直时,称为斜平行六面体;当平行 六面体的侧棱与底面垂直时,称为直平行六面体;如果直平行六面 体的底面是矩形,则称为长方体;当长方体的棱长都相等时,称为 正方体.
球常用表示球 心的字母表示, 左图中的球表 示为球 O
4.简单组合体的结构特征
简单几何体 组合而成的几何体叫做简单组合体. (1)定义:由____________
(2)简单组合体的两种基本形式: 拼接 而成; 一种是由简单几何体________ 截去或挖去 一部分而成. 一种是由简单几何体____________
自学导引 1.空间几何体 平面多边形 围成的几何体叫做多面 (1) 多面体:由若干个 ____________ 多边形 叫做多面体的面;相邻两个面的 体.围成多面体的各个 ________ 公共边 叫做多面体的棱;棱与棱的________ ________ 公共点 叫做多面体的顶点. 定直线 (2)旋转体:由一个平面图形绕它所在平面内的一条 ________ 旋转所形成的封闭几何体叫做旋转体, 这条________ 定直线 叫做旋转体的 轴.
在四棱柱中,可以用下面的图示帮助把握它们之间的关系:
2.正棱锥中的有关概念 (1)正棱锥是指底面是正多边形,顶点在底面的射影是底面的 中心,这样的棱锥叫做正棱锥,正棱锥的各个侧面
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