球的体积和表面积(附答案)教案资料

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2021年01月31日 22:06
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秋天的儿童画-狄雷

2021年1月31日发(作者:祝你开心)
学习资料


球的体积和表面积

[
学习目标
]

1.
记准球的表面积和体积公式,会计算球 的表面积和体积
.2.
能解决与球有关的
组合体的计算问题
.

知识点一

球的体积公式与表面积公式

4
1.
球 的体积公式
V

π
R
3
(
其中
R
为球的半径
).
3
2.
球的表面积公式
S


R
2
.
思考

球有底面吗?球面能展开成平面图形吗?



球没有底面,球的表面不能展开成平面
.
知识点二

球体的截面的特点

1.
球既是中心对称的几何体,又是轴对称的几何体,它 的任何截面均为圆,它的三视图也都
是圆
.
2.
利用球半径、截面圆半径、 球心到截面的距离构建直角三角形是把空间问题转化为平面问
题的主要途径
.

题型一

球的表面积和体积


1

(1)
已知球的表面积为
64π
,求它的体积;

500
(2)
已知球的体积为
π
,求它的表面积
.
3


(1)
设球的半径为
R
,则
4π< br>R
2

64π
,解得
R

4

4
4
256
所以球的体积
V

π
R
3

π·4
3

π.

3
3
3
仅供学习与参考

学习资料

4< br>500
(2)
设球的半径为
R
,则
π
R
3< br>=
π
,解得
R

5


3
3
所以球的表面积
S


R
2

4π< br>×
5
2

100π.



跟踪训练
1

一个球的表面积是
16π
,则它的体积是
(


)
64π
32π
A.64π

B.


C.32π

D.

3
3
答案

D
4
解析

设球的半径为
R

则由题意 可知

R
2

16π


R

2.
所以球的半径为
2

体积
V

πR
3
3
32

π.

3
题型二

球的截面问题


2

平面
α
截球
O
的球面所得圆的半径为
1.
球心
O
到平面
α
的距离为
2
,则此球的体积

(


)
A.
6
π

B.4
3
π

C.4
6
π

D.6
3
π

答案

B
解析

如图,设截面圆的圆心为
O



M
为截面圆上任一点,


OO


2< br>,
O

M

1.

OM


2

2

1

3.
即球的半径为
3.
4

V

π(
3)< br>3

4
3
π.

3
跟踪训练
2

已知长方体共顶点的三个侧面面积分别为
3

5

15

则它的外接球表面积

__ ______.
仅供学习与参考

学习资料

答案



解析

如图,是过长方体的一条体对角线
AB
的截面,设长方体有公共
顶点的三条棱的长分别为
x

y

z
,则由已知,


xy



yz< br>=

zx

3

5

15



x

3

解得

y

1


z

5.


11
3
所以球的半径
R

AB

x
2< br>+
y
2

z
2



2< br>2
2
所以
S



R
2

9π.

题型三

球的组合体与三视图


3

某个几何体的三视图如图所示,求该几何体的表面积和体积
.



由三视图可知该几何体的下部是棱长为
2
的正方体,
上部是半径为
1
的半球,
该几何体
的表面积为

1
S

×

×
1
2

6
×
2
2

π
×
1
2

24

π.

2
该几何体的体积为

1
4
2
π
V

2
3

×
π
×
1
3

8

.
2
3
3

跟踪训练
3

有三个球,第一个球内切于正方体,第二个球与这个正方体各条 棱相切,第三
个球过这个正方体的各个顶点,求这三个球的表面积之比
.
仅供学习与参考

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设正方体的棱长为
a
.

正方体的内切球球心是正方体的中心,

切点是正方体六个面的中心,

经过四个切点及球心作截面,

如图
(1)
所示,则有
2
r
1

a


a
2

r
1

,所以
S
1


r
2
1

π
a
.
2


球与正方体的的各棱的切点在每条棱的中点,过球心作正方体的对角面得截面,

2
a


2
如图
(2)
所示,则
2
r
2

2
a
,即
r
2

2
所以
S
2


r
2
2
=< br>2π
a
.

正方体的各个顶点在球面上,过球心作正方体的对角面得截面,

3
a


2
如图
(3)
所示,则有
2
r
3

3
a
,即
r
3
2
所以
S
3


r
2
3


a
.
综上可得
S
1

S
2

S
3

1

2

3.



仅供学习与参考

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轴截面的应用



4

有一个倒圆锥形容器,它 的轴截面是一个正三角形,在容器内部放一个半径为
r
的铁
球,并注入水,使水面没过 铁球和球正好相切,然后将球取出,求这时容器中水的深度
.
分析

分别表 示出取出铁球前后水的体积

由水的体积不变建立等式

求出所求量
.


如图,

O
是球的最大截面,它内切于

ABC
,球的半径为
r
.
设将球取出后,水平面在
MN处,
MN

CD
交于点
E
.

DO< br>=
r

AD

3
r

AB

AC

BC

2
3
r

1
1
π·
ME
2
·
CE



π·
AD
2
·
CD


CE
3

CD
3
.

CD

3
r.
由图形知
V
圆锥
CE

V
圆锥
CD



3


3


π


V
圆锥
CD

(
3
r
)
2
·
3
r


r
3

3
4
5
V
圆锥
CE

V
圆 锥
CD

V

O


r
3
π
r
3

π
r
3

3
3

r
3
3



r
3

CE
3

(3
r
)
3


CE

15
r
.
3
3

球从容器中取出后,水的深度为
15
r
.



1.
直径为
6
的球的表面积和体积分别是
(


)
A.36π

144π


C.144π

36π


仅供学习与参考

B.36π

36π

D.144π

144π

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2.
若球的体积与其表面积数值相等,则球的半径等于
(


)
1
A.


B.1

C.2

D.3
2
3.
两个半径为
1
的实心铁球,熔化 成一个球,这个大球的半径是
________.

4.
若球的半径由R
增加为
2
R
,则这个球的体积变为原来的
________< br>倍,表面积变为原来的
________

.
5.
某几何体的三视图如图所示,则其表面积为
________.




一、选择题

1.
设正方体的表面积为
24
,那么其外接球的体积是
(


)
4

A.
π






B.







C.4
3
π





D.32
3
π

3
3
2.
一个正方体的八 个顶点都在半径为
1
的球面上,则正方体的表面积为
(


)
A.8







B.8
2





C.8
3






D.4
2
3.< br>两个球的半径之比为
1

3
,那么两个球的表面积之比为
(< br>

)
A.1

9




B.1

27



C.1

3






D.1

1
4.
设正方体的表面积为
24 cm
2
,一个球内切于该正方体,那么这个球的体积是
(


)
仅供学习与参考

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