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
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
=
4π
R
2
.
思考
球有底面吗?球面能展开成平面图形吗?
答
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
例
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
解
(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
=
4π
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
4π
R
2
=
16π
,
故
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
例
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
为
(
)
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,
则
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
为
__ ______.
仅供学习与参考
学习资料
答案
9π
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
=
得
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
球
=
4π
R
2
=
9π.
题型三
球的组合体与三视图
例
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
.
解
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
=
×
4π
×
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
学习资料
解
设正方体的棱长为
a
.
①
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
即
r
1
=
,所以
S
1
=
4π
r
2
1
=
π
a
.
2
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
=
4π
r
2
2
=< br>2π
a
.
③
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
=
4π
r
2
3
=
3π
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
例
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
.
解
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
与
CD
交于点
E
.
则
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
又
∵
V
圆锥
CD
=
(
3
r
)
2
·
3
r
=
3π
r
3
,
3
4
5
V
圆锥
CE
=
V
圆 锥
CD
-
V
球
O
=
3π
r
3-
π
r
3
=
π
r
3
,
3
3
5π
r
3
3
∴
∶
3π
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
学习资料
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
________
倍
.
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
8π
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