几何体的表面积和体积求法

玛丽莲梦兔
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2021年02月08日 05:45
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平平淡淡的反义词-

2021年2月8日发(作者:有一天)


几何体的表面积与体积问题









之前已经学过空间几何体的相关概念,知道什么是多面体什么 是旋转体。然后它们之间的一系列转化也


已经了解,那么我们知不知道这些几何体的表面 积或者是体积怎么求,本节课主要就是学习这块的内容。







在初中 我们已经知道圆柱的体积是底面积乘以高,然后圆锥的体积需要乘以


一些其它的几何体的 表面积和体积。



1


。所以这边我们先 要了解


3



1


.


圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图及侧面积公式




侧面



展开图



侧面



积公式




S


圆柱侧


=


2


π


rl



S


圆 锥侧


=


π


rl


S


圆台侧



=


π


(


r


+


r


′)


l




圆柱



圆锥



圆台



2.


空间几何体的表面积与体积公式







名



称



几何体






柱体



(< /p>


棱柱和圆柱


)



锥体



(


棱锥 和圆锥


)



表面积



体



积



S


表面积


=


S


侧


+


2


S


底



V


=


S


底


h



1


V

< br>=


S


底


h



3


S


表面积


=


S


侧


+


S


底




1


台体



(


棱台 和圆台


)



球



S


表面积


=


S


侧



+


S


上


+


S


下



S


=


4


π


R


2




1


V


=


(


S


上


+


S


下



3


+


S


上


S

< br>下


)


h



4


V


=


π


R


3



3


一些总结



1


.


辨明两个易误点



(1)


求组合体的表面积时,要注意各几何体重叠部分的处理.



(2)


底面是梯形的四棱柱侧放时,容易和四棱台混 淆,在识别时要紧扣定义,以防出错.



2.


求空间几何体体积的常用方法


< /p>


(1)


公式法:


直接根据相关的体积公式 计算.



(2)


等积法:


根据体积计算公式,通过转换空间几何体的底面和高使得体积计算更容易,或是求出一些


体积比等.



(3)


割补法 :


把不能直接计算体积的空间几何体进行适当的分割或补形,转化为可计算体积的几何体






1


.如图,一个空间几何体的正


(


主


)


视图、侧


(


左


)


视图、俯视图均为全等的等腰直角三角形 ,如果直角三


角形的直角边长为


1


,那 么这个几何体的体积为


(




)



A


.


1












1


C.





3


1


B


.



2


1


D


.



6


1


1


1

< br>1



D



[


解析


]


由 三视图可知


,


该几何体为三棱锥


,


V


=


Sh


=


×


×


1


×

< p>
1


×


1


=


,


故选


D


.

< br>


3


3


2


6



2


2.(2015·


高考陕西卷


)


一个几何体的三视图如图所示,则 该几何体的表面积为


(




)


A


.


3< /p>


π





C


.


2


π

< p>
+


4






D



[


解析


]


由 几何体的三视图可知


,


该几何体为半圆柱


,


直观图如图所示.



1

< p>
表面积为


2


×


2


+


2


×


×


π


×


1


2

< br>+π


×


1


×

2


=


4


+


3


π


.


2


重难点解析:




B


.


4


π



D


.


3


π


+


4




主要的难点在于如何由三视图来转 化为原来的几何体,然后进而求解几何体的表面积和体积。其中几何体


的表面积比较难求 。





3.


教材习题改编



直角三角形三边长分别是


3 cm


、


4 cm


、


5 cm


,绕两直角边旋转一周 分别形成两个几何


体,则其侧面积分别为


________


、


________.


[


答案


] 20


π



cm


2



15


π



cm


2



< /p>


4


.已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为


________


.




1


16


[< /p>


解析


]


由三视图可知

< br>,


该几何体是一个圆柱挖去了一个圆锥


,


其体积为


π


×


2


2


×


2


-

< br>π


×


2


2


×


2


=


π.



3


3


[


答案< /p>


]


16


π



3




重难点解析:






3


主要 了解旋转体的结构,然后把控好求解的表面积和体积(注意单位)











































学法总结:



1


、首先是要知道空间几何体的表面积和体积公式;



2


、然后熟练的知道该几何体是哪一种类型的。








空间几何体的表面积



[


典例引领


]



(1)(2016·


高考全国卷乙< /p>


)


如图,


某几何体的三视图是三个半径相 等的圆及每个圆中两条互相垂直


28


π


的半径.若该几何体的体积是


,则它的表面积是


(




)


3



A


.


17


π











C


.


20


π





B


.


18


π



D


.


28


π



(2)(2015·


高考福建卷


)


某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积等于


(



)


A


.


8


+


2


2


B


.


11


+< /p>


2


2


C


.


14


+


2


2


D


.


15


1


【


解析


】


< /p>


(1)


由三视图可得此几何体为一个球切割掉

后剩下的几何体


,


8



4


7


4


28


7


3


设球的半径为

r


,


故


×


π


r


3


=


π< /p>


,


所以


r


=


2


,


表面积


S


=


×


4


π


r


2


+


π


r


2


=


17


π


,


选


A.

< br>


8


3


3


8


4


(2)


由三视图知


,


该几何体是一个直四棱柱


,


上、下底面为直角梯形


,


如图所示.



直角梯形斜腰长为


1


2


+


1


2


=

2


,


所以底面周长为


4

< p>
+


2


,


侧面积为


2


×


(4


+

< p>
2)


1


=


8


+


2


2


,

< br>两底面的面积和为


2


×


×


1


×


(1


+


2)


=


3


,

< p>
所以该几何体的表面积为


8


+

2


2


2


+


3


=


11


+


2


2.



【


答案


】



(1)A



(2)B



空间几何体表面积的求法



(1)


以三视图为载体的几何体的表面积问题


,


关键是分析三视图确定几何体中各元素之间的位置关系及


数量关 系.



(2)


多面体的表面积是各个面 的面积之和;组合体的表面积问题注意衔接部分的处理.



(3 )


旋转体的表面积问题注意其侧面展开图的应用.





[


通关练习


]


1


.


(2017·


合肥市第一次教学 质量检测


)


在一圆柱中挖去一圆锥所得的机械部件的三视图如图 所示,则此


机械部件的表面积为


(




)



A< /p>


.


(7


+


2


)π





22


π


C.





7


B


.


(8


+


2


)π



D


.


(1


+


2


)π


+


6



A



[


解析


]


由 题意得


,


挖去的圆锥的底面半径


r


=


1


,


母线


l


=


2


,

< p>


所以该机械部件的表面积


S

=


π


×


1


2


+


2π


×


1


×


3


+


π


×


1


×


2


=


(7


+


2

< p>
)π.



2


.

< p>
(2017·


河北省衡水中学模拟


)


如图是某四棱锥的三视图,则该几何体的表面积等于


(




)




5


A


.


34


+


6


5


B< /p>


.


6


+


6


5


+


4


3


C


.


6


+


6


5


+


4

< br>13


D


.


17


+


6


5






A



[


解析


]


由 三视图得该几何体的直观图如图


,


其中


,


ABCD


为矩形


,

< br>AD


=


6


,

AB


=


2


,


平面


P


AD


⊥


平


1


1


面


A BCD


,


△


P


AD


为等腰三角形


,


且此四棱锥的高为


4


,


故该几何体的表面积等于


6


×


2


+


2


×


×


2

< br>×


5


+


×


2


2


1


6


×


2


5


+


×


6


×


4


=


34


+


6


5.


2



空间几何体的体积


(


高频考点


)


空间几何体的 体积是每年高考的热点,多与三视图结合考查,题型多为选择题、填空题,难度较小.



高考对空间几何体的体积的考查常有以下三个命题角度:



(1)


求简单几何体的体积;



(2)


求组合体的体积;


< p>
(3)


求以三视图为背景的几何体的体积.



[


典例引领


]



(1)(2015·


高考全国卷


Ⅱ


)


一个正方体被一个平面截去一部分后, 剩余部分的三视图如图,则截去


部分体积与剩余部分体积的比值为


(




)


1


A.






8


1


C.






6


1


B


.






7


1


D


.



5


(2)(2016·


高考北京卷


)


某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积为


(




)



1


A


.












6


1


C


.





2


1


B


.



3


D


.


1



6


【


解析


】


< /p>


(1)


由已知三视图知该几何体是由一个正方体截去了一个


“


大角


”


后剩余的部 分


,


如图所示


,


1


1


1


截去部分是一个三棱锥.设正 方体的棱长为


1


,


则三棱锥的体积为< /p>


V


1


=


×


×


1


×


1

< p>
×


1


=


,


3


2


6


1

1


5


V


1


6


1


剩余部分的体积


V


2


=


1


3

-


=


.


所以


=


=


.


6


6


V


2


5


5< /p>


6



(2)


由三 视图可得该几何体的直观图为三棱锥


A


BCD

< br>,


将其放在长方体中如图所示


,其中

BD


=


CD


=

1


1


1


1


,


CD


⊥


BD


,


三棱锥的高为


1


,

< br>所以三棱锥的体积为


×


×


1


×


1


×


1


=


.


故选


A.



3


2


6


【


答案


】



(1)D



(2)A



求空间几何体体积的解题策略



(1)


求简单几何体的体积.若所给的几何体为柱体、锥体或台体< /p>


,


则可直接利用公式求解.


< p>
(2)


求组合体的体积.若所给的几何体是组合体


,


不能直接利用公式求解


,


则常用转换 法、分割法、补


形法等进行求解.



( 3)


求以三视图为背景的几何体的体积


,


应先根据三视图得到几何体的直观图


,


然后根据条件求解.< /p>




[


题点通关


]



角度一



求简单几何体的体积



1


.


(2015·


高考全国卷


Ⅰ


)


《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有 如下问题:“今有


委米依垣内角,下周八尺,高五尺.问:积及为米几何?”其意思为: “在屋内墙角处堆放米


(


如图,米堆


为 一个圆锥的四分之一


)


,


米堆底部的弧 长为


8


尺,


米堆的高为


5


尺,


问米堆的体积和堆放的米各为多少?”


已知


1


斛米的体积约为


1.62


立方尺,圆周率约为


3


,估算 出堆放的米约有


(




)




7


A


.


14


斛< /p>





C


.


36


斛








B


.


22< /p>


斛





D


.


66


斛



π


π


16

< p>
1


1


B



[


解析


]


设 米堆的底面半径为


r


尺


,


则


r


=


8

< br>,


所以


r


=

,


所以米堆的体积为


V


=


×


π·


r


2

< p>
·


5


=


2


4


3


12


π

< br>16


320


320


×

< p>


π



×


5


≈


(


立方尺


)


.故堆放的米约有


÷


1.6 2


≈


22(


斛


)


.故选


B


.



9


9





角度二



求组合体的体积



2.(2017·< /p>


陕西西安第一次质量检测


)


某几何体的三 视图如图所示,则该几何体的体积为


(




)


4


A.



3< /p>


5


B


.



2


7


C.



3


D


.


3




A



[


解析


]


根 据几何体的三视图


,


得该几何体是下部为直三棱柱


,


上部为三棱锥的组合


1


1


1


4


体


,


如图所示


,


则该几何体的体积是

< p>
V


几何体


=


V

< p>
三棱柱


+


V


三棱锥


=


×


2


×

< p>
1


×


1


+


×


×


2


×

1


×


1


=


.


2


3


2


3



角度三



求以三视图为背景的几何体的体积



3


.


(2017·


湖南省东部六校联考< /p>


)


一个几何体的三视图如图所示,


则该几 何体的体积为


(




)


2



A


.


π





π


C.





3


π


B


.



2


π


D


.



6


1


1



D



[


解析


]


由 图可知该几何体是一个底面圆的半径为


1


,

高为


1


的半圆锥体


,


故所求体积


V


=


×


2


3


π


π


×


1


2


×

< br>1


=


.


6




8




类型一



球的内切问


题



使用情景:有关球的内切问题



解题模


板:第一步



首先画出球及它的内切圆柱、圆锥等几何体,它们公共的轴截面;



第二步



然后寻找几何体与几何体之间元素的关系



第三步



得出结论


.


例


1


.如图


1


所示,在棱长为


1


的正方体内有两个球相外切且又分别与正方体内切.

< br>(


1


)求两球半径之和;


(


2


)球的半径为多少时,两球体


积之和最小 .



图


1



【答案】(


1


)


R



3



3


3



3


;(< /p>


2


)当


R



r



时,体积之和有最小值.



4


2




9



【点 评】此题的关键在于作截面,一个球在正方体内,学生一般知道作对角面,而两个球的球心连线也应


在正方体的体对角线上,故仍需作正方体的对角面



,得如图


2


的截面图,在图


2


中,观察


R


与


r


和棱长间


的关系即可.


【变式演练


1


】


一个倒圆锥形容器


,


它的轴截面是正三角形,


在容器内注 入水,


并放入一个半径为


r


的铁球,< /p>


这时水面恰好和球面相切.问将球从圆锥内取出后,圆锥内水平面的高是多少?

< p>


【答案】球取出后,圆锥内水平面高为


3


15


r


.



【解析】


[


来源


:]< /p>





10



3


3


3


又


V


水



V


圆锥



V

< p>
球


,则



x



3



r

< br>



r


,解得

< br>x



3


15

r


.



1


9


4


3


答:球取出后,圆锥内水平面高 为


3


15


r


.



【点评】先作出轴截面,


弄清楚圆锥 和球相切时的位置特征,


利


用铁球取出后,锥内下降部分


(


圆台


)


的体积


等于球的体积,列式求解.



考点:空间几何体的体积;



【变式演 练


2


】在四面体


S


ABC


中,


AB



BC


,


AB



BC



2,


SA



SC



2


,二面角


S



AC



B


的余


弦值是



3


,则该四面体外 接球的表面积是(



)



3


A


.


8


6



B


.


6



C


.


24



D


.


6




【答案】


B


【解析】




11

平平淡淡的反义词-


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平平淡淡的反义词-


平平淡淡的反义词-


平平淡淡的反义词-


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