空间几何体1.3.1柱体、锥体、台体的表面积与体积教案新人教A版必修2
-
1.3.1
柱体、锥体、台体的表面积与体积
,提咼
1.
了解柱体、锥体、台体的表面积和体积计算公式(不要求记忆)
学生的空间想象能力和几何直观能力,培养学生的应用意识,增加学生
< br>
教学
目标
学习数学的兴趣
.
2.
掌握简单几何体的体积与表面积
的求法,提高学生的运算能力,培养
学生转化、化归以及类比的能力
教学
重、
难点
教学
多媒体课件
准备
教学重点:了解柱体、锥体、台
体的表面积和体积计算公式及其应用
教学难点:表面积和体积计算公式的应用
.
一、
导
入新课:
被誉为世界七大奇迹之首的胡夫大金字塔,在
1889
年巴黎埃菲尔铁塔落
成前的四千多年的漫长岁月中,胡夫大金字塔一直是世界上最高的建筑
物
.
在四千
多
年前生产工具很落后的中古时代,埃及人是怎样采集、搬运
数
量如此之多,每
块又如此之重的巨石垒成如此宏伟的大金字塔,真是
一个十分难解的谜
.
胡夫大金<
/p>
字塔是一个正四棱锥外形的建筑,塔底边长
230
米,塔高
146.5
米,你能计算建此
金字塔用了多少石块吗?
二、
讲授新课:
提出问题
①在初中,我们已经学习了
正方体和长方体的表面积,以及它们的
展开图
(图
1
)
,
< br>你知道上述几何体的展开图与其表面积的关系吗?
教学过
程
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长方体及其展开图(
2
)
图
1
正方体及其展开图(
1
)
②
棱柱、
棱锥、棱台也是由多个平面图形围成的几何体,它们的展开图
是什么?如何计算它们的表面积?
③
如何根据圆柱、圆锥的几何结构特征,求它们的表面积?
④
联系圆柱、圆锥的侧面展开图,你
能想象圆台侧面展开图的形状,并
且画出它吗?如果圆台的上、下底面半径分别是
能计算出它的表面积吗?
⑤
圆柱、圆锥和圆台的表面积之间有什么关系?
活动:①学生讨论和回顾长方体和正方体的表面积公式
②
学生思考几何体的表面积的含义,
教师提示就是求各个面的面积的和
③
让学生思考圆柱和圆锥的侧面展开图的形状
④
学生思考圆台的侧面展开图的形状
•
⑤
提示学生用动态的观点看待这个问题
•
讨论结果:①正方体、长方体是由
多个平面图形围成的几何体,它们的
表面积就是各个面的面积的
和
•因此,我们可以把它们展成平面图形,利
•
r' ,r
,母线长为
I
,你
用平面图形求面积的方法,求立体图形的表面积
②
棱柱的侧面展开图是平行四边形,
其表面积等于围成棱柱的各个面的
面积的和;棱锥的侧面展开
图是由多个三角形拼接成的,其表面积等于
< br>围成棱锥的各个面的面积的和;棱台的侧面展开图是由
多个梯形拼接成
的,其表面积等于围成棱台的各个面的面积的和
③
它们的表面积等于侧面积与底面积
的和,利用它们的侧面展开图来求
得它们的侧面积,由于底面
是圆面,其底面积直接应用圆的面积公式即
< br>得•其中,圆柱的侧面展开图是矩形,圆锥的侧面展开图
是扇形
< br>
我们知道,圆柱的侧面展开图是一个矩形
(
图
2
2).
如果圆柱的底面
半径为
r,
母线长为
I
,那么圆柱的底面面积
为
n
r
,
侧面面积为
2 n rl.
因此,圆柱的表面积
S=2n
r
+2n rl=2 n r(r+l).
2
图
2
图
3
圆锥的侧面展开图是一个扇形
p>
(
图
2
3).
如果圆锥的底面半径为
r,
母
<
/p>
线长为
1
,那么它的表面积
S=n r + n rl= n r(r+l).
点评:将空间图形问
题转化为平面图形问题,是解决立体几何问题基本
的、常用的方法
.
④
圆
台的侧
面展开图是一个扇环
(
图
面的面积和加上侧面的面积,即
4),
它的表面积等于上、下两个底
2
2
S=n (r
+r'
+rl+r '1).
图
4
⑤
圆
柱、圆锥、圆台侧面积的关系:
圆柱和圆锥都可以看作是圆台退化而成的几何体
.
圆柱可以看作是
< br>上下底面全等的圆台,圆锥可看作是上底面退化成一点的圆台,观察它
们的侧面
积,不难发现:
S
圆柱表
2 n r(r+l)
■
=n r(r+l).
从上面可以很清楚地看出圆柱和圆锥的
侧面积公式都可以看作由圆台侧
面积公式演变而来
.
提出问题
①
回顾长方体、正方体和圆柱的体积公式,你能将它们统一成一种
形式吗?并依次类比出柱体的体积公式?
②
比
较柱体、锥体、台体的体积公式:
V
柱体
=Sh(S
为底面积,
h
为柱体的咼
)
;
S
圆台表
n (r
1
l+r
2
l+r
1
+r
2
)
T
S
圆锥表
1
V
锥体
=-
Sh
(S
为底面积,
h
为锥体的咼
)
;
3
1
■
V<
/p>
台体
=
—
(S
+
JsS'+S')
h(S ' ,
S
分别为上、下底面积,
h
为台体的咼
).
3
你能发现三者之间的关系吗
?柱体、锥体是否可以看作“特殊”的台
体?其体积公式是否可以看作台体体积公式的“特殊”形式?
活动:①让学生思考和讨论交流长
方体、正方体和圆柱的体积公式
②让学生类比圆柱、圆锥和圆台的表面积的关系?
讨论结果:
①
棱长为
a
的正方体的体积
V=a=aa=Sh
;
长方体的长、宽和高分别为
a,b,c
,其体积为
V=abc=
(
ab
)
c=Sh
;
2
底面
半径为
r
咼为
h
的圆柱的体积是
V=n r h=Sh,
可以类比,一般的柱体的体积也是
的高•
V-Sh
其中
S
是底面面积,
h
为柱体
1
圆锥的体积公式是
V-
丄
Sh
(
S
为底面面积,<
/p>
h
为高),它是同底等高的圆
3
1
柱的体积的
一
.
3
棱锥的体积也是同底等咼的棱柱体积的
1
-
,即棱锥的体积
V--
Sh
(
S
为
3
3
1
底面面积,
h
为咼)
.
由此可见,棱柱与圆柱的体积公式类似,都是底面面积乘高;棱锥与圆
1
锥的体积公式类似,都是底面面积乘高的
一
•
3 <
/p>
由于圆台(棱台)是由圆锥(棱锥)截成的,因此可以利用两个锥
体的体积差,得到圆台(棱台)的体积公式
V-
一
(
S'+
J
SS
+S
)
h,
3
其中
S', S
< br>分别为上、下底面面积,
h
为圆台(棱台)咼•
注意:不要求推导公式,也不要求记忆
•
②
p>
柱体可以看作是上、下底面相冋的台体,锥体可以看作是有一个底面
是一个点的台体•因此柱体、锥体可以看作“特殊”的台体
•当
S'
-0
时,
台体的体积公式变为锥体的体积公式;当
S
-S
时,台体的体积公式变为
柱体的
体
积公式,因此,柱体、锥体的体积公式可以看作台体体积公式
的“特殊”形式•
柱体和锥体可以看
作由台体变化得到,柱体可以看作是上、下底面
相冋的台
p>
体,锥体可以看作是有一个底面是一个点的台体,因此很容易
得出它们之间的体
积关系,如图
5:
坷赳偶饵册
应用示例
例
1
已知棱长为
a,
< br>各面均为等边三角形的四面体
它的表面积•
S
—
ABC
(图
6
)
,
求
图
6
活动:回顾几何体的表面积含义和求法
•
分析:由于四面体
S
—
ABC
的四个面是全等的等边三角形,所以四面体的
表面积
等于其中任何一个面面积的
4
倍•
解:先求△ SBC
的面积,过点
S
作
SDL BC
交
< br>BC
于点
D.
因为
BC=a,SD=
SB
2
-
BD
?
二
.
a
-
(;)
:
a
,
所以
SASBC
=
—
BC
•
SD
=
i
a
2
2
汉
a=
--
3
a
2
2
2
4
'
因此,四面体
S
—
< br>ABC
的表面积
S=4x
a
p>
2
=
J
3a
2
.
4
点评:本题主要考查多面体的表面积的求法
变式训练
1.
径均分别相等
圆柱侧面积为
S,
求圆锥的侧面积•
解:设圆锥的母线长为
I
,因为圆柱的侧面积为
S,
圆柱的底面半径为
r,
已知圆柱和圆锥的高、底面半
•若圆柱的底面半径为
r,
S
即
S
圆柱
侧
=s,
根据圆柱的侧面积公式可得:圆柱的母线(高)长为<
/p>
S
,
2
叼
S <
/p>
由题意得圆锥的高为
——
,又圆锥的底面
半径为
r
,根据勾股定理,圆锥