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高一数学必修二《空间几何体结构》讲解

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-10 08:55
tags:

-

2021年2月10日发(作者:grey)



高一数学必修二《空间几何体的结构》讲解



一、目标认知



学习目标:





1


.知识与技能





(1)


通过实物操作,增强直观感知


.




(2)


能 根据几何结构特征对空间物体进行分类


.




(3)


会用语言概述棱柱、棱锥、圆 柱、圆锥、棱台、圆台、球的结构特征


.




(4)


会表示有关于几何体以及柱、 锥、台的分类


.




2


.过程与方法





(1)


通 过直观感受空间物体,从实物中概括出柱、锥、台、球的几何结构特征


.




(2)


观 察、讨论、归纳、概括所学的知识


.




3


.情感态度与价值观





(1)


感 受空间几何体存在于现实生活周围,增强学习的积极性,同时提高观察能力


.




(2)


培 养空间想象能力和抽象括能力


.


重点:





通过空间实物及模型,概括出柱、锥、台、球的结构特征



难点:





对柱、锥、台、球结构特征的概括和理解


.


二、知识要点梳理



知识点一:棱柱的结构特征





1


、定义:一般地,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,


由这些面所围成的几何体叫做棱柱.


在棱柱中,


两个相 互平行的面叫


做棱柱的底面,


简称底;


其余各面叫做棱柱的侧面;相邻侧面的公共边叫做棱柱的侧棱.侧


面与底的公共顶点叫做 棱柱的顶点.


棱柱中不在同一平面上的两个顶点的连线叫做棱柱的对

角线.过不相邻的两条侧棱所形成的面叫做棱柱的对角面.





2


、棱柱 的分类:底面是三角形、四边形、五边形、……的棱柱分别叫做三棱柱、四棱


柱、五棱柱 ……





3


、棱柱的表示方法:





①用表示底面的各顶点的字母表示 棱柱,


如下图,四棱柱、五棱柱、


六棱柱可分别表示

< p>








1 / 11 / 1






②用棱柱的对角线表示棱柱,如上 图,四棱柱可以表示为棱柱


棱柱可表示为棱柱


、棱柱

< p>
等;六棱柱可表示为棱柱


、棱柱


或棱柱

< p>
、棱柱


等;五


等.





4


、棱柱 的性质:棱柱的侧棱相互平行


.



知识点二:棱锥的结构特征





1


、定义:有一个面是多边形,其余 各面是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成


的几何体叫做棱锥.

< br>这个多边形面叫做棱锥的底面.


有公共顶点的各个三角形叫做棱锥的侧

< p>
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;





2


、 棱锥的分类:按底面多边形的边数,可以分为三棱锥、四棱锥、五棱锥



……;










3


、棱锥的表示方法:用表示顶点和 底面的字母表示,如四棱锥




知识点三:圆柱的结构特征





1



定义:


以矩形的一边所在直线为旋转轴,


其余三边旋转形成的曲面所围 成的几何


体叫做圆柱.旋转轴叫做圆柱的轴.垂直于轴的边旋转而成的曲面叫做圆柱的底 面.平


行于轴的边旋转而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


做圆柱的母线.



1 / 11 / 1





2


、圆柱的表示方法:用表示它的轴的字母表示,如圆柱




知识点四:圆锥的结构特征





1


、定义 :以直角三角形的直角边所在直线为旋转轴,其余两边旋转而成的曲面所围成


的几何体叫 做圆锥.旋转轴叫做圆锥的轴.





垂直于轴的边旋转而成的曲面叫做圆锥的底面.


不垂直于轴的边 旋转而成的曲


面叫做圆锥的侧面.无论旋转到什么位置不垂直于轴的边都叫做圆锥的母线 .





2< /p>


、圆锥的表示方法:用表示它的轴的字母表示,如圆锥




知识点五:棱台和圆台的结构特征





1、定义:用一个平行于棱锥


(


圆锥


)


底面的平 面去截棱锥


(


圆锥


)

< br>,底面和截面


之间的部分叫做棱台


(

圆台


)



原棱锥

< br>(


圆锥


)


的底面和截面分别叫做 棱台


(


圆台


)


的下底


面和上底面;原棱锥


(


圆锥


)


的侧面被截去后剩余的曲面叫做棱台


(< /p>


圆台


)


的侧面;原棱锥的侧


棱被平面截去后剩余的部分叫做棱台的侧棱;


原圆锥的母线被平面截去后剩余 的部分叫做圆


台的母线;


棱台的侧面与底面的公共顶点叫做棱台 的顶点;


圆台可以看做由直角梯形绕直角


边旋转而成,因此旋转 的轴叫做圆台的轴


.



< p>
2


、棱台的表示方法:用各顶点表示,如四棱台




3


、圆台的表示方法:用表示轴的字 母表示,如圆台













注:圆台可以看做由圆锥截得,也可以看做是由直角梯形绕其 直角边旋转而成


.



知识点六:球的结构特征





1


、定义:以半圆的直径所在直线为 旋转轴,半圆面旋转一周形成的几何体


叫做球体,简称球


.


半圆的半径叫做球的半径


.


半圆的圆心叫做 球心


.


半圆的直径叫


做球的直径


.




2


、球的表示方法:用表示球心的字母表示,如球


O.


知识点七:特殊的棱柱、棱锥、棱台





特殊的棱柱:


侧棱不垂直于底面的棱 柱称为斜棱柱;


垂直于底面的棱柱称为


直棱柱;


底面是正多边形的直棱柱是正棱柱;


底面是矩形的直棱柱叫做长方体;


棱长都相等


1 / 11 / 1



的长方体叫做正方体;





特殊的棱锥:


如果棱锥的底面是正多 边形,


且各侧面是全等的等腰三角形,


那么这样的


棱锥称为正棱锥;侧棱长等于底面边长的正三棱锥又称为正四面体;





特殊的棱台:由正棱锥截得的棱台叫做正棱台;





注:简单几何体的分类如下表:








知识点八:简单组合体的结构特征




1


、组合体的基本形式:①由简单几何体拼接而成的简单组合体 ;②由简单几何体截去或


挖去一部分而成的几何体;




2


、常见的组合体有三种:①多面体 与多面体的组合;②多面体与旋转体的组合;③旋转


体与旋转体的组合

< br>.














知识点九:中心投影与平行投影





1


、投影 、投影线和投影面:由于光的照射,在不透明物体后面的屏幕上会留下这个物


体的影子, 这种现象叫做投影,其中光线叫做投影线,屏幕叫做投影面


.




2


、中心投影:把光由一点向外散射 形成的投影叫做中心投影


.


1 / 11 / 1





3


、中心投影的性质:①中心投影的投影线交于一点;②点光源距离物体越近,投影形


成的影子越大


.




4


、平行投影:把一束平行光线照射下形成的投影叫做平行投影 ,投影线正对着投影面


时叫做正投影,否则叫做斜投影


.




5


、平行 投影的性质:平行投影的投影线相互平行


.


知识点十:常见几何体的三视图:





1


、圆柱的正视图和侧视图是全等的 矩形,俯视图为圆;




< p>
2


、圆锥的正视图和侧视图是三角形,俯视图为圆和圆心;





3

、圆台的正视图和侧视图都是等腰梯形,俯视图为两个同心圆;





4


、球的三视图都是圆


.




注:





1


、三视 图的排列方法是侧视图在正视图的右边;俯视图在正视图的下面;





2


、一个 几何体的侧视图和正视图高度一样,俯视图和正视图的长度一样,侧视图和俯





视图的宽度一样,即:长对正,高平齐,宽相等


.


三、规律方法指导:





1


.根据几何体特征的描述判断几何 体形状





(1)


根据几何体的结构特点判断几何体的类型,首先要熟练掌握各类几何体的概念,把


握好各类几何体的性质,其次要有一定的空间想象能力.





(2)


圆 柱、圆锥、圆台可以看做是分别以矩形的一边、直角三角形的一直角边、直角梯


形垂直于 底边的腰所在的直线为旋转轴,


其余各边旋转而成的曲面所围成的几何体.


其轴截


面分别是矩形、


等腰三角形、等腰梯形,


这些轴截面集中反映了旋转体的各主要元素,


处理

< br>旋转体的有关问题一般要作出轴截面.





2


.几何体中的计算问题





几何体的有关计算中要注意下列方法与技巧:





(1)


在 正棱锥中,要掌握正棱锥的高、侧面、等腰三角形中的斜高及高与侧棱所构成的


两个直角 三角形,有关证明及运算往往与两者相关.






(2)


正 四棱台中要掌握其对角面与侧面两个等腰梯形中关于上、下底及梯形高的计算,


有关问题 往往要转化到这两个等腰梯形中.


另外要能够将正四棱台、


正三 棱台中的高与其斜


高、侧棱在合适的平面图形中联系起来.





(3)


研 究圆柱、圆锥、圆台等问题的主要方法是研究它们的轴截面,这是因为在轴截面


中,易找 到所需有关元素之间的位置、数量关系.





(4)


圆柱、圆锥、圆台的侧面展开 是把立体几何问题转化为平面几何问题处理的重要手


段之一.





(5)


圆 台问题有时需要还原为圆锥问题来解决.





(6)


关于球的问题中的计算,常作 球的一个大圆,化




< br>为





, 应用平面几何的有关知


1 / 11 / 1



识解决;关于球与多面体的切接问题,要恰当地选取截面,化



空间



为平面.













经典例题透析:



类型一:概念判断





1


、如果两个面互相平行,其余各面 均为四边形的几何体一定是棱


柱.这种说法是否正确?如果正确说明理由;如果不正确, 举出反例.




思路点拨:


判断一个几何体是哪几种几何体,一定要紧扣住柱、锥、台、

< p>
球的结构特征,注意定义中的特殊字眼


.


棱柱的结 构特征有三方面:有两个面


互相平行;


其余各面是平行四边形;


这些平行四边形中,


相邻两个面的公共边


都互相平行


.


当一个几何体同时满足这三方面的结构特征时, 这个几何体才是


棱柱


.




解析:


不正确.

如图所示的几何体是由两个底面相等的四棱柱组合而成,


它有两个面互


相平行,其余各面都是平行四边形,但是显然它不是棱柱.





举一反三:





【变式


1


】 如果一个面是多边形,其余各面都是三角形的几何体一定是棱锥.这种说法


是否正确?如 果正确说明理由;如果不正确,举出反例.





解析:


不正确.

如图所示的几何体由两个底面相等的四棱锥组合而成,


它有一个面是四


边形,其余各面都是三角形,但是该几何体不是棱锥.





















2


、描述 下列几何体的结构特征,并说出它的名称


.


1 / 11 / 1





( 1)



7


个面围成,其中两个面是互相 平行且全等的五边形,其它面都是全等的矩形;

























(2)


如图,一个圆环面绕着过圆心 的直线


旋转


.




















解析:





(1)


特征:侧面都是全等的矩形, 底面是五边形,几何体为正五棱柱;





(2)


由两个同心的大球和小球,大 球里去掉小球后剩下的部分


.



类型二:基本计算






3



若三棱锥的底面为正三角形,


侧面为等腰三角形,

< br>侧棱长为


2



底面周长为


9



求棱锥的高


.




解析:


底 面正三角形中,边长为


3


,高为


,中心 到顶点距离为


,则棱锥的高为


.





4


、用一 个平行于圆锥底面的平面截这个圆锥,截得圆台上、下底面


的面积之比为


1:16


,截去的圆锥的母线长是


3cm


,求圆台的母线长


.




解析:


设圆台的母线为


,截得圆台的上 、下底面半径分别为


r



4r.




根据相似三角形的性质得,


,解得


.




所以,圆台的母线长为


.




总结升华:


用平行于底面的平面去截 柱、锥、台等几何体,注意抓住截面的性质


(


与底


面全等或相似


)



同时结合 旋转体中的轴截面


(


经过轴的截面


)< /p>


的几何性质,


利用相似三角形中


的相似比 ,构设相关几何变量的方程组而解得


.


1 / 11 / 1

-


-


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-


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