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V=Sh= ×BC×AD×AA1= ×2× 3×3=3 3.
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迁移与应用 1.一个圆柱的侧面展开图是一个边长为 4π 的正方形,则这个圆柱 的体积为 . 解析:设圆柱的底面半径为 r,高为 h,依题意有 2πr=4π,h=4π,所以 r=2,于是体积 V=Sh=πr2h=π·22·4π=16π2. 答案:16π2
7.2
柱、锥、台的体积 7.3 球
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1.会用公式求柱、锥、台体的体积.知道柱、锥、台体的体积之 间的关系. 学习目标 2.记住球的表面积和体积公式,并能进行有关计算. 3.通过学习,提高空间思维能力和空间想象能力,增强了探索问题 和解决问题的信心. 重点难点 重点:柱体、锥体、台体的体积计算.球的表面积和体积的计算. 难点:与球有关的组合体的体积计算. 疑点:已知几何体的三视图,首先转化为直观图,再求它的体积.
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解:设 AB=a. 由题意知 AQ 即为棱锥 Q-ABCD 的高, 所以棱锥 Q-ABCD 的体积 V1= Sh= ×a2×a= a3.
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方法 1:由于棱锥 P-DCQ 与棱锥 Q-CDP 是同一个棱锥,其体积相等, 而其底面是 Rt△CDP,面积为 S1= ×a×2a=a2. 取 DP 中点 N,连接 QN,则 QN∥AD, 又 AD⊥DC,AD⊥DP,所以 AD⊥平面 CDP, 故 QN⊥平面 CDP. 因此 QN 就是三棱锥 Q-CDP 的高,且 QN=AD=a. 于是棱锥 P-DCQ 的体积 V2=VQ-CDP= ×a×a2= a3. 于是 V1∶ V2=1.
2.球的表面积和体积 (1)球面被经过球心的平面截得的圆叫作球的大圆;被不经过球心 的平面截得的圆叫作球的小圆. (2)当直线与球有唯一交点时,称直线与球相切,其中它们的交点称 为直线与球的切点. 过球外一点的所有切线的长度都相等. (3)S 球面=4πR2,V 球= πR3(其中 R 为球的半径).
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预习交流 2
如果一个三棱锥和一个圆锥的底面积都是 S,高都是 h,那么它们的 体积相等吗? 提示:体积相等,都等于 Sh.
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预习交流 3
如果一个其体积公式 是什么? 提示:V 圆柱=πR2h,V 圆锥= πR2h.
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4 3
预习交流 4
如果一个球的半径扩大为原来的 2 倍,那么其表面积、体积分别扩 大为原来的多少倍? 提示:表面积扩大为原来的 4 倍,体积扩大为原来的 8 倍.
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1.柱体的体积 活动与探究 例 1 如图①是一个水平放置的正三棱柱 ABC-A1B1C1,D 是 棱 BC 的中点.正三棱柱的主视图如图②. 求正三棱柱 ABC-A1B1C1 的体积.
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迁移与应用 1.一个圆锥的轴截面是边长为 1 的正三角形,则其体积 为 . 解析:依题意,圆锥的底面半径为 ,高为 , 于是体积
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预习交流 1
柱体、锥体、台体的体积公式有何联系? 提示:台体的体积公式中,如果 S 上=S 下,就得到柱体的体积公式 V 柱体 =Sh;如果 S 上=0,就得到锥体的体积公式 V 锥体= Sh.因此,柱体、锥体、台 体的体积公式之间的关系,可表示如下.
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由上图可见,柱体、锥体的体积公式是台体的体积公式的特例 .
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方法 2:因为 QA⊥平面 ABCD, 所以平面 PDAQ⊥平面 ABCD,交线为 AD. 又四边形 ABCD 为正方形,DC⊥AD, 所以 DC⊥平面 PDAQ.于是得 PQ⊥DC. 在直角梯形 PDAQ 中,可得 DQ=PQ= PD,则 PQ⊥QD,所以 PQ⊥ 平面 DCQ. 即 PQ 为三棱锥 P-DCQ 的高,且 PQ= 2a, 而△DCQ 的面积为 ·a· 2a= a2, 所以三棱锥 P-DCQ 的体积 V2= · a2· 2a= a3, 于是 V1∶ V2=1.
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1.柱、锥、台体的体积 V 柱体=Sh(S 为柱体的底面积,h 为柱体的高). V 锥体= Sh(S 为锥体的底面积,h 为锥体的高). V 台体= (S 上+S 下+ ������上 ·������下 )h(S 上,S 下分别为棱台的上、下底面积,h 为高).
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思路分析:由三视图可以得到正三棱柱的底面三角形的高和侧棱 长,从而可求出正三棱柱的底面边长与高,然后套用体积公式计算.
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解:由三视图可知:在正三棱柱中,AD= 3,AA1=3,从而在底面即等 边△ABC 中,AB=
1 2 ������������ sin60°
=
1 2
3
3 2
=2,所以正三棱柱的体积
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2.
根据图中物体的三视图(单位:cm),求此几何体体积. 解:该几何体上方是底面半径为 ,母线长为 1 的圆柱,下方是一个长、 宽、高分别为 4,1,1 的长方体, 从而 V=4×1×1+π·
1 2 π ·1= +4. 2 4 1 2
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1.求柱体的体积关键是求其底面积和高,底面积利用平面图形面积 的求法,常转化为三角形及四边形,高常与侧棱、 斜高及其在底面的正投 影组成直角三角形,进而求解. 2.求组合体的体积应据其结构特征分析求解,如迁移与应用题 2 中 为长方体上放一圆柱,故几何体体积为两体积之和.
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2.锥体的体积 活动与探究 例2
如图,四边形 ABCD 为正方形,QA⊥平面 ABCD,PD∥QA, QA=AB= PD. 求棱锥 Q-ABCD 的体积与棱锥 P-DCQ 的体积的比值.
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思路分析:对于棱锥 Q-ABCD,其底面为正方形 ABCD,高即为 QA, 易求体积;对于三棱锥 P-DCQ,若以△DCQ 为底面,则应证明 PQ 是其高, 然后再计算,也可将三角形 CDP 作为底面,这时其高易证即为 AD,从而 可求体积.