高二数学棱锥
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C'B'A'D'DAC C'B'A'D'DA C9.9棱柱和棱锥(三)教学目的:1.了解棱锥、正棱锥的概念,掌握正棱锥的性质.;2.能初步利用棱锥的概念及其性质解决一些简单角与距离的问题.3.灵活运用棱锥的概念及其性质解决有关角与距离问题;4.了解棱锥的侧面积、全面积的概念,能求出有关面积. 教学重点:棱锥、正棱锥的概念及其性质. 教学难点:棱锥、正棱锥的概念及其性质. 授课类型:新授课. 课时安排:4课时.教具:多媒体、实物投影仪. 教学过程:一、复习引入:1.多面体的概念:由若干个多边形围成的空间图形叫多面体;每个多边形叫多面体的面,两个面的公共边叫多面体的棱,棱和棱的公共点叫多面体的顶点,连结不在同一面上的两个顶点的线段叫多面体的对角线.2.凸多面体:把多面体的任一个面展成平面,如果其余的面都位于这个平面的同一侧,这样的多面体叫凸多面体.如图的多面体则不是凸多面体.3.凸多面体的分类:多面体至少有四个面,按照它的面数分别叫四面体、五面体、六面体等.4.棱柱的概念:有两个面互相平行,其余每相邻两个面的交线互相平行,这样的多面体叫棱柱.两个互相平行的面叫棱柱的底面(简称底);其余各面叫棱柱的侧面;两侧面的公共边叫棱柱的侧棱;两底面所在平面的公垂线段叫棱柱的高(公垂线段长也简称高).5.棱柱的分类:侧棱不垂直于底面的棱柱叫斜棱柱.侧棱垂直于底面的棱柱叫直棱柱.底面的是正多边形的直棱柱叫正棱柱.棱柱的底面可以是三角形、四边形、五边形……这样的棱柱分别叫三棱柱、四棱柱、五棱柱……设集合{}A =棱柱,{}B =斜棱柱,{}C =直棱柱,{}D =正棱柱,则,B C A D C =⊂U .6.棱柱的性质(1)棱柱的侧棱相等,侧面都是平行四边形;直棱柱侧面都是矩形;正棱柱侧面都是全等的矩形; (2)棱柱的两个底面与平行于底面的截面是对应边互相平行的全等的多边形(3)过棱柱不相邻的两条侧棱的截面都是平行四边形.7.平行六面体、长方体、正方体底面是平行四边形的四棱柱是平行六面体.侧棱与底面垂直的平行六面体叫直平行六面体,底面是矩形的直平行六面体长方体,棱长都相等的长方体叫正方体.8.平行六面体、长方体的性质(1)平行六面体的对角线交于一点,求证:对角线,,,AC BD CA DB ''''相交于一点,且在点O 处互相平分.(2)长方体的一条对角线长的平方等于一个顶点上的三条棱长的平方和.二、讲解新课:1.棱锥的概念:有一个面是多边形,其余各面是有一个公共顶点的三角形,这样的多面体叫棱锥.其中有公共顶点的三角形叫棱锥的侧面;多边形叫棱锥的底面或底;各侧面的公共顶点()S ,叫棱锥的顶点,顶点到底面所在平面的垂线段()SO ,叫棱锥的高(垂线段的长也简称高).2.棱锥的表示:棱锥用顶点和底面各顶点的字母,或用顶点和底面一条对角线端点的字母来表示.如图棱锥可表示为S ABCDE -,或S AC -. 3.棱锥的分类:(按底面多边形的边数)分别称底面是三角形,四边形,五边形……的棱锥为三棱锥,四棱锥,五棱锥……(如图) 4.棱锥的性质:定理:如果棱锥被平行于底面的平面所截,那么所得的截面与底面相似,截面面积与底面面积比等于顶点到截面的距离与棱锥高的平方比.已知:在棱锥S AC -中,SH 是高,截面A B C D E '''''平行于底面,并与SH 交于H ', 求证:截面A B C D E '''''~底面ABCDE ,且22A B C D E ABCDE S SH S SH''''''=. 解:因为截面平行于底面,∴//A B AB '',//B C BC '',//C D CD '',… ∴,A B C ABC B C D BCD ''''''∠=∠∠=∠,…又∵平面SAH 分别与截面和底面相交于A H ''和AH , ∴//A H AH '',得A B SA SH AB SA SH ''''==,同理B C SH BC SH '''=,… ∴A B B C SH ABBC SH'''''===L , 因此,截面A B C D E '''''~底面ABCDE ,且2222A B C D E ABCDE S A B SH S AB SH''''''''==. 中截面:经过棱锥高的中点且平行于底面的截面,叫棱锥的中截面.5.正棱锥定义:底面是正多边形,顶点在底面上的射影是底面的中心的棱锥叫正棱锥. 性质:(1)正棱锥的各侧棱相等,各侧面是全等的等腰三角形,各等腰三角形底边上的高相等(叫正棱锥的斜高).(2)正棱锥的高、斜高、斜高在底面上的射影组成一个直角三角形;正棱锥的高、侧棱、侧棱在底面上的射影也组成一个直角三角形. 6.正棱锥的直观图的画法在过底面中心的垂线——'z 轴上取与底面中心距离等于棱锥高的点就得到了棱锥的顶点.给出了画图的比例尺,要特别注意平行于'y 轴的线段的长度的确定.正棱锥的直观图的画法,在具体画图的关键是:①用斜二测画水平放置的底面的直观图; ②正棱锥的顶点的确定;③画直观图的四个步骤:画轴(建立空间直角坐标系)⇒画底面⇒画侧棱(正棱锥画高线)⇒成图. 三、讲解范例:例1.已知正三棱锥S ABC -的高SO h =,斜高SM l =,求经过SO 的中点O '平行于底面的截面A B C '''∆的面积.解:连结,OM OA ,在Rt SOM ∆中,22OM l h =-. ∵棱锥S ABC -是正三棱锥,∴O 是ABC ∆中心, ∴2222tan6023AB AM OM l h ==⋅=-o,222333()ABC S AB l h ∆==-, 由棱锥截面性质得:2214A B C ABC S h S h '''∆∆'==,∴2233()4A B C S l h '''∆=-. 例2.已知A B C '''∆是三棱锥S ABC -的中截面,三棱锥S A B C '''-的侧面积为25cm ,求三棱锥S ABC -的侧面积.解:∵截面//A B C '''底面SBC ,∴//A B AB '',//B C BC '',//C D CD '',∴2214S A B SAB S A B S AB '''∆∆''==,同理:14S B C SBC S S '''∆∆=,14S A C SACS S '''∆∆=, ∴14S A B S B C S A C SAB SBC SAC S S S S S S '''''''''∆∆∆∆∆∆++=++,即三棱锥S ABC -的侧面积是三棱锥S A B C '''-的侧面积的4倍, 所以,三棱锥S ABC -的侧面积为220cm .点评:一般地,平行于棱锥底面的截面截得的棱锥与原棱锥的侧面积之比也等于截得棱锥的高与原棱锥高的平方比.例3.四棱锥的高为h ,底面为菱形,侧面PAD 和侧面PDC 所成的二面角为120o,且都垂直于底面,另两个侧面与底面所成的角都为60o,求此棱锥的全面积.EDCBAPGEP D CBA 解:∵侧面PAD ⊥底面AC ,侧面PDC ⊥底面AC , ∴PD ⊥底面AC ,ADC ∠为二面角A PD C --的平面角,即120ADC ∠=o ,∵四边形为菱形,DBC ∆,取BC 中点E ,连结,PE DE , 则DE BC ⊥,由三垂线定理知PE BC ⊥,∴PED ∠是侧面PBC 与底面AC 所成的二面角的平面角,60PED ∠=o ,在Rt PDE ∆中,,,PD h DE PE h ===, ∴23sin3DE CD h π==, ∵,PDA PDC PBC PAB ∆≅∆∆≅∆,22PDA PBC ABCD S S S S ∆∆=++Y 全222sin1)33PD CD BC PE AD h π=⋅+⋅+=. 说明:棱锥的侧面积等于各侧面三角形的面积之和,正棱锥的侧面积等于底面周长与斜高之积的一半. 四、课堂练习:1.判断下列结论是否正确,为什么?(1)有一个面是多边形,其余各面是三角形的几何体是棱锥, (2)正四面体是四棱锥,(3)侧棱与底面所成的角相等的棱锥是正棱锥,(4)侧棱长相等,各侧面与底面所成的角相等的棱锥是正棱锥. 答:(1)错,(2)错,(3)错,(4)对.2.在三棱锥P ABC -中,ABC ∆为正三角形,90PCA ∠=o ,D 为PA 中点,二面角P AC B --为120o,2,PC AB ==(1)求证:AC BD ⊥;(2)求BD 与底面ABC 所成的角,(3)求三棱锥P ABC-的体积.解:(1)取AC 的E ,连结,BE DE ,则//DE PC , 由PC AC ⊥,知DE AC ⊥,由ABC ∆为正三角形,得BE AC ⊥, 又DE BE E =I ,∵AC ⊥平面DEB ,BD ⊂平面DEB , ∴AC BD ⊥. (2)作DG BE ⊥,垂足为G ,∵AC ⊥平面DEB ,DG ⊂平面DEB ,DG AC ⊥,DG ⊥平面ABC ,BD 与底面ABC 所成的角DBG ∠, 由DE AC ⊥,BE AC ⊥知DEB ∠是二面角P AC B --的平面角,120DEB ∠=o ,∵112DE PC ==,∴DG =,又∵3BE AB ==, ∴22213213cos12013BD =+-⨯⨯⨯=o∴sin DG DBE DB ∠==,∴BD 与底面ABC 所成的角为arcsin.(3)∵D 为PA 中点,∴P 到平面ABC 的距离2h DG ==,211333P ABC ABC V S h -∆===.五、小结:棱锥、正棱锥的概念,性质;棱锥平行于底面的截面性质结论可适当推广:平行于棱锥底面的截面截得的棱锥与原棱锥的对应面积(底面,侧面)之比,等于对应线段(高、侧棱等)的平方比.计算面积时,必须计算对应边上的高,因此要寻找斜高,底面三角形的高,截面三角形的高的相互关系,这种关系应通过棱锥的性质来体现. 六、课后作业: 七、板书设计(略). 八、课后记:。
高二数学立体几何练习题
1. 三棱锥ABCDA1是一个底面为正三角形ABC的三棱锥。
已知
AD=3,BC=4,AB∥CD且AB=2CD。
求证:AB=√21。
解析:
首先,可以得到AB=2CD,即AB=2,CD=1.根据正三角形的性质,我们可以得到∠BAD=60°。
由于锥心角ABD=60°,且CD通过顶点D且平行于底面,所以可得CD与底面ABC的交点与锥顶点D和底面三个顶点构成的四个点在同
一个平面上。
我们可以称这个平面为α平面。
在平面α上,连接CD与顶点A1,作直线A1B∥AB,交线段AB
于点E。
△ABE与△ABC是相似三角形,因为∠EAB=∠ABC(对应角),
而∠ABE=∠ACB(平行线所成的内错角相等)。
由相似三角形的性质,可得AB/AE=AB/AC,即AE=AC=3√3(三棱锥ABCDA1的高度)。
又因为A1B∥AB,所以A1E=AE=3√3。
由△ADE可以得到∠DAE=60°。
根据勾股定理,在△ABE中,有AE^2=AB^2+BE^2,即(3√3)
^2=2^2+BE^2,解得BE=3。
根据勾股定理,在△ADE中,有AD^2+AE^2=DE^2,即3^2+
(3√3)^2=DE^2,解得DE=6。
所以,AB=AE+BE+ED=3√3+3+6=√21。
综上所述,满足题目要求,即证明了AB=√21。
高二数学现在学到哪了1、柱、锥、台、球的结构特征(1)棱柱:几何特征:两底面是对应边平行的全等多边形;侧面、对角面都是平行四边形;侧棱平行且相等;平行于底面的截面是与底面全等的多边形.(2)棱锥几何特征:侧面、对角面都是三角形;平行于底面的截面与底面相似,其相似比等于顶点到截面距离与高的比的平方.(3)棱台:几何特征:上下底面是相似的平行多边形侧面是梯形侧棱交于原棱锥的顶点(4)圆柱:定义:以矩形的一边所在的直线为轴旋转,其余三边旋转所成几何特征:底面是全等的圆;母线与轴平行;轴与底面圆的半径垂直;侧面展开图是一个矩形.(5)圆锥:定义:以直角三角形的一条直角边为旋转轴,旋转一周所成几何特征:底面是一个圆;母线交于圆锥的顶点;侧面展开图是一个扇形.(6)圆台:定义:以直角梯形的垂直与底边的腰为旋转轴,旋转一周所成几何特征:上下底面是两个圆;侧面母线交于原圆锥的顶点;侧面展开图是一个弓形.(7)球体: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几何特征:球的截面是圆;球面上任意一点到球心的距离等于半径.2、空间几何体的三视图定义三视图:正视图(光线从几何体的前面向后面正投影);侧视图(从左向右)、俯视图(从上向下)注:正视图反映了物体的高度和长度;俯视图反映了物体的长度和宽度;侧视图反映了物体的高度和宽度.3、空间几何体的直观图——斜二测画法斜二测画法特点:原来与x轴平行的线段仍然与x平行且长度不变;原来与y轴平行的线段仍然与y平行,长度为原来的一半.4、柱体、锥体、台体的表面积与体积(1)几何体的表面积为几何体各个面的面积的和.(2)特殊几何体表面积公式(c为底面周长,h为高,为斜高,l为母线)(3)柱体、锥体、台体的体积公式高中数学必修二知识点总结:直线与方程(1)直线的倾斜角定义:x轴正向与直线向上方向之间所成的角叫直线的倾斜角.特别地,当直线与x轴平行或重合时,我们规定它的倾斜角为0度.因此,倾斜角的取值范围是0°≤α<180°(2)直线的斜率定义:倾斜角不是90°的直线,它的倾斜角的正切叫做这条直线的斜率.直线的斜率常用k表示.即.斜率反映直线与轴的倾斜程度.当时,;当时,;当时,不存在.过两点的直线的斜率公式:注意下面四点:(1)当时,公式右边无意义,直线的斜率不存在,倾斜角为90°;(2)k与P1、P2的顺序无关;(3)以后求斜率可不通过倾斜角而由直线上两点的坐标直接求得;(4)求直线的倾斜角可由直线上两点的坐标先求斜率得到.(3)直线方程点斜式:直线斜率k,且过点注意:当直线的斜率为0°时,k=0,直线的方程是y=y1.当直线的斜率为90°时,直线的斜率不存在,它的方程不能用点斜式表示.但因l 上每一点的横坐标都等于x1,所以它的方程是x=x1.斜截式:,直线斜率为k,直线在y轴上的截距为b两点式:()直线两点,截矩式:其中直线与轴交于点,与轴交于点,即与轴、轴的截距分别为.一般式:(A,B不全为0)注意:各式的适用范围特殊的方程如:(4)平行于x轴的直线:(b为常数);平行于y轴的直线:(a为常数);(5)直线系方程:即具有某一共同性质的直线(一)平行直线系平行于已知直线(是不全为0的常数)的直线系:(C为常数)(二)垂直直线系垂直于已知直线(是不全为0的常数)的直线系:(C为常数)(三)过定点的直线系()斜率为k的直线系:,直线过定点;()过两条直线,的交点的直线系方程为(为参数),其中直线不在直线系中.(6)两直线平行与垂直注意:利用斜率判断直线的平行与垂直时,要注意斜率的存在与否. (7)两条直线的交点相交交点坐标即方程组的一组解.方程组无解;方程组有无数解与重合(8)两点间距离公式:设是平面直角坐标系中的两个点(9)点到直线距离公式:一点到直线的距离(10)两平行直线距离公式在任一直线上任取一点,再转化为点到直线的距离进行求解.高中数学必修二知识点总结:圆的方程1、圆的定义:平面内到一定点的距离等于定长的点的集合叫圆,定点为圆心,定长为圆的半径.2、圆的方程(1)标准方程,圆心,半径为r;(2)一般方程当时,方程表示圆,此时圆心为,半径为当时,表示一个点;当时,方程不表示任何图形.(3)求圆方程的方法:一般都采用待定系数法:先设后求.确定一个圆需要三个独立条件,若利用圆的标准方程,需求出a,b,r;若利用一般方程,需要求出D,E,F;另外要注意多利用圆的几何性质:如弦的中垂线必经过原点,以此来确定圆心的位置.3、高中数学必修二知识点总结:直线与圆的位置关系:直线与圆的位置关系有相离,相切,相交三种情况:(1)设直线,圆,圆心到l的距离为,则有;;(2)过圆外一点的切线:k不存在,验证是否成立k存在,设点斜式方程,用圆心到该直线距离=半径,求解k,得到方程一定两解(3)过圆上一点的切线方程:圆(x-a)2+(y-b)2=r2,圆上一点为(x0,y0),则过此点的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r24、圆与圆的位置关系:通过两圆半径的和(差),与圆心距(d)之间的大小比较来确定.设圆,两圆的位置关系常通过两圆半径的和(差),与圆心距(d)之间的大小比较来确定.当时两圆外离,此时有公切线四条;当时两圆外切,连心线过切点,有外公切线两条,内公切线一条;当时两圆相交,连心线垂直平分公共弦,有两条外公切线;当时,两圆内切,连心线经过切点,只有一条公切线;当时,两圆内含;当时,为同心圆.注意:已知圆上两点,圆心必在中垂线上;已知两圆相切,两圆心与切点共线5、空间点、直线、平面的位置关系公理1:如果一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线是所有的点都在这个平面内.应用:判断直线是否在平面内用符号语言表示公理1:公理2:如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线符号:平面α和β相交,交线是a,记作α∩β=a.符号语言:公理2的作用:它是判定两个平面相交的方法.它说明两个平面的交线与两个平面公共点之间的关系:交线必过公共点.它可以判断点在直线上,即证若干个点共线的重要依据.公理3:经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面.推论:一直线和直线外一点确定一平面;两相交直线确定一平面;两平行直线确定一平面.公理3及其推论作用:它是空间内确定平面的依据它是证明平面重合的依据公理4:平行于同一条直线的两条直线互相平行高中数学必修二知识点总结:空间直线与直线之间的位置关系异面直线定义:不同在任何一个平面内的两条直线异面直线性质:既不平行,又不相交.异面直线判定:过平面外一点与平面内一点的直线与平面内不过该店的直线是异面直线异面直线所成角:作平行,令两线相交,所得锐角或直角,即所成角.两条异面直线所成角的范围是(0°,90°],若两条异面直线所成的角是直角,我们就说这两条异面直线互相垂直.求异面直线所成角步骤:A、利用定义构造角,可固定一条,平移另一条,或两条同时平移到某个特殊的位置,顶点选在特殊的位置上.B、证明作出的角即为所求角C、利用三角形来求角(7)等角定理:如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行,那么这两角相等或互补.(8)空间直线与平面之间的位置关系直线在平面内——有无数个公共点.三种位置关系的符号表示:aαa∩α=Aaα(9)平面与平面之间的位置关系:平行——没有公共点;αβ相交——有一条公共直线.α∩β=b2、空间中的平行问题(1)直线与平面平行的判定及其性质线面平行的判定定理:平面外一条直线与此平面内一条直线平行,则该直线与此平面平行.线线平行线面平行线面平行的性质定理:如果一条直线和一个平面平行,经过这条直线的平面和这个平面相交,那么这条直线和交线平行.线面平行线线平行(2)平面与平面平行的判定及其性质两个平面平行的判定定理(1)如果一个平面内的两条相交直线都平行于另一个平面,那么这两个平面平行(线面平行→面面平行),(2)如果在两个平面内,各有两组相交直线对应平行,那么这两个平面平行.(线线平行→面面平行),(3)垂直于同一条直线的两个平面平行,两个平面平行的性质定理(1)如果两个平面平行,那么某一个平面内的直线与另一个平面平行.(面面平行→线面平行)(2)如果两个平行平面都和第三个平面相交,那么它们的交线平行.(面面平行→线线平行)3、空间中的垂直问题(1)线线、面面、线面垂直的定义两条异面直线的垂直:如果两条异面直线所成的角是直角,就说这两条异面直线互相垂直.线面垂直:如果一条直线和一个平面内的任何一条直线垂直,就说这条直线和这个平面垂直.平面和平面垂直:如果两个平面相交,所成的二面角(从一条直线出发的两个半平面所组成的图形)是直二面角(平面角是直角),就说这两个平面垂直.(2)垂直关系的判定和性质定理线面垂直判定定理和性质定理判定定理:如果一条直线和一个平面内的两条相交直线都垂直,那么这条直线垂直这个平面.性质定理:如果两条直线同垂直于一个平面,那么这两条直线平行.面面垂直的判定定理和性质定理判定定理:如果一个平面经过另一个平面的一条垂线,那么这两个平面互相垂直.性质定理:如果两个平面互相垂直,那么在一个平面内垂直于他们的交线的直线垂直于另一个平面.4、空间角问题(1)直线与直线所成的角两平行直线所成的角:规定为.两条相交直线所成的角:两条直线相交其中不大于直角的角,叫这两条直线所成的角.两条异面直线所成的角:过空间任意一点O,分别作与两条异面直线a,b平行的直线,形成两条相交直线,这两条相交直线所成的不大于直角的角叫做两条异面直线所成的角.(2)直线和平面所成的角平面的平行线与平面所成的角:规定为.平面的垂线与平面所成的角:规定为.平面的斜线与平面所成的角:平面的一条斜线和它在平面内的射影所成的锐角,叫做这条直线和这个平面所成的角.求斜线与平面所成角的思路类似于求异面直线所成角:“一作,二证,三计算”.在“作角”时依定义关键作射影,由射影定义知关键在于斜线上一点到面的垂线,在解题时,注意挖掘题设中两个主要信息:(1)斜线上一点到面的垂线;(2)过斜线上的一点或过斜线的平面与已知面垂直,由面面垂直性质易得垂线.(3)二面角和二面角的平面角二面角的定义:从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角,这条直线叫做二面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面.二面角的平面角:以二面角的棱上任意一点为顶点,在两个面内分别作垂直于棱的两条射线,这两条射线所成的角叫二面角的平面角.直二面角:平面角是直角的二面角叫直二面角.两相交平面如果所组成的二面角是直二面角,那么这两个平面垂直;反过来,如果两个平面垂直,那么所成的二面角为直二面角求二面角的方法定义法:在棱上选择有关点,过这个点分别在两个面内作垂直于棱的射线得到平面角垂面法:已知二面角内一点到两个面的垂线时,过两垂线作平面与两个面的交线所成的角为二面角的平面角必修二知识点总结:解三角形(1)正弦定理和余弦定理掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题.(2)应用能够运用正弦定理、余弦定理等知识和方法解决一些与测量和几何计算有关的实际问题.高中数学必修二知识点总结:数列(1)数列的概念和简单表示法了解数列的概念和几种简单的表示方法(列表、图象、通项公式).了解数列是自变量为正整数的一类函数.(2)等差数列、等比数列理解等差数列、等比数列的概念.掌握等差数列、等比数列的通项公式与前项和公式.能在具体的问题情境中,识别数列的等差关系或等比关系,并能用有关知识解决相应的问题.了解等差数列与一次函数、等比数列与指数函数的关系.高中数学必修二知识点总结:不等式高中数学必修二知识点总结:不等关系了解现实世界和日常生活中的不等关系,了解不等式(组)的实际背景.(2)一元二次不等式会从实际情境中抽象出一元二次不等式模型.通过函数图象了解一元二次不等式与相应的二次函数、一元二次方程的联系. 会解一元二次不等式,对给定的一元二次不等式,会设计求解的程序框图. (3)二元一次不等式组与简单线性规划问题会从实际情境中抽象出二元一次不等式组.了解二元一次不等式的几何意义,能用平面区域表示二元一次不等式组.会从实际情境中抽象出一些简单的二元线性规划问题,并能加以解决.(4)基本不等式:了解基本不等式的证明过程.高二数学现在学到哪了。