高中数学人教版必修球的表面积与体积教案(系列四)

必修二《1.3.2球的体积和表面积》教学案一、教材分析本节教材直接给出了球的表面积和体积公式，并用两个例题来说明其应用.值得注意的是教学的重点放在球与其他几何体的组合体的有关计算上，这是高考的重点.二、教学目标1．知识与技能(1)了解几何体体积的含义，以及柱体、锥体与台体的体积公式.(不要求记忆公式)(2)熟悉台体与柱体和锥体之间体积的转换关系.(3)培养学生空间想象能力和思维能力.2．过程与方法(1)让学生通过对照比较，理顺柱体、锥体、台体之间的体积关系.(2)通过相关几何体的联系，寻找已知条件的相互转化，解决一些特殊几何体体积的计算.3．情感、态度与价值观通过柱体、锥体、台体体积公式之间的关系培养学生探索意识.三、重点难点教学重点：球的表面积和体积公式的应用.教学难点：关于球的组合体的计算.四、课时安排约1课时五、教学设计(一)导入新课思路1.位于香港栈桥回澜阁西部、西陵峡路东端海滨，有一座新异奇秀的半球形建筑.由香港好世界饮食服务(中国)有限公司等三方合资兴建，1996年9月正式开业，既是岛城饮食服务业的“特一级”店，又是新增加的一处景点.酒店的总建筑面积11380平方米，现酒店管理层决定在半球形屋顶嵌上一层特殊化学材料以更好地保护酒店，那么，需要多少面积的这种化学材料呢？思路2.球既没有底面，也无法像柱体、锥体和台体那样展开成平面图形，那么怎样来求球的表面积与体积呢？球的大小与球的半径有关，如何用球半径来表示球的体积和面积？教师引出课题：球的体积和表面积.(二)推进新课、新知探究球的半径为R ，它的体积和表面积只与半径R 有关，是以R 为自变量的函数.事实上，如果球的半径为R ，那么S =4πR 2，V =334R π.注意：球的体积和表面积公式的证明以后证明.(三)应用示例思路1例1 如图1所示，圆柱的底面直径与高都等于球的直径，求证：图1(1)球的体积等于圆柱体积的32； (2)球的表面积等于圆柱的侧面积.活动：学生思考圆柱和球的结构特征，并展开空间想象.教师可以使用信息技术帮助学生读懂图形.证明：(1)设球的半径为R ，则圆柱的底面半径为R ，高为2R .[来源:学+科+网] 则有V 球=334R π，V 圆柱=πR 2·2R =2πR 3，所以V 球=圆柱V 32. (2)因为S 球=4πR 2，S 圆柱侧=2πR ·2R =4πR 2，所以S 球=S 圆柱侧.点评：本题主要考查有关球的组合体的表面积和体积的计算.解决此类问题的关键是明确组合体的结构特征.变式训练1.如图2(1)所示，表面积为324π的球，其内接正四棱柱的高是14，求这个正四棱柱的表面积.图2解：设球的半径为R ，正四棱柱底面边长为a ，则轴截面如图2(2)，所以AA ′=14，AC =a 2，又∵4πR 2=324π，∴R =9.∴AC =28''22=-CC AC .∴a =8.∴S 表=64×2+32×14=576，即这个正四棱柱的表面积为576.2有一种空心钢球，质量为142 g ，测得外径(直径)等于5 cm ，求它的内径(钢的密度为7.9 g /cm 3，精确到0.1 cm ).解：设空心球内径(直径)为2x cm ，则钢球质量为 7.9·［3334)25(34x ππ-•］=142， ∴x 3=14.349.73142)25(3⨯⨯⨯-≈11.3，∴x ≈2.24，∴直径2x ≈4.5.答：空心钢球的内径约为4.5 cm .例2 如图3所示，表示一个用鲜花做成的花柱，它的下面是一个直径为1 m 、高为3 m 的圆柱形物体，上面是一个半球形体.如果每平方米大约需要鲜花150朵，那么装饰这个花柱大约需要多少朵鲜花(π取3.1)？图3活动：学生思考和讨论如何计算鲜花的朵数.鲜花的朵数等于此几何体的表面积(不含下底面)与每朵鲜花占用的面积.几何体的表面积等于圆柱的侧面积再加上半球的表面积.解：圆柱形物体的侧面面积S 1≈3.1×1×3=9.3(m 2)， 半球形物体的表面积为S 2≈2×3.1×(21)2≈1.6(m 2)， 所以S 1+S 2≈9.3+1.6=10.9(m 2). 10.9×150≈1 635(朵).答：装饰这个花柱大约需要1 635朵鲜花.点评：本题主要考查球和圆柱的组合体的应用，以及解决实际问题的能力. 变式训练有一个轴截面为正三角形的圆锥容器，内放一个半径为R 的内切球，然后将容器注满水，现把球从容器中取出，水不损耗，且取出球后水面与圆锥底面平行形成一圆台体，问容器中水的高度为多少？分析：转化为求水的体积.画出轴截面，充分利用轴截面中的直角三角形来解决. 解：作出圆锥和球的轴截面图如图4所示，图4圆锥底面半径r =R R330tan =︒，圆锥母线l =2r =R 32，圆锥高为h =r 3=3R ， ∴V 水=334332πππ=-R h r ·3R 2·3R 333534R R ππ=-， 球取出后，水形成一个圆台，下底面半径r =R 3，设上底面半径为r ′， 则高h ′=(r -r ′)tan 60°=)'3(3r R -， ∴'3353h R ππ=(r 2+r ′2+rr ′)，∴5R 3=)3'3')('3(322R Rr r r R ++-， ∴5R 3=)'33(333r R -， 解得r ′=6331634R R =， ∴h ′=(3123-)R .答：容器中水的高度为(3123-)R .思路2例1 (2006广东高考，12)若棱长为3的正方体的顶点都在同一球面上，则该球的表面积为____________.活动：学生思考长方体和球的结构特征.教师可以借助于信息技术画出图形. 分析：画出球的轴截面可得，球的直径是正方体的对角线，所以球的半径R =233，则该球的表面积为S =4πR 2=27π.答案：27π点评：本题主要考查简单的组合体和球的表面积.球的表面积和体积都是半径R 的函数.对于和球有关的问题，通常可以在轴截面中建立关系.画出轴截面是正确解题的关键.变式训练1.(2006全国高考卷Ⅰ，理7)已知各顶点都在一个球面上的正四棱柱高为4，体积为16，则这个球的表面积是( )A .16πB .20πC .24πD .32π 分析：由V =Sh ，得S =4，得正四棱柱底面边长为2.画出球的轴截面可得，该正四棱柱的对角线即为球的直径，所以，球的半径为R =642221222=++，所以球的表面积为S =4πR 2=24π.答案：C2.(2005湖南数学竞赛，13)一个球与正四面体的六条棱都相切，若正四面体的棱长为a ，则这个球的体积为_____________.分析：把正四面体补成正方体的内接正四面体，此时正方体的棱长为a 22，于是球的半径为a 42，V =3242a π. 答案：3242a π3.(2007天津高考，理12)一个长方体的各顶点均在同一球的球面上，且一个顶点上的三条棱的长分别为1，2，3，则此球的表面积为___________.分析：长方体的对角线为14321222=++，则球的半径为214，则球的表面积为4π(214)2=14π. 答案：14π例2 图5是一个底面直径为20 cm 的装有一部分水的圆柱形玻璃杯，水中放着一个底面直径为6 cm ，高为20 cm 的一个圆锥形铅锤，当铅锤从水中取出后，杯里的水将下降几厘米？图5活动：学生思考杯里的水将下降的原因，通过交流和讨论得出解题思路.因为玻璃杯是圆柱形的，所以铅锤取出后，水面下降部分实际是一个小圆柱，这个圆柱的底面与玻璃杯的底面一样，是一直径为20 cm 的圆，它的体积正好等于圆锥形铅锤的体积，这个小圆柱的高就是水面下降的高度.解：因为圆锥形铅锤的体积为2)26(31⨯⨯π×20=60π(cm 3)， 设水面下降的高度为x ，则小圆柱的体积为x 2)220(π=100πx ( cm 3). 所以有60π=100πx ，解此方程得x =0.6( cm ). 答：杯里的水下降了0.6 cm .点评：本题主要考查几何体的体积问题，以及应用体积解决实际问题的能力.明确几何体的形状及相应的体积公式是解决这类问题的关键.解实际应用题的关键是建立数学模型.本题的数学模型是下降的水的体积等于取出的圆锥形铅锤的体积.明确其体积公式中的相关量是列出方程的关键.变式训练1.一个空心钢球，外直径为12 cm ，壁厚0.2 cm ，问它在水中能浮起来吗？(钢的密度为7.9 g /cm 3)和它一样尺寸的空心铅球呢？(铅的密度为11.4 g /cm 3)分析：本题的关键在于如何判断球浮起和沉没，因此很自然要先算出空心钢球的体积，而空心钢球的体积相当于是里、外球的体积之差，根据球的体积公式很容易得到空心钢球的体积，从而算出空心钢球的质量，然后把它与水的质量相比较即可得出结论，同理可以判断铅球会沉没.解：空心钢球的体积为V 钢=348.53463433πππ=⨯-⨯×20.888≈87.45(cm 3)， ∴钢的质量为m 钢=87.45×7.9=690.86(g ). ∵水的体积为V 水=34π×63=904.32(cm 3)， ∴水的质量为m 水=904.32×1=904.32(g )＞m 钢.∴钢球能浮起来，而铅球的质量为m 铅=87.45×11.4=996.93(g )＞m 水. ∴同样大小的铅球会沉没.答：钢球能浮起来，同样大小的铅球会沉没.2.(2006全国高中数学联赛试题第一试，10)底面半径为1 cm 的圆柱形容器里放有四个半径为21cm 的实心铁球，四个球两两相切，其中底层两球与容器底面相切.现往容器里注水使水面恰好浸没所有铁球，则需要注水___________cm 3.分析：设四个实心铁球的球心为O 1、O 2、O 3、O 4，其中O 1、O 2为下层两球的球心，A 、B 、C 、D 分别为四个球心在底面的射影，则ABCD 是一个边长为22cm 的正方形，所以注水高为(1+22) cm .故应注水π(1+22)-4×)2231()21(343+=ππ cm 3. 答案：(31+22)π(四)知能训练1.三个球的半径之比为1∶2∶3，那么最大球的表面积是其余两个球的表面积之和的( )A .1倍B .2倍C .59倍 D .47倍 分析：根据球的表面积等于其大圆面积的4倍，可设最小的一个半径为r ，则另两个为2r 、3r ，所以各球的表面积分别为4πr 2、16πr 2、36πr 2，5916436222=+rr r πππ(倍). 答案：C2.(2006安徽高考，理9)表面积为32的正八面体的各个顶点都在同一个球面上，则此球的体积为( )A .32π B .3π C .32π D .322π分析：此正八面体是每个面的边长均为a 的正三角形，所以由8×32432=a 知，a =1，则此球的直径为2.答案：A3.(2007北京西城抽样，文11)若与球心距离为4的平面截球所得的截面圆的面积是9π，则球的表面积是____________.分析：画出球的轴截面，则球心与截面圆心的连线、截面的半径、球的半径构成直角三角形，又由题意得截面圆的半径是3，则球的半径为2234+=5，所以球的表面积是4π×52=100π.答案：100π4.某街心花园有许多钢球(钢的密度是7.9 g /cm 3)，每个钢球重145 kg ，并且外径等于50 cm ，试根据以上数据，判断钢球是实心的还是空心的.如果是空心的，请你计算出它的内径(π取3.14，结果精确到1 cm ).解：由于外径为50 cm 的钢球的质量为7.9×3)250(34⨯π≈516 792(g )， 街心花园中钢球的质量为145 000 g ，而145 000＜516 792， 所以钢球是空心的.设球的内径是2x cm ，那么球的质量为7.9·［3334)250(34x ππ-•］=145 000， 解得x 3≈11 240.98，x ≈22.4，2x ≈45(cm ). 答：钢球是空心的，其内径约为45 cm .5.(2007海南高考，文11)已知三棱锥S —ABC 的各顶点都在一个半径为r 的球面上，球心O 在AB 上，SO ⊥底面ABC ，AC =r 2，则球的体积与三棱锥体积之比是( )A .πB .2πC .3πD .4π分析：由题意得SO =r 为三棱锥的高，△ABC 是等腰直角三角形，所以其面积是21×2r ×r =r 2，所以三棱锥体积是33132r r r =⨯⨯，又球的体积为343r π，则球的体积与三棱锥体积之比是4π.答案：D点评：面积和体积往往涉及空间距离，而新课标对空间距离不作要求，因此在高考试题中其难度很低，属于容易题，2007年新课标高考试题就体现了这一点.高考试题中通常考查球、三棱锥、四棱锥、长方体、正方体等这些简单几何体或它们的组合体的面积或体积的计算.我们应高度重视这方面的应用.(五)拓展提升问题：如图6，在四面体ABCD 中，截面AEF 经过四面体的内切球(与四个面都相切的球)球心O ，且与BC ，DC 分别截于E 、F ，如果截面将四面体分成体积相等的两部分，设四棱锥A —BEFD 与三棱锥A —EFC 的表面积分别是S 1，S 2，则必有( )图6A .S 1＜S 2B .S 1＞S 2C .S 1=S 2D .S 1，S 2的大小关系不能确定探究：如图7，连OA 、OB 、OC 、OD ，则V A —BEFD =V O —ABD ＋V O —ABE ＋V O —BEFD +V O —ADF ，V A—EFC=V O—AFC＋V O—AEC＋V O—EFC，又V A—BEFD=V A—EFC，而每个小三棱锥的高都是原四面体的内切球的半径，故S△ABD＋S△ABE＋S BEFD+S△ADF=S△AFC＋S△AEC＋S△EFC，又面AEF是公共面，故选C.图7答案：C(五)课堂小结本节课学习了：1.球的表面积和体积.2.计算组合体的体积时，通常将其转化为计算柱、锥、台、球等常见的几何体的体积.3.空间几何体的表面积与体积的规律总结：(1)表面积是各个面的面积之和，求多面体表面积时，只需将它们沿着若干条棱剪开后展成平面图形，利用平面图形求多面体的表面积.求旋转体的表面积时，可从回忆旋转体的生成过程及其几何特征入手，将其展开求表面积，但要搞清它们的底面半径、母线长与对应的侧面展开图中的边长关系，注意球面不可展开.(2)在体积公式中出现了几何体的高，其含义是：柱体的高：从柱体的一个底面上任一点向另一个底面作垂线，这点和垂足间的距离称为柱体的高；锥体的高：从锥体的顶点向底面作垂线，这点和垂足间的距离称为锥体的高；台体的高：从台体的一个底面上任一点向另一个底面作垂线，这点和垂足间的距离称为台体的高.注意球没有高的结构特征.(3)利用侧面展开图或截面把空间图形问题转化为平面图形问题，是解决立体几何问题的常用手段.(4)柱体、锥体、台体和球是以后学习第二章点、直线、平面位置关系的载体，高考试题中，通常是用本模块第一章的图，考查第二章的知识.(5)与球有关的接、切问题是近几年高考的热点之一，常以选择题或填空题的形式出现，属于低档题.(六)作业课本本节练习1、2、3.。

球的表面积和体积教案教案标题：球的表面积和体积教案教案目标：1. 通过本课的学习，学生将能够理解球的表面积和体积的概念。

2. 学生将能够运用适当的公式计算球的表面积和体积。

3. 学生将能够将所学知识应用于实际问题，并进行问题解决。

教学资源：1. 白板、黑板或投影仪2. 球模型或球图片3. 教学课件或教材4. 学生练习题和解答教学步骤：引入：1. 在白板上绘制一个球体的图形，引导学生思考并分享他们对球的认识和特点。

2. 提问学生，他们是否知道如何计算球的表面积和体积。

讲解：1. 通过使用球模型或球图片，向学生展示球的表面积和体积的定义。

2. 解释并推导出球的表面积和体积的公式。

表面积公式为4πr²，体积公式为(4/3)πr³，其中r为球的半径。

3. 通过示例问题演示如何使用公式计算球的表面积和体积。

练习：1. 分发学生练习题，并要求学生独立或合作完成。

2. 监督学生的练习过程，及时解答他们的问题。

3. 收集学生的练习作业，并给予适当的反馈。

拓展：1. 提供一些拓展问题，鼓励学生运用所学知识解决实际问题。

2. 引导学生思考和讨论球的表面积和体积在现实生活中的应用。

总结：1. 总结本课的重点内容，强调球的表面积和体积的计算方法和公式。

2. 鼓励学生复习和巩固所学知识，以便能够灵活运用。

评估：1. 设计一些评估题目，测试学生对球的表面积和体积的理解和计算能力。

2. 根据学生的回答和解答，评估他们的学习情况，并提供适当的反馈和指导。

教学延伸：1. 鼓励学生进行更多的实践和探索，例如测量和计算不同球体的表面积和体积。

2. 引导学生了解其他几何体的表面积和体积计算方法，扩展他们的数学知识。

注意事项：1. 在讲解过程中，使用简单清晰的语言和示例，确保学生能够理解和掌握。

2. 确保学生参与课堂互动，鼓励他们提问和分享自己的思考。

3. 在评估过程中，注重学生的思维过程和解决问题的能力，而不仅仅是答案的准确性。

球心和球的半径是球的灵魂，抓住了球心就抓住了球的位置，道了球的半径就可求出球的体积和表面积．在许多有关球的问题中，要画出实际空间图形比较困难，但我们可以通过构造多面体或取球的截面，把球的问题转化为多面体或平知识点球的表面积与体积公式1.一个关键掌握好球的表面积公式S球＝4πR2，球的体积公式算球的表面积和体积的关键，半径与球心是确定球的条件．掌握好公式，球的体积与表面积计算的相关题目也就迎刃而解了．．判断下列命题是否正确. (正确的打“√”，错误的打“×”：3，则其表面积之比为：9.(经过球心的平面截得的圆的半径等于球的半径．( ) ．如果两个球的体积之比为：，那么两个球的表面积之比．：．：3 ．：．：9解析：⎝ ⎛⎭⎪⎫43π：⎝ ⎛⎭⎪⎫43πR 3＝：27r ：R ＝：3，∴S 1：S ＝：9. 答案：C．一条直线被一个半径为13的球截得的线段长为直线的距离为 )．13 13－12＝5.．一个长方体的各个顶点均在同一球的球面上，且一个顶点上的，则此球的表面积为3圆柱形玻璃容器内盛有高度为12 cm球的半径与圆柱的底面半径相同)后，水恰好淹没最上面的球________cm.R，则由已知得，截面圆的圆心为.5 cm，OO1＝为半径，O1为圆心的截面圆的面积为为圆心的截面圆的面积为8π，球的半径为OO＝x，O A如图，设球的半径为R，由题可知球心在圆柱的中心处，下底面圆的半径B.1.3.2已知两个球的半径之比为：3)．：．：．：．：解析：设两球的半径分别为112：r＝：3，∴1：S21：4π21：r＝：1A.答案：A[2019·安徽省合肥市检测]平面截球O所得截面圆的半径为1，到平面，则此球的体积为(是与冰面垂直的一条球半径，的一条直径，设球的半径为：：设三个球的半径分别为R1，R2，R三个球的表面积之比为：：9，21：4π22：4π＝：：921：R22：R＝：：∴1：R2：R3＝：：3，∴1：V2：V3＝43πR31：43πR32：4331：R32：R＝：：27.10．已知球心O到过球面上三点A，B的截面的距离等于球半径的一半，且AB＝BC＝3 cm，求球的体积．B，C三点的截面为圆，的中心，：1R2：R＝：2：1：S2：S21：R22：R＝：：3.即这三个球的表面积之比为：：3.14．一个高为16的圆锥内接于一个体积为972π的球，在圆锥内又有一个内切球．求：作出轴截面，则等腰三角形πR3＝972π，。

1.3.3球的体积和表面积一、教学目标 （一）核心素养在掌握球体表面积及体积过程中，培养学生空间想象能力和思维能力，让学生更好地认识空间几何体的结构特征，培养学生学习的兴趣. （二）学习目标1.了解球的表面积与体积公式,2.通过作轴截面，寻找旋转体类组合体中量与量之间的关系3.会用球的表面积和体积公式进行计算；会求一些简单几何体的表面积和体积. （三）学习重点球的表面积与体积的计算 （四）学习难点 简单组合体的体积计算 二、教学设计 （一）课前设计 1.预习任务（1）读一读：阅读教材第27页至第28页.填空： 球的体积：343V R=π球的表面积：24S R =π 2.预习自测（1）设球的半径长cm 8，则球的表面积为 . 【答案】()2256cm π 【知识点】球的表面积公式【解题过程】()222448256S =R cm π=⨯π⨯=π球【思路点拨】运用球的表面积公式求解.（2）若球的体积为336cm π，则球的表面积为 . 【知识点】球的表面积公式和体积公式. 【解题过程】332243634363V R cm ,R cm,S R ,cm =π=∴==ππ又所以表面积为.【答案】()236cm π（3）球的直径伸长为原来的2倍，体积变为原来的______倍. 【答案】8【知识点】球的体积公式【解题过程】设伸长前体积为1V ，伸长后为2V ，则：()3331244428333V R V R R =π=π=π⨯，，218V V ∴= 【思路点拨】直接用公式 (二)课堂设计 1.知识回顾柱体、锥体、台体表面积和体积的计算方法及三者间的关系. 2.问题探究活动①互动交流、初步实践引入：球既没有底面，也无法像在柱体、锥体和台体那样展开成平面图形，那么怎样来求球的表面积与体积呢？(1)讨论：大小变化的球，其体积、表面积与谁有关？球的半径为R ，它的体积和表面积只与半径R 有关，是以R 为自变量的函数. （证明的基本思想是：“分割→求体积和→求极限→求得结果”，以后的学习中再证明球的公式） (2)给出公式：334R V π=球 ； 24R S π=球 （R 为球的半径）→讨论：公式的特点？【设计意图】分组讨论，加深记忆，掌握球的表面积和体积公式. 活动② 例题示范、巩固新知例1如下图所示，圆柱的底面直径与高都等于球的直径，求证：（1）球的体积等于圆柱体积的32； （2）球的表面积等于圆柱的侧面积.【知识点】主要考查有关球的组合体的表面积和体积的计算 【数学思想】空间想象【解题过程】（1）设球的半径为R ，则圆柱的底面半径为R ，高为R 2.则有334R V π=球，3222R R R V ππ=⋅=圆柱，所以圆柱球V V 32=.（2）因为24R S π=球，2422R R R S ππ=⋅=圆柱侧，所以圆柱侧球S S =. 【思路点拨】明确组合体的结构特征 【答案】见解题过程同类训练 圆柱形容器内盛有高度为8cm 的水，若放入三个相同的球(球的半径与圆柱的底面半径相同)后，水恰好淹没最上面的球(如图所示)，则球的半径是______cm .【知识点】球【数学思想】空间想象【解题过程】 设球的半径为rcm ，则r r r r 63348232⨯=⨯+⨯πππ.解得4=r .【思路点拨】三个小球的体积和水的体积之和等于圆柱的体积 【答案】4例2 平面α截球O 的球面所得圆的半径为1，球心O 到平面α的距离为2，则此球的体积为（ ）A.π6B.π34C.π64D.π36【知识点】球的截面问题 【数学思想】空间想象【解题过程】设截面圆的圆心为'O ，M 为截面圆上任一点， 则2'=OO ，1'=M O ，()3122=+=∴OM ，即球的半径为3()ππ343343==∴V【思路点拨】有关球的截面问题，常画出过球心的截面圆，将问题转化为平面中圆的有关问题解决. 【答案】B同类训练 如图一个水平放置的无盖透明的正方体容器，高cm 12，将一个球放在容器口，在向容器内注水，当球面恰好接触水面时测得水深为cm 8，如果不计容器厚度，则球的体积为 3cm .【知识点】球的体积和表面积 【数学思想】空间想象【解题过程】根据几何意义得出：边长为12的正方形，球的截面圆为正方形的内切圆，∴圆的半径为6∵球面恰好接触水面时测得水深为cm 8， ∴4812=-=d ，∴球的半径为()2264+-=R R ，即213=R∴球的体积为336219721334cm ππ=⎪⎭⎫⎝⎛⨯【思路点拨】根据图形的性质，求出截面圆的半径，即而求出求出球的半径，得出体积 【答案】62197π例3 一个机器零件的三视图如图所示，其中侧视图是一个半圆与边长为2的正方形，俯视图是一个半圆内切于边长为2的正方形，则该机器零件的体积为（ ）A.34π+B.38π+C.384π+D.388π+ 【知识点】几何体的三视图及空间几何体的体积 【数学思想】空间想象【解题过程】由三视图可知，此几何体为组合体，下面是棱长为2的正方体，上面是球体的41，且球的半径为1，所以该机器零件的体积为3813441233ππ+=⨯⨯+=V【思路点拨】求简单组合体体积时，可直接利用公式求解 【答案】B同类训练 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的半径，半径长度为2，则该几何体的表面积是（ ）A.π17B.π18C.π20D.π28 【知识点】由三视图求面积、体积. 【数学思想】空间想象【解题过程】由三视图知，该几何体的直观图如图所示：该几何体是一个球被切掉左上角的八分之一，即该几何体是八分之七个球， 球半径2=R ，所以它的表面积是八分之七的球面面积和三个扇形面积之和，即πππ17243248722=⨯⨯+⨯⨯.【思路点拨】由三视图画出该几何体的直观图，分析可得该几何体是一个球被切掉左上角的八分之一，它的表面积是八分之七的球面面积和三个扇形面积之和，进而得到答案. 【答案】A例4已知正方体外接球的体积是332π，那么此正方体的棱长等于 . 【知识点】正方体外接球问题 【数学思想】空间想象【解题过程】正方体外接球的体积是332π，则外接球的半径2=R ，正方体的对角线的长为4，棱长等于334.【思路点拨】正方体的体对角线是外接球的直径. 【答案】334 同类训练 长方体的三个相邻面的面积分别为236、、，若这个长方体的顶点都在同一球面上，则这个球的表面积为( )A.π27B.π56C.π14D.π64 【知识点】长方体外接球问题 【数学思想】空间想象【解题过程】设长方体长、宽、高分别为c b a ,,，不妨取6,32===ac bc ab ，，长方体的体对角线长为222c b a ++.而由⎪⎩⎪⎨⎧===632ac bc ab ，得⎪⎩⎪⎨⎧===312c b a∴球的直径14312222=++=d . ∴2142==d r . ∴πππ14414442=⨯==r S 球. 【思路点拨】长方体的体对角线是外接球的直径. 【答案】C例5 求棱长为1的正四面体外接球的体积. 【知识点】正四面体外接球问题 【数学思想】空间想象【解题过程】设1SO 是正四面体ABC S -的高，外接球的球心O 在1SO 上，设外接球半径为R ，r AO =1，则在ABC ∆中，用解直角三角形知识得33=r . 从而323112121=-=-=AO SA SO ， 在1AOO Rt ∆中，由勾股定理，得2223332⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=R R ，解得46=R . ∴πππ8646343433=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==R V 球. 【思路点拨】正四面体的高线与底面的交点是ABC ∆的中心且其高线通过球心，这是构造直角三角形解题的依据.此题关键是确定外接球的球心的位置，突破这一点此问题便迎刃而解，正四面体外接球的半径是正四面体高的43，内切球的半径是正四面体高的41. 【答案】π86 同类训练 正四棱锥的顶点都在同一球面上，若该棱锥的高为4，底面边长为2，则该球的表面积为( ) A.481π B.π16 C.π9 D.427π【知识点】外接球问题 【数学思想】空间想象 【解题过程】如图，设球心为O ，半径为r ，则在AOF Rt ∆中，()()22224r r =+-，解得49=r . ∴该球的表面积为πππ481494422=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=r .【思路点拨】利用球心到各顶点距离相等列式求解. 【答案】A【设计意图】巩固检查学生对球体表面积、体积计算公式的掌握，增强学生对公式的理解与记忆，锻炼学生的空间想象能力. 3.课堂总结 知识梳理(1)球的表面积公式，球的体积公式. (2)球的体积公式和表面积的一些运用. (3)轴截面的应用（与其他几何体外接内切）.【设计意图】通过小结使学生理清本节知识的脉络和使用方法，对所学知识技能和思想方法有一个全面系统的认识，培养了学生概括总结所学知识的能力。

中学教案学科：数学年级：高一教师：授课时间：教学内容8.3.2 球的表面积和体积教学目标四基：1.掌握球体的表面积和体积公式；2.掌握简单组合体的表面积和体积的计算方法；3.通过球体体积公式的推导，使学生了解极限的思想方法四能：通过对球体体积公式的推导，使学生体会“分割、求近似值、再由近似和转化为球体的体积”的极限思想方法；通过对组合体的表面积和体积求法的分析，提高分析问题解决问题的能力。

数学核心素养：通过球体体积公式的推导，使学生体会用数学的思维理解世界的数学素养。

教材分析地位：三中几何体的表面积和体积的计算，是描述几何体的两个量。

重点：球的表面积和体积公式的运用，求组合体表面积和体积的方法难点：球体体积公式的推导学情分析初中学习过投影是化立体图形直观图的学习基础。

教法模式以学生为主体，采用诱思探究式教学，让学生独立思考，合作学习。

媒体运用多媒体展台，实物模型备注教 学 过 程知 识师生活动 设计意图一、课前小测（检测上节课所学的内容）1. 用一个边长分别为4，6矩形围成一个圆柱面，则这个圆柱的体积是2.用一个半径为6，圆心角为120°的扇形围成一个圆锥，则圆锥的体积为3. 圆台上底半径r 1=1,下底半径r=3,高h=3,求母线长l侧面积s,全面积s 24. 棱台的两个底面面积分别是245c ㎡和80ｃ㎡，截得这个棱台的棱锥的高为35cm ，求这个棱台的体积。

5. 圆台的上、下底面半径分别为2,4，母线长为，则这个圆台的体积V= 。

ππ3624huo ；3216π；（=）（=）（=）；（答案：2325cm 3）；二、进行新课（一）情景设置，引入新课前面学习了圆柱、圆锥、圆台的表面积和体积的求法。

除了上述三个旋转体之外还有一个什么旋转体？那么它的表面积和体积又是怎样计算？今天我们就研究这两个内容（二）数学本质，深入理解问题1： 阅读教材117页，回答：球的半径为R ，则球的表面积为？跟踪训练：（教材118页例3）如图8.3-4,某种浮标由两个半球和一个圆柱黏合而成，半球的直径是0.3m,圆柱高0.6m.如果在浮标表面涂一层防水漆，每平方米需要0.5kg 涂料，那么给1000个这样的浮标涂防水漆需要多少涂料？(x取3.14)解：一个浮标的表面积为2πX0.15×0.6+4π×0.152=0.8478(m2),所以给1000个这样的浮标涂防水漆约需涂料0.8478×0.5×1000=423.9(kg).图8.3-4问题2：（1）在小学，我们学习了圆的面积公式，你还记得是如何求得的吗？类比这种方法，你能由球的表面积公式推导出球的体积公式吗？学生独立完成，而后教师组织评价教师设计问题，学生回答教师引导，学生回答教师组织，学生回顾且回答考查上节课内容的掌握情况回顾旋转体的类型，引出新课直接给出表面积公式组合体表面积的求法以及求表面积公式的运用（2）阅读教材118页。

《§ 球的体积与表面积》教学设计一、教学内容分析1 本节课具有承上启下的作用。

它是在学完“柱、锥、台体的体积和表面积”展开的，也为后续立体几何的进一步学习奠定基础。

2教材直接给出公式，并说以后可以证明，这体现了新教材的弹性，同时体现出“公式的应用”是本节的教学重点。

3 本课设置“观察猜想实验验证”、“实验发现类比探究”活动，使原来枯燥的公式记忆和应用变得有趣生动，提高了学生解决问题的能力和创新精神。

4“球的切接问题”是高考的热点,所以“球的简单组合体的表面积和体积”是本节课的教学难点。

二、教学对象分析球是生活中常见的几何体，学生有一定的感知和了解；但学生跟立体几何接触的时间不长，学习程度尚浅，难以从“柱体、锥体、台体的体积和表面积”跨度到“球的表面积与体积”，思维上可能存在障碍，空间想象能力还停留在平面。

三、教学目标 1．知识与技能（1）识记球的体积与表面积公式；圆柱圆锥半球V V V =+创设情境，导观察猜想，动类比探究，视应用举例，当能力提升，拓变式挑战，突归纳小结，形323V R π=半球24S R π=24S R π=323π的圆柱形玻璃容器中，水面升高4 cm ，则钢球的半径是_______．学生打开IPAD 或手机软件，完成测试并上传答案；学生分享、讲评自己的解答过程。

3解： V V =圆柱球，2343R h R ππ∴=，23443R R ππ∴=，3.R ∴=任务驱动法， 提高学生的解决问题的能力和应用的意识，加深对公式的理解。

提示与强调：球的体积和表面积的问题，关键是求球的半径R利用“101教育PPT ”软件平台，统计出正确率、小组排行榜。

借助 “101教育PPT ”软件平台，用手机拍下自己的解答过程上传到大屏幕来讲评。

教学环节教师活动学生活动设计意图可能出现的问题及对策五、能力提升正方体的棱长为a,球O和正方体的六个面都相切，求球O的表面积。

得到结论：正方体的棱长a等于内切球的直径。

8.3.2《球的表面积和体积》教学设计一、教材分析本节内容选自人教A版《普通高中教科书数学必修第二册》（以下统称“教材”）第八章《立体几何初步》的第三节《简单几何体的表面积和体积》。

本节内容为球的表面积和体积，是在学习了柱体、锥体、台体等基本几何体的基础上，学习另一种几何体——球体的表面积和体积。

研究球的体积方法很多，教材介绍了“分割、求近似值、再由近似求和转化为球体的体积”的极限思想方法，这也是球的体积的教学重点。

从知识结构上讲，球是进一步研究空间组合体结构特征的基础，具有承上启下的作用；从思想方法上讲，在球的体积公式的教学中充分运用极限思想，为以后学习导数做好铺垫。

这节课在章节、模块甚至数学课程中全面整合教材，突出学科知识的系统性和教学的方向性，形成有生命、有灵魂的知识体系。

二、学情分析1.知识储备：在学习本节课内容之前，通过柱体、锥体、台体的体积和表面积的探究和学习，学生已具备了一定的空间想像能力、综合分析、归纳总结的能力；通过小学研究了圆的周长和面积，已经初步具备了极限、等价转化、分割的思想或方法。

2.认知障碍：对球体的研究已经超越了学生能把握的直观化对象，是教材中学生最难理解的内容之一。

比如极限法怎样分割？应用祖暅原理怎样进行等价转化？对于高一学生还是具有一定挑战性的。

3.能力水平：本节课的授课班级理化生班,该班学生的数学思维相对其他学科班级的学生生来说比较活跃，接受能力也比较强，但由于处于高一阶段，大部分同学的数学思维、听课效率、学习习惯等都有待提高和改善。

三、教学目标1.通过类比研究圆的周长和面积的方法及祖暅原理，能够推导出球的体积和面积公式，感受转化、类比、极限的数学思想，发展直观想象、数学建模、逻辑推理等核心素养；2.掌握球的表面积和体积计算公式，了解球的截面及其性质，并能运用这些公式解决一些实际问题，培养数学抽象、数学运算的核心素养；3.通过探究球的体积的过程，发展研究数学问题的思维体系，体会把空间图形转化为平面图形解决问题的降维处理思想及数形结合思想。

8.3.2 球的体积与表面积教学设计-人教A版高中数学（2019）必修第二册一、教学内容分析本节课的主要教学内容是球的体积与表面积，这是人教A版高中数学（2019）必修第二册第8章第3节的内容。

这部分内容主要涉及球体体积和表面积的计算方法。

球的体积可以通过球体的半径和体积公式来计算，表面积可以通过球体的表面积公式来计算。

这部分内容与学生已有的知识有关联。

首先，学生需要了解球的体积和表面积的概念，这是计算的前提。

其次，学生需要掌握球的半径与体积、表面积之间的关系。

这部分内容涉及到球体的几何属性，与学生已有的几何知识有关联。

此外，球的体积和表面积的计算方法也涉及到一些代数知识，如幂的运算、开方运算等，这需要学生有一定的代数基础。

因此，在教学过程中，教师需要引导学生回顾已有的几何和代数知识，以便更好地理解和掌握球的体积和表面积的计算方法。

同时，教师还可以通过实际例子来帮助学生理解这部分内容，如计算篮球、足球等常见球体的体积和表面积，让学生能够将理论知识应用于实际问题中。

二、教学目标本节课的教学目标主要是让学生掌握球的体积和表面积的计算方法，能够运用这些方法来解决实际问题。

具体目标如下：1. 学生能够理解球的体积和表面积的概念，了解它们在实际生活中的应用。

2. 学生能够掌握球的体积和表面积的计算公式，并能够正确地进行计算。

3. 学生能够运用球的体积和表面积的计算方法来解决实际问题，如计算篮球、足球等常见球体的体积和表面积。

4. 学生能够通过实际例子来加深对球的体积和表面积的理解，提高应用能力。

5. 学生能够通过小组合作和讨论来提高解决问题的能力，培养团队协作精神。

为了达到这些目标，教师需要设计一些有针对性的教学活动，如讲解球的体积和表面积的概念，演示如何进行计算，提供实际例子让学生进行练习，组织小组合作和讨论等。

同时，教师还需要关注学生的学习进度，及时给予指导和帮助，确保每个学生都能够掌握球的体积和表面积的计算方法，并能够运用这些方法来解决实际问题。