数学基础模块 下册7.1 多面体精品学案设计
展开要点梳理
知识点一 多面体
(1)多面体:由若干个_平面多边形__围成的几何体叫做多面体(如图),围成多面体的各个多边形叫做多面体的_面__;相邻两个面的_公共边__叫做多面体的棱;棱与棱的_公共点__叫做多面体的顶点.
知识点二 棱柱
知识点三 正棱柱的性质:
(1)两个底面是平行且全等的正多边形;
(2)侧面都是全等的矩形;
(3)侧棱互相平行并垂直于底面,各侧棱长都相等,并且等于正棱柱的高.
知识点四 直棱柱的表面积和体积
直棱柱侧面积为
直棱柱的表面积为
直棱柱的体积公式
其中, 表示直棱柱的底面的面积,c是表示直棱柱的底面周长,是直棱柱的高.
知识点五 棱锥
知识点六 正棱锥
底面是正多边形,顶点在底面内的投影是底面中心的棱锥称为其叫做正棱锥.正棱锥侧面三角形的高称为棱锥的斜高,如图7−14中的.
正棱锥有下列性质:
(1)各侧棱的长相等,斜高相等,侧面都是全等的等腰三角形;
(2)顶点到底面中心的连线垂直与底面,是正棱锥的高;
(3)正棱锥的高、斜高与斜高在底面的投影组成一个直角三角形,正棱锥的高、侧棱与侧棱在底面的投影也组成一个直角三角形.
知识点七 正棱锥的表面积和体积
.
其中,表示正棱锥底面的周长,是正棱锥的斜高,表示正棱锥的底面的面积.
.
其中, 表示正棱锥的底面的面积,是正棱锥的高.
知识点八 画空间几何体的直观图的步骤
(1)在几何体中取水平平面,作互相垂直的轴Ox、Oy,再作Oz轴,使∠xOy=90°,∠xOz=90°.
(2)画出与Ox、Oy、Oz对应的轴O′x′、O′y′、O′z′,使∠x′O′y′=45°(或135°),∠x′O′z′=90°,x′O′y′所确定的平面表示水平平面.
(3)在几何体中,平行于x轴、y轴或z轴的线段,在直观图中分别画成__平行__于x′轴、y′轴或z′轴的线段,并使它们和所画坐标轴的位置关系,与已知图形中相应线段和原坐标轴的位置关系相同.
(4)在几何体中平行于x轴和z轴的线段,在直观图中保持长度__不变__,平行于y轴的线段,长度为原来的__一半__.
(5)擦除作为辅助线的坐标轴,就得到了空间几何体的直观图.
题型探究:
考点一 棱柱、棱锥的结构特征
例1.下面是关于四棱柱的四个命题:
(1)若有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱
(2)若两个过相对侧棱的截面都垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱
(3)若四个侧面中的任何两个都全等,则该四棱柱为直四棱柱
(4)若四棱柱的四条体对角线两两相等,则该四棱柱为直四棱柱
其中,真命题的个数是( )
A.1个B.2个C.3个D.4个
【答案】B
【分析】根据直四棱柱的定义,分别判断各个命题即可得出结果.
【详解】对于命题(1),斜四棱柱的两个相对侧面可能平行且垂直于底面,故命题(1)为假命题;
对于命题(2),两截面的交线平行于侧棱且垂直于底面,故命题(2)为真命题;
对于命题(3),如图③:作正四棱柱的两个平行的菱形截面,可得满足条件的斜四棱柱,故命题(3)为假命题;
对于命题(4),如图④:四棱柱的一个对角面的两条对角线恰为四棱柱的对角线,故对角面为矩形,
于是侧棱垂直于底面的一对角线,同样侧棱也垂直于底面的另一对角线,故侧棱垂直于底面,故命题(4)为真命题;
故选:B.
例2.以下各几何体中, 是棱柱的是 ( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据给定的条件,利用棱柱的定义直接判断作答.
【详解】对于A,几何体是三棱锥,不是棱柱,A不是;
对于B,几何体有两个平面平行,其余各面都是梯形,不是棱柱,B不是;
对于C,几何体有两个平面平行,其余各面都是梯形,不是棱柱,C不是;
对于D,几何体有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且相邻两个四边形的公共边都互相平行,是棱柱,D是.
故选:D
【变式】1.下列命题中为真命题的是( )
A.长方体是四棱柱,直四棱柱是长方体
B.棱柱的每个面都是平行四边形
C.有两个侧面是矩形的四棱柱是直四棱柱
D.正四棱柱是平行六面体
【答案】D
【分析】根据空间几何体的几何特征和性质即可结合选项逐一求解.
【详解】对于A,当底面不是矩形时,直四棱柱不是长方体,故A错误;
对于B,棱柱的上、下底面可能不是平行四边形,比如三棱柱,五棱柱等,故B错误;
对于C,可以是两对称面为矩形的平行六面体,故C错误;
对于D,正四棱柱是平行六面体,故D正确.
故选:D.
2.下列几何体中是棱锥的有( )
A.0个B.1个C.2个D.3个
【答案】C
【解析】由棱锥的定义逐个判断即可得解.
【详解】由棱锥的定义可得,只有几何体⑤、⑥为棱锥.
故选:C.
考点二 直棱柱的表面积与体积
例4. 正四棱柱的高为3cm,体对角线长为cm,则正四棱柱的侧面积为
A.10B.24C.36D.40
【答案】B
【分析】设正四棱柱,设底面边长为,由正四棱柱体对角线的平方等于从同一顶点出发的三条棱的平方和,可得关于的方程.
【详解】如图,正四棱柱,设底面边长为,
则,解得:,
所以正四棱柱的侧面积.
例5.设正六棱柱的底面边长为1,侧棱长为5,那么它的体积为 .
【答案】
【分析】根据正棱柱的定义,结合体积的计算公式,可得答案
【详解】由正六棱柱可得底面为正六边形,则底面积,
即正六棱柱的体积.
故答案为:.
【变式】1.正六棱柱的高为6,底面边长为4,则它的表面积为
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】根据正六棱柱的表面积公式进行计算即可.
【详解】解:正六棱柱的高为6,底面边长为4,
两个底面积为,
六棱柱的侧面积为,
六棱柱的表面积为,
故选:.
2.已知正三棱柱的侧棱长为,底面边长为2,则该三棱柱的体积为 .
【答案】6
【分析】利用棱柱的体积公式求三棱柱的体积.
【详解】由题设,所以该三棱柱的体积为.
故答案为:6
考点三 棱锥的表面积与体积
例6.若一个四棱锥的底面的面积为3,体积为9,则其高为( )
A.B.1C.3D.9
【答案】D
【分析】根据给定条件利用锥体的体积公式计算即得.
【详解】设四棱锥的高为h,则由锥体的体积公式得:×3h=9,解得h=9,
所以所求高为9.
故选:D
例7. 棱长为1的正四面体的表面积为 .
【答案】
【分析】由题意可知4个面均为边长为1的等边三角形,从而可求出其表面积.
【详解】因为正四面体的棱长为1,
所以此正四面体的表面积为,
故答案为:.
【变式探究】1.底面边长为2,高为1的正三棱锥的全面积为 .
【答案】
【分析】利用底边边长和高计算正三棱锥的斜高可得全面积.
【详解】因为底面的边长为2,故底面中心到底面边的距离为,故斜高为,故全面积为,填.
2. 三棱锥的三条侧棱两两互相垂直,长分别为a,b,c,则这个三棱锥的体积是 .
【答案】/
【分析】根据三条侧棱两两垂直的关系,利用线面垂直的判定定理可得一条侧棱是相对应侧面上的高,进而得到底面面积和三棱锥的高,由三棱锥体积公式可求得结果.
【详解】
不妨设,,,且两两互相垂直,
,
又,,平面,,
平面,.
故答案为:.
考点四 几何体的直观图画法
例6.画底面边长为3cm、高为3cm的正四棱锥的直观图.
【答案】答案见解析
【分析】根据直观图的作图步骤即可.
【详解】画法:(1)画轴,画轴、轴、轴,它们交于点,
使.
(2)画底面,按轴、轴画正方形的直观图,取边长等于,
使正方形的中心对应于点,在轴上分别取点、、、,且使,,分别过、、、作平行于轴的直线,分别交于、、、四点.
(3)画高(线),在轴上取
(4)成图,连结、、、,并加以整理,就得到所要画的正四棱雉的直观图.
【变式探究】用斜二测画法画出底面边长为2cm,侧棱长为3cm的正三棱柱的直观图.
【答案】见解析.
【分析】建立空间直角坐标系,可以底面三角形一边所在直线为轴,高所在直线为轴,过这边中点,与底面垂直的直线为轴建立空间直角坐标系,斜二测画法中,轴水平,轴与轴垂直,轴与夹角为45°,平行于轴、轴的线段仍平行于轴、轴,长度不变,平行于轴的线段仍平行轴,但长度为原来的一半.画出图形后,擦去坐标轴得直观图.
【详解】正三棱柱直观图如图:
素养作业
1. 一个棱柱有两个侧面是矩形,能保证它是直棱柱的是( )
A.三棱柱B.四棱柱C.五棱柱D.六棱柱
【答案】A
【分析】根据直棱柱的定义结合线面垂直的判定定理即得.
【详解】对A,三棱柱有两个侧面是矩形,则侧棱与底面两条相交直线垂直,侧棱与底面垂直,此时棱柱一定为直棱柱,故A正确;
对BCD,一个棱柱有两个侧面是矩形,若侧棱与底面两条平行的两边垂直,则侧棱与底面不一定垂直,此时的棱柱不一定是直棱柱,而四棱柱,五棱柱,六棱柱的底面都可能有两条平行的边,故BCD错误.
故选:A.
2. 下列图形所表示的几何体中,不是棱锥的为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】根据棱锥的定义结合结合图形分析可得答案.
【详解】棱锥的定义为:有一个面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的多面体叫做棱锥.
根据棱锥的定义,B 、C 、D选项中的几何图形是棱锥,A选项中的几何图形是由两个棱锥组合而成的,所以不是棱锥;
故选:A
3. 下列说法中正确的个数为( )
①各侧棱都相等的棱锥为正棱锥;
②各侧面都是面积相等的等腰三角形的棱锥为正棱锥;
③各侧面都是全等的等腰三角形的棱锥是正棱锥;
④底面是正多边形且各侧面是全等三角形的棱锥为正棱锥.
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据正棱锥定义依次判断各个选项即可.
【详解】对于①,各侧棱都相等,但无法保证底面为正多边形,①错误;
对于②,各侧面都是面积相等的等腰三角形,但无法保证各个等腰三角形全等且腰长均为侧棱长,②错误;
对于③,各侧面都是全等的等腰三角形,但无法保证等腰三角形的腰长为侧棱长,③错误;
对于④,底面是正多边形,各侧面是全等三角形,则可以保证顶点在底面射影为底面中心,满足正棱锥定义,④正确.
故选:D.
4. 若长方体的三条棱长分别是,则长方体体对角线长为( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】利用勾股定理计算可得;
【详解】解:如图长方体中、,,
则,
所以;
故选:A
5.正方体的全面积为18cm2,则它的体积是
【答案】
【解析】先由题条件,求出正方体棱长,再由体积公式,即可求出结果.
【详解】设该正方体的棱长为 cm,
由题意可得,,解得,
所以该正方体的体积为.
故答案为:
6.已知一个正四棱锥的底面边长为1,高为,则该正四棱锥的表面积为 .
【答案】4
【分析】根据正四棱锥的结构特征,求出正四棱锥的斜高,再求出表面积.
【详解】如图,四棱锥为正四棱锥,高,底面边长,
过点作于,则是的中点,连接,于是斜高,
所以正四棱锥的表面积.
故答案为:4
7. 如果正四棱柱的对角线长为3.5,侧面的一条对角线长为2.5,则该棱柱的体积为 .
【答案】
【分析】设正四棱柱的底面边长为,高为,根据对角线长和面对角线长列式,求出和,再根据棱柱的体积公式可求出结果.
【详解】设正四棱柱的底面边长为,高为,
则且,
所以,,
所以,
所以该棱柱的体积为.
故答案为:.
8.用斜二测画法画底面边长为,高为的正三棱柱的直观图.
【答案】图象见解析
【分析】根据斜二测画法,先在底面建立坐标系,并在坐标系中确定点、、的位置,然后过点作轴,分别作轴、轴、轴,并确定、、的位置,最后连线可得出正三棱柱的直观图.
【详解】如图(1)可以选取底面正三角形的底边中点作为坐标原点建立坐标系,按如下步骤完成画图.
第一步:在轴上取,在轴上取,连接三点得到;
第二步:过点作轴的平行线,且在此直线上取点,使得,用同样的方法取点、;
第三步:连接各点并擦去多余线段就得到正三棱柱的直观图,如图(2)所示.
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_多面体_叫做棱柱
有关
概念
棱柱中,两个互相_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;侧面与底面的_公共顶点_叫做棱柱的顶点
图形
表示法
用表示底面各顶点的_字母_表示棱柱,如上图中的棱柱可记为棱柱ABCDE-A′B′C′D′E′
分类
按底面多边形的_边数_分为三棱柱、四棱柱、五棱柱……
定义
一般地,有一个面是_多边形_,其余各面都是
_有一个公共顶点_的三角形,由这些面所围成的多面体叫做棱锥
有关
概念
多边形面叫做棱锥的底面或底;有_公共顶点_的各个三角形面叫做棱锥的侧面;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
图形
表示法
用表示顶点和底面各顶点的_字母_表示,如上图中的棱锥可记为棱锥_S-ABCD_
分类
按底面多边形的_边数_分为三棱锥、四棱锥、五棱锥……,其中三棱锥又叫_四面体_
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