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第八章 立体几何初步
8.1 基本立体图形(1)
立体几何是研究现实世界中物体的形状、大小与位置关系的数学分支,在解决实际问题中有着广泛的应用. 在小学和初中,我们已经认识了一些从现实物体中抽象出来的立体图形.
立体图形各式各样、千姿百态,如何认识和把握它们呢 本章我们将从对空间几何体的整体观察人手,研究它们的结构特征,学习它们的表示方法,了解它们的表面积和体积的计算方法:借助长方体,从构成立体图形的基本元素点、 直线、平面入手,研究它们的性质以及相互之间的位置关系,特别是对直线、平面的平行与垂直的关系展开研究,从而进一步认 识空间几何体的性质.
立体图形是由现实物体抽象而成的. 直观感知、操作确认、推理论证、度量计算,是认识立体图形的基本方法. 由整体到局部,由局部再到整体,是认识立体图形的有效途径. 学习本章内容要注意观察,并善于想象.
若只考虑物体的形状和大小,而不考虑其他因素,那么由这些物体抽象出来的空间图形就叫做空间几何体.
观察 如图示,这些图片中的物体具有怎样的形状 在日常生活中,我们把这些物体的形状叫做什么 如何描述它们的形状
1. 空间几何体
共同特点:
围成它们的每个面都是平面多边形.
我们把这种由若干个平面多边形围成的几何体叫做多面体.
共同特点:
围成它们的面不全是平面图形,有些面是曲面.
2. 多面体与旋转体
我们把这种由封闭的旋转面围成的几何体叫做旋转体.
多面体:由若干个平面多边形围成的几何体叫做多面体.
旋转体:一条平面曲线(包括直线)绕它所在平面内的一条定直线旋转所形成的面叫做旋转面,封闭的旋转面围成的几何体叫做旋转体.
下面,我们从多面体和旋转体组成元素的形状、位置关系入手,进一步认识一些特殊的多面体和旋转体.
2. 多面体与旋转体
两个互相平行的面,它们都是全等的多边形,例如底面ABCDEF;
一般地,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,由这些面所围成的多面体叫做棱柱.
定义:
底面:
侧面:
侧棱:
顶点:
底面与侧面的公共顶点,例如顶点A、B….
除底面以外的其余各面,它们都是平行四边形,例如侧面ABB′A′;
相邻侧面的公共边,它们都互相平行,例如侧棱AA′;
表示:
棱柱用表示底面的各顶点的字母表示.
例如图中的棱柱记作:棱柱ABCDEF-A′B′C′D′E′F′.
3. 棱柱
五棱柱:底面是五边形.
斜棱柱:侧棱不垂直于底面.
(1) 按棱柱底面边数分类:
三棱柱,四棱柱,五棱柱......;
四棱柱:底面是四边形.
三棱柱:底面是三角形.
(2) 按侧棱与底面的位置关系分类:
直棱柱:侧棱与底面垂直.
直棱柱,斜棱柱;
4. 棱柱的分类
底面是平行四边形的四棱柱叫做平行六面体.
(3) 正棱柱:
正五棱柱
正四棱柱
正三棱柱
(4) 平行六面体:
4. 棱柱的分类
底面是正多边形的直棱柱叫做正棱柱.
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.
定义:
底面:
侧面:
侧棱:
顶点:
表示:
这个多边形面叫棱锥的底面,例如底面ABCD;
各侧面的公共顶点,例如顶点S.
有公共顶点的各个三角形面,例如侧面SAB;
相邻侧面的公共边,例如侧棱SA;
棱椎用表示顶点和底面各顶点的字母表示.
例如图中的棱锥记作:棱锥S-ABCD.
5. 棱锥
(1) 按棱锥底面边数分类:
三棱锥,四棱锥,五棱锥......;
五棱锥:底面是五边形.
四棱锥:底面是四边形.
三棱椎:底面是三角形.
三棱锥又叫四面体.
(2) 正棱锥:
底面是正多边形,并且顶点与底面中心的连线垂直于底面的棱锥叫做正棱锥.
6. 棱锥的分类
原棱锥的底面和截面分别叫做棱台的下底面和上底面;
用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,我们把底面与截面之间那部分多面体叫做棱台.
定义:
底面:
侧面:
侧棱:
顶点:
侧面与上下底面的公共顶点.
除上下底面以外的其余各面,它们都是梯形;
相邻侧面的公共边;
表示:
棱台用表示上下底面的各顶点的字母表示.
例如图中的棱台记作:棱台ABCD-A′B′C′D′.
7. 棱台
(1) 按棱台底面边数分类:
五棱台:由五棱锥截得的棱台.
四棱台:由四棱锥截得的棱台.
三棱台:由三棱锥截得的棱台.
三棱台,四棱台,五棱台......;
(2) 正棱台:
由正棱锥截得的棱台,上下底面都是正多边形,侧面都是全等的等腰梯形的棱台叫做正棱台.
判断一个台体是棱台的依据是:看台体的各侧棱延长是否交于一点.
8. 棱台的分类
多面体
例1 将下列各类几何体之间的关系用Venn图表示出来:
多面体,长方体,棱柱,棱锥,棱台,直棱柱,四面体,平行六面体.
棱锥
四面体
棱台
直棱柱
平行六面体
棱柱
长方体
解:
它们的关系如下图所示.
棱柱(直五棱柱)
棱柱(直四棱柱)
棱锥
棱台(四棱台)
练习
- - - - - - - - - - - - - -
1. 观察图中的物体,说出它们的主要结构特征.
√
×
练习
- - - - - - - - - - - - - -
2. 判断下列命题是否正确,正确的在括号内画“√”,错误的画“×”.
(1) 长方体是四棱柱,直四棱柱是长方体. ( )
(2) 四棱柱、四棱台、五棱锥都是六面体. ( )
练习
- - - - - - - - - - - - - -
3. 填空题
(1) 一个几何体由7个面围成,其中两个面是互相平行且全等的五边形,其他各面都是全等的矩形,则这个几何体是_______________.
(2) 一个多面体最少有_____个面,此时这个多面体是________________.
直五棱柱
四
四面体(三棱锥)
练习
- - - - - - - - - - - - - -
4. 设计一个平面图形,使它能折成一个直三棱柱.
A
C
B
A′
C′
B′
A
C
B
A′
C′
B′
A
A′
1. 下面的几何体中是棱柱的有( )
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
课堂检测:
C
2. 下面图形中,不是棱锥的是 ( )
C
3. 有一个多面体,共由4个面围成,每一个面都是三角形,则这个几何体为 ( )
A.四棱柱 B.四棱锥 C.三棱柱 D.三棱锥
D
4. 水平放置的正方体的六个面分别用“前面、后面、上面、下面、左面、右面”表示,如图是一个正方体的展开图(图中数字写在正方体的外表面上),若图中的“2”在正方体的上面,则这个正方体的下面是 ( )
A.1 B.9 C.快 D.乐
B
小结:
2. 棱柱、棱台、棱锥之间有什么关系吗?
1. 棱柱、棱台、棱锥定义是怎样的?
作业:
课本P105习题8.1第1,2,6,7,8,10题