8.1 基本立体图形 学案（Word版含解析）

基本立体图形
【第一学时】
棱柱、棱锥、棱台的结构特征
【学习目标】
1. 理解棱柱的定义，知道棱柱的结构特征，并能识别
2. 理解棱锥、棱台的定义，知道棱锥、棱台的结构特征，并能识别
3. 能将棱柱、棱锥、棱台的表面展开成平面图形
【学习重难点】
1. 棱柱的结构特征
2. 棱锥、棱台的结构特征
3. 应用几何体的平面展开图
【学习过程】
一、问题导学
预习教材内容，思考以下问题：
1．空间几何体的定义是什么？
2．空间几何体分为哪几类？
3．常见的多面体有哪些？
4．棱柱、棱锥、棱台有哪些结构特征？
二、新知探究
棱柱的结构特征
例1：下列关于棱柱的说法：
①所有的面都是平行四边形；
②每一个面都不会是三角形；
③两底面平行，并且各侧棱也平行；
④被平面截成的两部分可以都是棱柱．
其中正确说法的序号是__________．
棱锥、棱台的结构特征
例2：下列关于棱锥、棱台的说法：
①用一个平面去截棱锥，底面和截面之间的部分组成的几何体叫棱台；
②棱台的侧面一定不会是平行四边形；
③棱锥的侧面只能是三角形；
④由四个面围成的封闭图形只能是三棱锥；
⑤棱锥被平面截成的两部分不可能都是棱锥．
其中正确说法的序号是________．
空间几何体的平面展开图
例3：（1）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平面展开图（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
（2）如图是三个几何体的侧面展开图，请问各是什么几何体？
【学习小结】
1．空间几何体的定义及分类
（1）定义：如果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．
（2）分类：常见的空间几何体有多面体与旋转体两类．
2．空间几何体
类别 定义 图示
多面体 由若干个平面多边形围成的几何体叫做多面体．围成多面体的各个多边形叫做多面体的面；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
旋转体 一条平面曲线（包括直线）绕它所在平面内的这条定直线旋转所形成的曲面叫做旋转面，封闭的旋转面围成的几何体叫做旋转体．这条定直线叫做旋转体的轴
3.棱柱、棱锥、棱台的结构特征
结构特征及分类 图形及记法
棱柱 结构特征 （1）有两个面（底面）互相平行 （2）其余各面都是四边形 （3）相邻两个四边形的公共边都互相平行 记作棱柱 ABCDEF A′B′C′D′E′F′
分类 按底面多边形的边数分为三棱柱、四棱柱…
续 表
结构特征及分类 图形及记法
棱锥 结构特征 （1）有一个面（底面）是多边形 （2）其余各面（侧面）都是有一个公共顶点的三角形 记作 棱锥S ABCD
分类 按底面多边形的边数分为三棱锥、四棱锥……
棱台 结构特征 （1）上下底面互相平行，且是相似图形 （2）各侧棱延长线相交于一点 （或用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥，底面与截面之间那部分多面体叫做棱台） 记作 棱台ABCD A′B′C′D′
分类 由三棱锥、四棱锥、五棱锥……截得的棱台分别为三棱台、四棱台、五棱台……
【精炼反馈】
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
2．下面图形中，为棱锥的是（）
A．①③
B．③④
C．①②④
D．①②
3．有一个多面体，共有四个面围成，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
4．一个棱柱有10个顶点，所有的侧棱长的和为60cm，则每条侧棱长为__________cm.
5．画一个三棱台，再把它分成：
（1）一个三棱柱和另一个多面体．
（2）三个三棱锥，并用字母表示．
【第二学时】
圆柱、圆锥、圆台、球、简单组合体的结构特征
【学习目标】
1．理解圆柱、圆锥、圆台、球的定义，知道这四种几何体的结构特征，能够识别和区分这些几何体
2．了解简单组合体的概念和基本形式
3．会根据旋转体的几何体特征进行相关运算
【学习重难点】
1．圆柱、圆锥、圆台、球的概念
2．简单组合体的结构特征
3．旋转体中的计算问题
【学习过程】
一、问题导学
预习教材内容，思考以下问题：
1．常见的旋转体有哪些？是怎样形成的？
2．这些旋转体有哪些结构特征？它们之间有什么关系？
3．这些旋转体的侧面展开图和轴截面分别是什么图形？
二、新知探究
圆柱、圆锥、圆台、球的概念
例1：（1）给出下列说法：
①圆柱的底面是圆面；
②经过圆柱任意两条母线的截面是一个矩形面；
③圆台的任意两条母线的延长线可能相交，也可能不相交；
④夹在圆柱的两个截面间的几何体还是一个旋转体．
其中说法正确的是________．
（2）给出以下说法：
①球的半径是球面上任意一点与球心所连线段的长；
②球的直径是球面上任意两点间所连线段的长；
③用一个平面截一个球，得到的截面可以是一个正方形；
④过圆柱轴的平面截圆柱所得截面形状是矩形．
其中正确说法的序号是________．
简单组合体的结构特征
例2：如图所示的几何体是由下面哪一个平面图形旋转而形成的（ ）
[变条件、变问法]若将本例选项B中的平面图形旋转一周，试说出它形成的几何体的结构特征．
解：①是直角三角形，旋转后形成圆锥；②是直角梯形，旋转后形成圆台；③是矩形，旋转后形成圆柱，所以旋转后形成的几何体如图所示．通过观察可知，该几何体是由一个圆锥、一个圆台和一个圆柱自上而下拼接而成的．
旋转体中的计算问题
例3：如图所示，用一个平行于圆锥SO底面的平面截这个圆锥，截得圆台上、下底面的面积之比为1∶16，截去的圆锥的母线长是3 cm，求圆台O′O的母线长．
【学习小结】
1．圆柱、圆锥、圆台和球的结构特征
（1）圆柱的结构特征
定义 以矩形的一边所在直线为旋转轴，其余三边旋转一周形成的面所围成的旋转体
图示及相关概念 轴：旋转轴叫做圆柱的轴 底面：垂直于轴的边旋转而成的圆面 侧面：平行于轴的边旋转而成的曲面 母线：无论旋转到什么位置，平行于轴的边 柱体：圆柱和棱柱统称为柱体
（2）圆锥的结构特征
定义 以直角三角形的一条直角边所在直线为旋转轴，其余两边旋转一周形成的面所围成的旋转体
图示及相关概念 轴：旋转轴叫做圆锥的轴 底面：垂直于轴的边旋转而成的圆面 侧面：直角三角形的斜边旋转而成的曲面 母线：无论旋转到什么位置，不垂直于轴的边 锥体：圆锥和棱锥统称为锥体
（3）圆台的结构特征
定义 用平行于圆锥底面的平面去截圆锥，底面与截面之间的部分
图示及相关概念 轴：圆锥的轴 底面：圆锥的底面和截面 侧面：圆锥的侧面在底面和截面之间的部分 母线：圆锥的母线在底面与截面之间的部分 台体：圆台和棱台统称为台体
（4）球的结构特征
定义 以半圆的直径所在直线为旋转轴，旋转一周形成的曲面叫做球面，球面所围成的旋转体叫做球体，简称球
图示及相关概念 球心：半圆的圆心 半径：半圆的半径 直径：半圆的直径
2．简单组合体
（1）概念
由简单几何体组合而成的几何体叫做简单组合体．
（2）两种构成形式
①由简单几何体拼接而成；
②由简单几何体截去或挖去一部分而成．
【精炼反馈】
1．如图所示的图形中有（ ）
A．圆柱、圆锥、圆台和球
B．圆柱、球和圆锥
C．球、圆柱和圆台
D．棱柱、棱锥、圆锥和球
2．用一个平面去截一个几何体，得到的截面是圆面，则这个几何体不可能是（ ）
A．圆锥
B．圆柱
C．球
D．棱柱
3．下列说法中正确的是________．
①连接圆柱上、下底面圆周上两点的线段是圆柱的母线；
②圆锥截去一个小圆锥后剩余部分是圆台；
③通过圆台侧面上一点，有无数条母线．
4．一个圆锥的母线长为20 cm，母线与轴的夹角为30°，则圆锥的高h为________cm.
5．如图所示，将等腰梯形ABCD绕其底边所在直线旋转一周，可得到怎样的空间几何体？该几何体有什么特点？
【参考答案】
【第一课时】
二、新知探究
例1：【答案】③④
【解析】①错误，棱柱的底面不一定是平行四边形；
②错误，棱柱的底面可以是三角形；
③正确，由棱柱的定义易知；
④正确，棱柱可以被平行于底面的平面截成两个棱柱，所以正确说法的序号是③④.
例2：【答案】②③④
【解析】①错误，若平面不与棱锥底面平行，用这个平面去截棱锥，棱锥底面和截面之间的部分不是棱台．
②正确，棱台的侧面一定是梯形，而不是平行四边形．
③正确，由棱锥的定义知棱锥的侧面只能是三角形．
④正确，由四个面围成的封闭图形只能是三棱锥．
⑤错误，如图所示四棱锥被平面截成的两部分都是棱锥．
所以正确说法的序号为②③④.
例3：【解】（1）选B.由题意，将正方体的展开图还原成正方体，“1”与“乐”相对，“2”与“9”相对，“0”与“快”相对，所以下面是“9”．
（2）题图①中，有5个平行四边形，而且还有两个全等的五边形，符合棱柱的特点；题图②中，有5个三角形，且具有共同的顶点，还有一个五边形，符合棱锥的特点；题图③中，有3个梯形，且其腰的延长线交于一点，还有两个相似的三角形，符合棱台的特点，把侧面展开图还原为原几何体，如图所示：
所以①为五棱柱，②为五棱锥，③为三棱台．
【精炼反馈】
1．【答案】C
【解析】选C.棱柱有三个特征：（1）有两个面相互平行．（2）其余各面是四边形．（3）侧棱相互平行．本题所给几何体中⑥⑦不符合棱柱的三个特征，而①②③④⑤符合，故选C.
2．【答案】C
【解析】选C.根据棱锥的定义和结构特征可以判断，①②是棱锥，③不是棱锥，④是棱锥．故选C.
3．【答案】D
【解析】选D.根据棱锥的定义可知该几何体是三棱锥．
4．【答案】12
【解析】因为棱柱有10个顶点，所以棱柱为五棱柱，共有五条侧棱，所以侧棱长为＝12（cm）．
5．【答案】解：画三棱台一定要利用三棱锥．
（1）如图①所示，三棱柱是棱柱A′B′C′ AB″C″，另一个多面体是B′C′C″B″BC.
（2）如图②所示，三个三棱锥分别是A′ ABC，B′ A′BC，C′ A′B′C.
【第二课时】
二、新知探究
例1：【答案】（1）①②
（2）①④
【解析】（1）①正确，圆柱的底面是圆面；②正确，如图所示，经过圆柱任意两条母线的截面是一个矩形面；③不正确，圆台的母线延长相交于一点；④不正确，圆柱夹在两个平行于底面的截面间的几何体才是旋转体．
（2）根据球的定义知，①正确；②不正确，因为球的直径必过球心；③不正确，因为球的任何截面都是圆面；④正确．
例2：【答案】A
【解析】该几何体自上而下由圆锥、圆台、圆台、圆柱组合而成，故应选A.
例3：【答案】解：设圆台的母线长为lcm，
由截得的圆台上、下底面面积之比为1∶16，可设
截得的圆台的上、下底面的半径分别为rcm，4rcm.过轴SO作截面，如图所示，
则△SO′A′∽△SOA，SA′＝3 cm.
所以＝，所以＝＝.
解得l＝9，即圆台O′O的母线长为9cm.
【精炼反馈】
1．【答案】B
【解析】选B.根据题中图形可知，（1）是球，（2）是圆柱，（3）是圆锥，（4）不是圆台，故应选B.
2．【答案】D
3．【答案】②
【解析】①错误，连接圆柱上、下底面圆周上两点的线段不一定与圆柱的轴平行，所以①不正确．③错误，通过圆台侧面上一点，只有一条母线．
4．【答案】10
【解析】h＝20cos 30°＝20×＝10（cm）．
5．【答案】解：若将等腰梯形ABCD绕其下底BC所在的直线旋转一周，所得几何体可以看作是以AD为母线，BC所在的直线为轴的圆柱和两个分别以AB，CD为母线的圆锥组成的几何体，如图（1）所示．
若将等腰梯形ABCD绕其上底AD所在的直线旋转一周，所得几何体可以看作是以BC为母线，AD所在的直线为轴的圆柱中两底分别挖去以AB，CD为母线的两个圆锥得到的几何体，如图（2）所示．