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棱柱、棱锥、棱台的结构特征
本节目标
学 习 目 标 核 心 素 养
1.通过对实物模型的观察,归纳认知棱柱、棱锥、棱台的结构特征.(重点) 2.理解棱柱、棱锥、棱台之间的关系.(难点) 3.能运用棱柱、棱锥、棱台的结构特征描述生活中简单物体的结构和有关计算.(易混点) 通过空间几何体概念的学习,培养直观想象、逻辑推理的核心素养.
课前预习
1.空间几何体是如何定义的?分为几类?
2.常见的多面体有哪些?它们各自的结构特征是怎样的?
预习检测
1.在三棱锥A BCD中,可以当作棱锥底面的三角形的个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
A
B
C
D
D
每个三角形都可以作为底面
2.下面说法中,正确的是( )
A.上下两个底面平行且是相似的四边形的几何体是四棱台
B.棱台的所有侧面都是梯形
C.棱台的侧棱长必相等
D.棱台的上下底面可能不是相似图形
B
3.下面属于多面体的是 (填序号).
①建筑用的方砖
②埃及的金字塔
③茶杯
④球
√
√
×
旋转体
×
旋转体
考点精讲
1.空间几何体
类别 多面体 旋转体
定义 一般地,由若干个平面多边形围成的几何体 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曲面叫做旋转面,封闭的旋转面围成的几何体叫做旋转体
图形
2.棱柱、棱锥、棱台的结构特征
(1)棱柱的结构特征
定义 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 图示及相关概念 底面:两个互相平行的面;
侧面:底面以外的其余各面;
侧棱:相邻侧面的公共边;
顶点:侧面与底面的公共顶点
分类 按底面多边形的边数分:三棱柱,四棱柱,…
棱柱的侧面一定是平行四边形吗?
思考
根据棱柱的概念可知,棱柱侧面一定是平行四边形.
(2)棱柱的分类
直棱柱:侧棱_______于底面的棱柱.
斜棱柱:侧棱________于底面的棱柱.
正棱柱:底面是_________的直棱柱.
平行六面体:底面是__________的四棱柱.
垂直
不垂直
正多边形
平行四边形
(3)棱锥的结构特征
定义 有一面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点的_______,由这些面所围成的多面体叫做棱锥 图示及相关概念 底面:多边形面;
侧面:有公共顶点的各三角形面;
侧棱:相邻侧面的公共边;
顶点:各侧面的公共顶点
分类 按底面多边形的边数分:三棱锥,四棱锥,…,其中三棱锥又叫四面体,底面是__________,并且顶点与底面中心的连线________于底面的棱锥叫正棱锥 三角形
正多边形
垂直
有一个面是多边形,其余各面是三角形的几何体一定是棱锥吗?
思考
不一定.因为“其余各面都是三角形”并不等价于“其余各面都是有一个公共顶点的三角形”.
(4)棱台的结构特征
定义 用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,底面和截面之间的部分叫棱台 图示及相关概念 上底面:原棱锥的截面;
下底面:原棱锥的底面;
侧面:除上下底面以外的面;
侧棱:相邻侧面的公共边;
顶点:侧面与上(下)底面的公共顶点
分类 由几棱锥截得,如三棱台、四棱台、… 思考
棱台的上下底面互相平行,各侧棱延长线一定相交于一点吗?
根据棱台的定义可知其侧棱延长线一定交于一点.
题型一 棱柱的结构特征
典例剖析
【典例】 (1)下列命题中,正确的是( )
A.有两个面互相平行,其余各面都是四边形的几何体叫棱柱
B.棱柱中互相平行的两个面叫做棱柱的底面
C.棱柱的侧面是平行四边形,但底面不是平行四边形
D.棱柱的侧棱都相等,侧面是平行四边形
×
×
×
√
D
(2)如图所示,长方体ABCD -A1B1C1D1.
①这个长方体是棱柱吗?如果是,是几棱柱?为什么?
长方体是四棱柱.因为它有两个平行的平面ABCD与平面A1B1C1D1,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边互相平行,这符合棱柱的定义.
(2)如图所示,长方体ABCD -A1B1C1D1.
②用平面BCNM把这个长方体分成两部分,各部分形成的几何体还是棱柱吗?若是,请指出它们的底面.
其中一部分,有两个平行的平面BB1M与平面CC1N,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边互相平行,这符合棱柱的定义,所以是三棱柱,可用符号表示为三棱柱BB1M CC1N.同理,另一部分也是棱柱,可以用符号表示为四棱柱ABMA1 -DCND1.
方法技巧
(1)有关棱柱概念辨析问题应紧扣棱柱定义
①两个面互相平行;
②其余各面是四边形;
③相邻两个四边形的公共边互相平行.求解时,首先看是否有两个面平行,再看是否满足其他特征.
有关棱柱结构特征问题的解题策略
(2)多注意观察一些实物模型和图片便于反例排除.
活学活用
1.下列关于棱柱的说法错误的是( )
A.所有棱柱的两个底面都平行
B.所有的棱柱一定有两个面互相平行,其余每相邻面的公共边互相平行
C.有两个面互相平行,其余各面都是四边形的几何体一定是棱柱
D.棱柱至少有五个面
C
题型二 棱锥、棱台的结构特征
【典例】 (1)下列关于棱锥、棱台的说法:
①棱台的侧面一定不会是平行四边形;
②棱锥的侧面只能是三角形;
③由四个面围成的封闭图形只能是三棱锥;
④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_________.
①②③
棱台的侧面一定是梯形
√
√
√
×
(2)判断如图所示的几何体是不是棱台,为什么?
因为①和③都不是由棱锥所截得的,故①③都不是棱台;
②是由棱锥所截得的,但截面不和底面平行,故不是棱台.
不是
不是
不是
只有用平行于棱锥底面的平面去截棱锥,底面与截面之间的部分才是棱台.
方法技巧
关于棱锥、棱台结构特征题目的判断方法
结合棱锥、棱台的定义举反例直接判断关于棱锥、棱台结构特征的某些说法不正确.
(1)举反例法
(2)直接法
棱锥 棱台
定底面 只有一个面是多边形,此面即为底面 两个互相平行的面,即为底面
看侧棱 相交于一点 延长后相交于一点
活学活用
2.如图所示,观察以下四个几何体,其中判断正确的是 ( )
A.①是棱台 B.②是圆台
C.③是棱锥 D.④不是棱柱
×
图①中的几何体不是由棱锥截来的,且上、下底面不是相似的图形
图②中的几何体上、下两个面不平行
×
√
×
C
题型三 多面体的表面展开图
思考
棱柱的侧面展开图是什么图形?正方体的表面展开图又是怎样的?
棱柱的侧面展开图是平行四边形;
正方体的表面展开图如图:
思考
棱台的侧面展开图又是什么样的?
棱台的侧面展开图是多个相连的梯形.
【典例】 (1)某同学制作了一个对面图案均相同的正方体礼品盒,如图所示,则这个正方体礼品盒的平面展开图应该为(对面是相同的图案)( )
A
(2)如图是三个几何体的平面展开图,请问各是什么几何体?
活学活用
1.将本例(1)中改为: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“0”上方的“2”在正方体的上面,则这个正方体的下面是 ( )
A.1 B.6 C.快 D.乐
B
2.将本例(2)的条件改为:一个几何体的平面展开图如图所示.
(1)该几何体是哪种几何体?
(2)该几何体中与“祝”字面相对的是哪个面?“你”字面相对的是哪个面?
与“祝”相对的面是“前”,与“你”相对的面是“程”.
四棱台
方法技巧
多面体展开图问题的解题策略
(1)绘制展开图:绘制多面体的表面展开图要结合多面体的几何特征,发挥空间想象能力或者是亲手制作多面体模型.在解题过程中,常常给多面体的顶点标上字母,先把多面体的底面画出来,然后依次画出各侧面,便可得到其表面展开图.
多面体展开图问题的解题策略
(2)由展开图复原几何体:若是给出多面体的表面展开图,来判断是由哪一个多面体展开的,则可把上述过程逆推.同一个几何体的表面展开图可能是不一样的,也就是说,一个多面体可有多个表面展开图.
易错解析
柱、锥、台结构特征判断中的误区
[典例] 如图所示,下列关于这个几何体的正确说法的序号为________.
(1)这是一个六面体;
(2)这是一个四棱台;
(3)这是一个四棱柱;
(4)此几何体可由三棱柱截去一个三棱柱得到;
(5)此几何体可由四棱柱截去一个三棱柱得到.
√
×
侧棱的延长线不能交于一点
√
√
√
(1)(3)(4)(5)
错因与防范
1.解答过程中易忽视侧棱的延长线不能交于一点,直观感觉是棱台,而不注意逻辑推理.
2.解答空间几何体概念的判断题时,要注意紧扣定义,切忌只凭图形主观臆断.
随堂检测
1.下列说法中正确的是( )
A.棱柱中两个互相平行的平面一定是棱柱的底面
B.棱柱的面中,至少有两个面互相平行
C.棱柱中一条侧棱的长叫棱柱的高
D.棱柱的侧面是平行四边形,但它的底面一定不是平行四边形
×
可能是侧面
√
×
×
侧棱与底面不垂直时,侧棱长不是棱柱的高
长方体是棱柱,其底面为平行四边形
B
2.一个棱锥的各条棱长都相等,那么这个棱锥一定不是( )
A.三棱锥 B.四棱锥 C.五棱锥 D.六棱锥
由题意知,每个侧面均为等边三角形,每个侧面的顶角均为60°,如果是六棱锥,因为6×60°=360°,所以顶点会在底面上,因此不是六棱锥.
D
3.若棱台上、下底面的对应边之比为1∶2,则上、下底面的面积之比是( )
A.1∶2 B.1∶4 C.2∶1 D.4∶1
B
由棱台的结构特征知,棱台上、下底面是相似多边形,面积比为对应边之比的平方
本课小结
1.在理解的基础上,要牢记棱柱、棱锥、棱台的定义,能够根据定义判断几何体的形状.
2.棱柱、棱台、棱锥关系图