《长方体再认识》的概念梳理
汤莹琪
长方体的元素
1.长方体有六个面,八个顶点,十二条棱。 ( http: / / www.21cnjy.com )但反过来说,由六个面、八个顶点、十二条棱组成的图形不都是长方体,如图(1)、(2)所示就不是长方体。
2.长方体的每个面都是长方形,相对的两个面形状大小都相同。因此,长方体表面积计算公式是:(长宽长高+宽高)。也因此,特殊情况下,长方体会具有正方形的面,且正方形的面或者2个,或者6个,但不会出现4个面是正方形的情况。
3.长方体12条棱可分成三组(长、宽、高),每组中的四条棱的长度相等,因此求棱长总和的公式是:(长+宽+高),也因此长方体至少有4条棱长度相等。长方体体积的计算公式是:长宽高。
4.平面是平的,无边无沿。水平放置的平面画 ( http: / / www.21cnjy.com )成一边是水平位置,另一边与水平线成45度夹角的平行四边形。这也是斜二测画法画长方体的上下两块水平面的表现手法。
对于平面的理解,根据平面的放置通常分为水平 ( http: / / www.21cnjy.com )面(如地面、天花板、平静的水面)、立面(如墙面)、斜面(如斜坡)。如图(3)所示,平面ABCD、平面EFGH是水平面;平面EFCD是斜面;平面FBCG、平面CDGH、平面ADHE、平面ABFE是立面。
又如:在①镜面、②地面、③斜面、④桌面、⑤湖面、⑥墙面中,通常情况下是水平面的有( )
(A)①③⑥ (B)①③⑤ (C)②④⑤ (D)②④⑥
答案选C,其中镜面可以水平放置,也可以竖立放置,当然也可摆成斜面。
又如:三个小正方体拼成如图 ( http: / / www.21cnjy.com )(4)的几何体,它的面有几块?答案是八块而非十四块,因为根据平面无边无沿,正面的三块小正方形拼成一块“L”形的平面,算一块平面,这样该几何体的面可按位置分成前、后两面,左、中、右三面,上、中、下三面,共八面。
长方体中棱与棱、棱与面、面与面的位置关系
1.棱与棱的位置关系:平行、垂直、异面 ( http: / / www.21cnjy.com )。前两种好理解、易判断,异面则比较困难。在长方体中找出与一条已知棱异面的棱,可先找到与已知棱对角平行的棱,则与这条对角平行的棱相交的棱都与已知棱异面。如图(3)中,要找出与棱HC异面的棱,可先找到棱FB,与棱FB相交的棱有棱EF、棱FG、棱AB、棱BD,这四条棱就是与棱HC异面的棱。
2.棱与面的位置关系:垂直、平行。如图(3),没有与平面EFCD垂直的棱,但有与之平行的棱:棱HG、棱AB。
3.面与面的位置关系:垂直、平行。 ( http: / / www.21cnjy.com )如图(3),没有与平面EFDC平行的面,但有与之垂直的面:平面FBCG、平面ADHE。判断一个平面是否与另一个平面垂直的原理是:若一条直线垂直与一平面,则经过这条直线的平面与已知平面垂直。据此,图(3)中,棱EF垂直于面FBDG,而面EFDC经过棱EF,所以面EFCD垂直于面FBCG。
三.检验棱与面、面与面位置关系的方法辨析:
1.检验棱与面平行的方法:铅垂线法 ( http: / / www.21cnjy.com )(棱与水平面的平行)、长方形纸片法(棱与任意面平行)。如图(3),检验棱HG与面EFCD平行的现成的长方形纸片可以是面EFGH或面HGCD。
检验面与面平行的方法:长方形纸片法。如图(3 ( http: / / www.21cnjy.com ))中,面EFBA与面FGCB看作是长方形纸片交叉地放置两次,且分别能与面ABCD和面EFGH紧贴,从而说明面ABCD和面EFGH平行。
检验两类平行都有长方形纸片 ( http: / / www.21cnjy.com )法,区别在于:检验面与面平行时,长方形纸片需在交叉位置上放两次,否则,如图(1)中,平行放置的左右两块长方形就不能检验出上、下两个面平行。
2.检验棱与面垂直的方法:铅垂线法(棱与水平面垂直)、三角尺法与合页型折纸法(棱与任意位置的平面垂直)。
检验面与面垂直的方法:铅垂线法(平面与水平面垂直)、合页型折纸法(平面与任意位置的面垂直)。
检验两类垂直都有合页型折 ( http: / / www.21cnjy.com )纸法,区别在于:检验棱与平面垂直时,合页型折纸的折痕与被检验的棱重叠;检验面与面垂直时,合页型折纸的折痕就是被检验的其中一个面上的棱。如图(3)中,面ADHE与面ABFE组成的看作直立于面ABCD的合页型折纸,折痕是AE,从而说明棱AE垂直于面ABCD;面ADHE与面ABFE组成的看作直立于面ABCD的合页型折纸,折痕是AE能紧帖面ADHE,从而说明面ADHE垂直于面ABCD。又如,检验面EFCD垂直于面FBCG的合页型折纸可看作是由面EFCD与面CDHG组成的。
铅垂线法在检验棱与面、面与面垂直时的操 ( http: / / www.21cnjy.com )作是一样的,但在检验棱与面平行时需在棱上不同的两点处放下铅垂线测量。如图(1)中,正面的左右两条棱不等长,就说明正面的上棱不平行于底面。