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《小结》新课标教案优质课下载

规则的柱体,如正方体、长方体、正棱柱等能够和球进行充分的组合,以外接和内切两种形态进行结合,通过球的半径和棱柱的棱产生联系,然后考查几何体的体积或者表面积等相关问题.

球与正方体

如图所示,正方体 ,设正方体的棱长为 , 为棱的中点, 为球的球心.常见组合方式有三类:一是球为正方体的内切球,截面图为正方形 和其内切圆,则 ;二是与正方体各棱相切的球,截面图为正方形 和其外接圆,则 ;三是球为正方体的外接球,截面图为长方形 和其外接圆,则 .通过这三种类型可以发现,解决正方体与球的组合问题,常用工具是截面图,即根据组合的形式找到两个几何体的轴截面,通过两个截面图的位置关系,确定好正方体的棱与球的半径的关系,进而将空间问题转化为平面问题.

(1)正方体的内切球,如图1.?位置关系:正方体的六个面都与一个球都相切,正方体中心与球心重合;?

数据关系:设正方体的棱长为 ,球的半径为 ,这时有 .?

(2)正方体的外接球,如图2.?位置关系:正方体的八个顶点在同一个球面上;正方体中心与球心重合;?

数据关系:设正方体的棱长为 ,球的半径为 ,这时有 .

(3)正方体的棱切球,如图3.?位置关系:正方体的十二条棱与球面相切,正方体中心与球心重合;?数据关系:设正方体的棱长为 ,球的半径为 ,这时有 .

例 1 棱长为1的正方体 的8个顶点都在球 的表面上, 分别是棱 , 的中点,则直线 被球 截得的线段长为( )

A. B. C. D.

思路分析:由题意推出,球为正方体的外接球.平面 截面所得圆面的半径 得知直线 被球 截得的线段就是球的截面圆的直径.

球与长方体

例 2自半径为 的球面上一点 ,引球的三条两两垂直的弦 ,求 的值.

思路分析:此题欲计算所求值,应首先把它们放在一个封闭的图形内进行计算,所以应引导学生构造熟悉的几何体并与球有密切的关系,便于将球的条件与之相联.

例 3(全国卷I高考题)已知各顶点都在一个球面上的正四棱柱高为4,体积为16,则这个球的表面积为( ).

A. B. C. D.

思路分析:正四棱柱也是长方体.由长方体的体积16及高4可以求出长方体的底面边长为2,可得长方体的长、宽、高分别为2,2,4,长方体内接于球,它的体对角线正好为球的直径.

2 球与锥体的切接

规则的锥体,如正四面体、正棱锥、特殊的一些棱锥等能够和球进行充分的组合,以外接和内切两种形态进行结合,通过球的半径和棱锥的棱和高产生联系,然后考查几何体的体积或者表面积等相关问题.

2.1正四面体与球的切接问题?

(1)?正四面体的内切球,如图4.?位置关系:正四面体的四个面都与一个球相切,正四面体的中心与球心重合;?

数据关系:设正四面体的棱长为 ,高为 ;球的半径为 ,这时有 ;(可以利用体积桥证明)?

(2)?正四面体的外接球,如图5.?位置关系:正四面体的四个顶点都在一个球面上,正四面体的中心与球心重合;?数据关系:设正四面体的棱长为 ,高为 ;球的半径为 ,这时有 ;(可用正四面体高 减去内切球的半径得到)

(3)?正四面体的棱切球,如图6.?位置关系:正四面体的六条棱与球面相切,正四面体的中心与球心重合;?

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