2012高考总复习《走向清华北大》精品课件43立体几何初步

第九模块立体几何初步(必修2:第一章空间几何体;第二章点､直线､平面之间的位置关系)第四十三讲空间几何体的结构及其三视图和直观图回归课本1.多面体(1)有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每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.(2)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.(3)用一个平行于棱锥底面的平面截棱锥,底面和截面之间的这部分多面体叫做棱台.2.旋转体(1)以矩形的一边所在的直线为旋转轴,其余三边旋转形成的面所围成的旋转体叫做圆柱.(2)以直角三角形的一条直角边所在的直线为旋转轴,其余两边旋转形成的面所围成的旋转体叫做圆锥.(3)以半圆的直径所在的直线为旋转轴,将半圆旋转一周形成的旋转体叫做球体,简称球.3.三视图和直观图(1)三视图是从一个几何体的正前方、正左方、正上方三个不同的方向看这个几何体,描绘出的图形,分别称为正视图、侧视图、俯视图.(2)三视图的排列顺序:先画正视图,俯视图放在正视图的下方,侧视图放在正视图的右方.(3)三视图的三大原则:长对正;高平齐;宽相等.(4)水平放置的平面图形的直观图的斜二测画法.①在已知图形中,取互相垂直的x轴和y轴,两轴相交于点O,画直观图时,把它们画成对应的x′轴和y′轴,两轴相交于O′,且使∠x′O′y′=45°(或135°),用它们确定的平面表示水平面.②已知图形中平行于x轴或y轴的线段,在直观图中,分别画成平行于x′轴或y′轴的线段.③已知图形中平行于x轴的线段,在直观图中保持原长度不变,平行于y轴的线段,在直观图中长度变为原来的一半.考点陪练1.下列结论正确的是( ) A.各个面都是三角形的几何体是三棱锥B.以三角形的一条边所在直线为旋转轴,其余两边旋转形成的曲面所围成的几何体叫圆锥C.棱锥的侧棱长与底面多边形的边长相等,则该棱锥可能是正六棱锥D.圆锥的顶点与底面圆周上的任意一点的连线都是母线解析:A错误.如图所示,由两个结构相同的三棱锥叠放在一起构成的几何体,各面都是三角形,但它不是棱锥.B错误.如图所示,若△ABC不是直角三角形,或是直角三角形但旋转轴不是直角边,所得的几何体都不是圆锥.C错误.若六棱锥的所有棱都相等,则底面多边形是正六边形.由几何图形知,若以正六边形为底面,侧棱长必然要大于底面边长.D正确.答案:D2.关于空间几何体的结构特征,下列说法不正确的是()A.棱柱的侧棱长都相等B.棱锥的侧棱长都相等C.棱台的上下底面是相似多边形D.有的棱台的侧棱长都相等解析:由棱柱、棱锥、棱台的定义、性质可知,选项B不正确. 答案:B3.已知某物体的三视图如图所示,那么这个物体的形状是()A.六棱柱B.四棱柱C.圆柱D.五棱柱答案:A4.如图(下面左图),桌上放着一个圆锥和一个长方体,则其俯视图是( )解析:俯视图依次是一个圆(含圆心)和一个矩形.答案:D5.(2009•南通模拟)如图是利用斜二测画法画出的△ABO的直观图,已知O′B′=4,且△ABO的面积为16,过A′作A′C′⊥x′轴,则A′C′的长为________.解析:由题意知,在ABO中,边OB上的高AD=164⨯2=8,则在直观图中A'D' =4.∴A'C' =A'D'sin45︒ =4⨯22=2 2.答案: 2 2类型一基本概念和性质解题准备:(1)由棱柱的特征性质可得:棱柱有两个面互相平行,其余各面都是平行四边形,但反之不一定成立.如图所示几何体有两个面平行,其余各面都是平行四边形,但不满足“每相邻两个侧面的公共边互相平行”,故它不是棱柱, 所以要加深理解棱柱的概念.(2)棱锥是当棱柱的一个底面收缩为一个点时形成的空间图形,棱台则可以看成是用一个平行于棱锥底面的平面截棱锥所得到的图形,要注意的是棱台的各条侧棱延长后交于一点,即棱台可以还原成棱锥.如图所示的几何体就不是棱台.(3)一个多面体至少有四个面,三棱锥只有四个面,所以三棱锥也叫四面体.(4)圆台可以认为是用平行于圆锥底面的平面去截圆锥,截面与底面之间的部分.(5)球与球面是两个不同的概念,用一个平面去截球面,截痕是一个圆,用一个平面去截球,截面为一个圆面.(6)简单组合体的结构有两种基本形式:一种是由简单几何体拼接而成,一种是由简单几何体截去或挖去一部分而成.【典例1】下列命题中,不正确的是()A.棱长都相等的长方体是正方体B.有两个相邻侧面为矩形的棱柱为直棱柱C.有两个侧面与底面垂直的棱柱为直棱柱D.底面为平行四边形的四棱柱叫平行六面体[分析]根据定义进行判断.[解析]由正方体、平行六面体的定义知A、D正确;对于B, 相邻两侧面垂直于底面,侧棱垂直于底面,该棱柱为直棱柱,因而B正确;对于C,若两侧面平行且垂直于底面,则不一定是直棱柱.[答案] C[反思感悟]本例中常犯的错误是认为选项C正确,没有注意到C中的两个侧面没有“相邻的两个侧面”这个条件,如果没有“相邻”这个条件就无法判断侧棱垂直于底面.类似这种题目一定要仔细审题,掌握好各简单几何体的概念与性质,根据定义与性质来进行判断.类型二有关柱､锥､台体的计算解题准备:①正确地作出轴截面是解决这类问题的关键,通过作轴截面找到已知与未知间的关系进而使问题得以解决,是立体几何中常见的将空间问题向平面几何问题转化的解题方法;②有关棱台的计算.如图四棱台,上下底均为正方形,O1,O分别为正方形的中心,O1O垂直上下底面,E1,E分别为对应边中点,在解决有关这类棱台的问题时,可考虑利用几个常见的直角梯形(如图中,直角梯形O1OBB1,直角梯形O1OEE1,直角梯形B1BEE1等);③有关棱锥的计算.如图所示四棱锥,底面ABCD为正方形,PO⊥平面ABCD,O为正方形ABCD的中心,H为对应边的中点,在解决有关这类棱锥的问题时,可考虑利用几个常见的直角三角形(如图中,Rt△POC,Rt△POH,Rt△PHC等).【典例2】如图,正四棱台的高是17 cm,两底面边长分别是4 cm和16 cm,求棱台的侧棱长和斜高.[分析]求棱台的侧棱长和斜高的关键是找到相关的直角梯形,然后构造直角三角形,解决问题.[解]如图所示, 设棱台的两底面的中心分别是O1、O, B1C1 和BC的中点分别是E1和E,连接O1O、E1E、O1B1、OB、O1 E1、OE, 则四边形OBB1O1和OEE1O1都是直角梯形.A1 B1= 4 cm, AB =16 cm,∴O1E1= 2 cm, OE = 8 cm, O1B1= 2 2cm, OB= 82cm,∴B 1 B = O1O 2+(OB - O1 B1)2=19cm,E 1 E = O1O 2+(OE - O1 E1)2=513cm.∴棱台的侧棱长为19 cm,斜高为513cm.[反思感悟] (1)把空间问题转化为平面问题去解是解决立体几何问题常用方法.(2)找出相关的直角梯形,构造直角三角形是解题的关键,正棱台中许多元素都可以在直角梯形中求出.类型三截面问题解题准备:圆柱､圆锥､圆台的有关元素都集中在轴截面上,解题时要注意用好轴截面中各元素的关系.既然棱(圆)台是由棱(圆)锥定义的,所以在解决棱(圆)台问题时,要注意“还台为锥”的解题策略.【典例3】棱长为2的正四面体的四个顶点都在同一个球面上,若过该球球心的一个截面如图所示,求图中三角形(正四面体的截面)的面积.[分析]截面过正四面体的两顶点及球心,则必过对棱的中点.[解]如图所示,△ABE为题中三角形,由已知得AB=2,BE=2⨯ 3= 3, 2BF = 2 BE = 2 3 ,3 3∴AF= AB 2- BF 2= 4 -43=83,∴∆ABE的面积为S=12BE AF=12383= 2.[反思感悟] (1)在解答过程中易出现计算错误,导致错误的原因是认为截面图是一个圆内接三角形.(2)解决这类问题的关键是准确分析出组合体的结构特征,发挥自己的空间想象能力,把立体图和截面图对照分析,有机结合,找出几何中的数量关系,为了增加图形的直观性,解题时常常画一个截面圆起衬托作用.类型四几何体的三视图解题准备:①三视图的正视图、侧视图、俯视图分别是从物体的正前方、正左方、正上方看到的物体轮廓线的正投影围成的平面图形,反映了一个几何体各个侧面的特点.正视图反映物体的主要形状特征,是三视图中最重要的视图;俯视图要和正视图对正,画在正视图的正下方;侧视图要画在正视图的正右方,高度要与正视图平齐;②画几何体的三视图时,能看的轮廓线画成实线,看不到的轮廓线画成虚线.【典例4】如图所示,甲､乙､丙是三个几何体的三视图, 则甲､乙､丙对应的标号正确的是()①长方体②圆锥③三棱锥④圆柱A.④③②B.①③②C.①②③D.④②③[解析] 甲图中,正视图和侧视图都是矩形,俯视图是一个圆,因此该几何体是一个圆柱;乙图中,正视图和侧视图都是三角形,俯视图是一个三角形以及内部的三条线段,因此该几何体是一个三棱锥;丙图中,正视图和侧视图都是三角形,俯视图是一个圆以及内部的一个点,因此该几何体是一个圆锥.故甲､乙､丙对应的标号应为④③②,选A.[答案] A[反思感悟] 高考对三视图的考查重点是常见简单几何体及其组合体的三视图的理解及画法,例如:正方体､长方体､圆柱､圆锥､棱柱､棱锥､球等的三视图分别是什么图形,数量关系有什么特点等都应该熟练掌握.类型五几何体的直观图解题准备:一个平面图形在斜二测画法下的直观图与原图形相比发生了变化,注意原图与直观图中的“三变、三不变”.三变:坐标轴的夹角改变,与y轴平行线段的长度改变(减半),图形改变.三不变:平行性不变,与x轴平行的线段长度不变,相对位置不变.按照斜二测画法得到的平面图形的直观图.其面积与原图形的面积有以下关系:S直观图=42S原图形,S原图形=22S直观图.【典例5】已知正三角形ABC的边长为a,那么∆ABC的平面直观图∆A'B'C'的面积为（）A. 3a 2 B.3a2 4 8C . 6 a 2 D. 6 a28 16[解]如下图①②所示的实际图形和直观图.由②可知, A'B' =AB=a, O'C' = 1 OC = 3 a,2 4在图②中作C'D' ⊥A'B'于D',则C' D' = 2O'C' =6a.2 8∴S = 1 A'B' C' D' = 1 ⨯ a ⨯ 6 a = 6 a2.故选D.∆A'B ' C' 2 2 8 16[答案] D[反思感悟] 求直观图面积的关键是依据斜二测画法,求出相应的直观图的底边和高,也就是在原来实际图形中的高线,在直观图中变为与水平直线成45°角且长度为原来的一半的线段,以此为依据来求出相应的高线即可.将水平放置的平面图形的直观图还原成原来的实际图形,其作法就是逆用斜二测画法,也就是使平行于x轴的线段的长度不变,而平行于y轴的线段长度变为原来的2倍.错源一对平行投影理解不到位,三视图画错【典例1】已知四棱锥P—ABCD水平放置如图,且底面ABCD是边长为2 cm的正方形,侧棱PA⊥底面ABCD,PA=AB.试画出该几何体的三视图.[错解][剖析]本题错在忽略了三视图的形成过程.虽然,三个图的形状画对了,但是侧视图的直角顶点画错.[正解]该几何体的三视图如下:错源二有关柱､锥､台､球的概念判断【典例2】下列叙述正确的是( )①有两个面平行,其余各面都是平行四边形的几何体叫棱柱.②两个底面平行且相似,其余各面都是梯形的多面体是棱台.③有两个面互相平行,其余四个面都是等腰梯形的六面体是棱台.④直角三角形绕其一条边旋转得到的旋转体是圆锥.⑤直角梯形以它的一条垂直于两底边的腰所在的直线为旋转轴,其余三边旋转形成的面围成的旋转体叫圆台.⑥用一个平面去截圆锥,底面和截面之间的部分是圆台.⑦通过圆锥侧面上一点,有无数条母线.⑧以半圆的直径所在直线为旋转轴,半圆旋转一周形成球体.A.①②③④⑤⑥⑧B.①③④⑦⑧C.①②⑤⑧D.⑤[错解]由棱柱的定义“有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面围成的多面体叫棱柱.”可知①正确.因为对于棱台,一定满足两个面互相平行,其余各个面都是梯形,所以②③正确.因为圆锥､圆台和球分别是由直角三角形､直角梯形和半圆绕一条边､一条腰和半圆的直径旋转得到的旋转体,所以④⑤⑧正确.因为圆台是由圆锥截得的,所以⑥正确.因为通过圆锥侧面上一点和圆锥的顶点只能连在一条射线,所以“通过圆锥侧面上一点,有无数条母线.”是错误的,即⑦是不正确的.故选A.。