空间几何体的表面积和体积相关的问题一直是高中数学的重要内容,如何求棱柱、棱锥、棱台的表面积和体积,一般多采用面积累加的方式求解,特别地,若为正棱柱(锥、台),各侧面积相等,可用乘法计算;计算其体积时,关键是求底面积和高。
空间几何体就是与生活密切相关的数学知识,在我们身边随处可见棱柱、棱锥、棱台等实际例子。空间几何的表面积和体积是空间几何模块的基础和关键性的内容,也是高考数学中一个重要的常考知识点,题型有解答题、填空题、选择题,主要考查棱柱和棱锥的表面积、体积。
空间几何体的表面积和体积是立体几何的重要内容之一,相关的知识内容具有较强的逻辑性、系统性、整体性等等特点,同时这部分知识立足于课本,追求创新,如以直观图、三视图、平面图形的折叠、展开与旋转为背景,给出“非常规”的几何体,这样做的目的就是突出考查学生的转化思想和空间想象能力。
立体几何有关的高考试题分析,典型例题1:
如图,在正三棱柱ABC﹣A₁B₁C₁中,已知AB=AA₁=3,点P在棱CC₁上,则三棱锥P﹣ABA₁的体积为.
考点分析:
棱柱、棱锥、棱台的体积.
题干分析:
点P到平面ABA1的距离即为△ABC的高,由此能求出三棱锥P﹣ABA1的体积.
立体几何有关的高考试题分析,典型例题2:
如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是矩形,平面PAD⊥平面ABCD,AP=AD,M,N分别为棱PD,PC的中点.求证:
(1)MN∥平面PAB
(2)AM⊥平面PCD.
证明:(1)因为M、N分别为PD、PC的中点,
所以MN∥DC,又因为底面ABCD是矩形,
所以AB∥DC.所以MN∥AB,
又AB⊂平面PAB,MN⊄平面PAB,
所以MN∥平面PAB.
(2)因为AP=AD,P为PD的中点,所以AM⊥PD.
因为平面PAD⊥平面ABCD,
又平面PAD∩平面ABCD=AD,CD⊥AD,CD⊂平面ABCD,
所以CD⊥平面PAD,
又AM⊂平面PAD,所以CD⊥AM.
因为CD、PD⊂平面PCD,CD∩PD=D,
∴AM⊥平面PCD.
考点分析:
直线与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定.
题干分析:
(1)推导出MN∥DC,AB∥DC.从而MN∥AB,由此能证明MN∥平面PAB.
(2)推导出AM⊥PD,CD⊥AD,从而CD⊥平面PAD,进而CD⊥AM,由此能证明AM⊥平面PCD.
立体几何有关的高考试题分析,典型例题3:
如图,在三棱锥ABC﹣A₁B₁C₁中,侧面ACC₁A₁⊥底面ABC,△A₁AC为等边三角形,AC⊥A₁B.
(1)求证:AB=BC;
(2)若∠ABC=90°,求A1B与平面BCC₁B₁所成角的正弦值.
考点分析:
直线与平面所成的角.
题干分析:
(1)取AC的中点O,连接OA₁,OB,推导出AC⊥OA₁,AC⊥A₁B,从而AC⊥平面OA₁B,进而AC⊥OB,由点O为AC的中点,能证明AB=BC.
(2)以线段OB,OC,OA₁所在的直线分别为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系O﹣xyz,利用向量法能求出A₁B与平面BCC₁B₁所成角的正弦值.
注意求体积的一些特殊方法:分割法、补体法、转化法等,它们是解决一些不规则几何体体积计算常用的方法,应熟练掌握。等积变换法:利用三棱锥的任一个面可作为三棱锥的底面。如求体积时,可选择容易计算的方式来计算;利用“等积法”可求“点到面的距离”。