高中数学 7.1空间几何体的结构特征及三视图和直观图配套课件 北师大版.ppt

第一节空间几何体的结构特征及三视图和直观图 三年25考高考指数 1 认识柱 锥 台 球及其简单组合体的结构特征 并能运用这些特征描述现实生活中简单物体的结构 2 能画出简单空间图形 长方体 球 圆柱 圆锥 棱柱等的简易组合 的三视图 能识别上述的三视图所表示的立体模型 会用斜二测画法画出它们的直观图 3 会用平行投影画出简单空间图形的三视图与直观图 了解空间图形的不同表示形式 1 三视图是新课标的新增内容 是高考的热点和重点 几乎年年考 主要考查简单几何体的三视图 同时考查空间想象能力和对空间几何体的认识 2 柱 锥 台 球及简单组合体的结构特征及性质是本节内容的重点 也是难点 3 对本节内容的考查常以选择题 填空题的形式出现 常将三视图 直观图同几何体的表面积和体积综合在一起考查 难度不大 属低中档题 1 简单旋转体 1 旋转体的定义一条 绕着它所在的平面内的一条 旋转所形成的曲面叫作旋转面 封闭的旋转面围成的 叫作旋转体 平面曲线 定直线 几何体 2 几种简单的旋转体 球球的定义 以半圆的 所在的直线为旋转轴 将半圆旋转所形成的曲面叫作 所围成的几何体叫作球体 简称 球心 半径和直径 半圆的 叫作球心 连接球心和 上任意一点的线段叫作球的半径 连接球面上两点并且 的线段叫作球的直径 直径 球面 球面 球 圆心 球面 过球心 圆柱 圆锥 圆台分别以矩形的 直角三角形的 直角梯形 所在的直线为旋转轴 其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体分别叫作圆柱 圆锥 圆台 一边 一条直角边 垂直于底边的腰 即时应用 1 思考 直角三角形绕其一边旋转一周得到的几何体一定是圆锥吗 提示 不一定是圆锥 若直角三角形绕一条直角边旋转一周 则得到的几何体是圆锥 若绕其斜边旋转一周 则得到的是两个同底圆锥构成的一个组合体 2 如果圆锥的侧面展开图是半圆 那么这个圆锥的顶角 圆锥轴截面中两条母线的夹角 的度数是 解析 设圆锥的底面圆半径为r 母线长为l 由侧面展开图为半圆 得2 r l l 2r 圆锥的轴截面中两条母线与底面圆直径构成的三角形为等边三角形 顶角为60 答案 60 2 简单多面体若干个 围成的几何体叫作多面体 其中 是简单多面体 1 棱柱 定义 两个面 其余各面都是 并且每相邻两个四边形的公共边都 这些面围成的几何体叫作棱柱 平面多边形 棱柱 棱锥 棱台 互相平行 四边形 互相平行 分类a 按侧棱与底面是否垂直 b 按底面多边形的边数 三棱柱 四棱柱 五棱柱 棱柱 直棱柱 斜棱柱 正棱柱 其他直棱柱 侧棱垂直于底面 侧棱不垂直于底面 底面为正多边形 底面不为正多边形 2 棱锥 定义 有一个面是 其余各面是 这些面围成的几何体叫作棱锥 正棱锥 如果棱锥的底面是 且各侧面 就称作正棱锥 其侧面是全等的等腰三角形 它底边上的高叫作正棱锥的斜高 分类 三棱锥 四棱锥 五棱锥 多边形 有一个公共顶点 的三角形 正多边形 全等 3 棱台 定义 用一个 的平面去截棱锥 底面与截面之间的部分叫作棱台 正棱台 用 截得的棱台叫作正棱台 正棱台的侧面是全等的等腰梯形 它的高叫作正棱台的斜高 分类 三棱台 四棱台 五棱台 平行于棱锥底面 正棱锥 即时应用 1 思考 由棱柱的结构特征可知 棱柱有两个面互相平行 其余各面都是平行四边形 反过来 成立吗 提示 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 2 对于下图所给出的四个几何体 判断下列说法是否正确 在括号内填 或 图a中的几何体是棱柱 图b中的几何体是棱柱 图c中的几何体是棱锥 解析 根据各几何体的结构特征进行判断可得 正确 错误 答案 3 判断下列结论是否正确 在括号内填 或 一个棱柱至少有五个面 六个顶点 九条棱 一个棱锥至少有四个面 四个顶点 四条棱 棱锥截去一个小棱锥后剩余部分是棱台 解析 棱数最少的三棱锥有四个面 四个顶点 六条棱 不正确 对于棱锥 用不平行于底面的平面截去一个小棱锥后 剩余部分不是棱台 不正确 正确 答案 3 直观图 1 平面图形直观图的画法斜二测画法的规则是 在已知图形中建立直角坐标系xoy 画直观图时 它们分别对应x 轴和y 轴 两轴交于点o 使 x o y 它们确定的平面表示 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 x 轴和y 轴的线段 45 或 135 水平平面 平行于 已知图形中平行于x轴的线段 在直观图中 平行于y轴的线段 长度为 2 立体图形直观图的画法立体图形与平面图形相比多了一个z轴 其直观图中对应于z轴的是 平面x o y 表示 平面 平面y o z 和x o z 表示 平面 平行于z轴的线段 在直观图中 和 都不变 保持原长度不 变 原来的 z 轴 水平 直立 平行性 长度 即时应用 1 思考 空间几何体的三视图和直观图在观察角度和投影效果上有什么区别 提示 从观察角度看 三视图是从三个不同的位置观察几何体而画出的图形 直观图是从某一点观察几何体而画出的图形 从投影效果看 三视图是正投影下的平面图形 直观图是在平行投影下画出的空间图形 2 判断下列说法是否正确 在括号内填 或 相等的角 在直观图中仍相等 长度相等的线段 在直观图中长度仍相等 若两条线段垂直 则在直观图中对应的线段也垂直 若两条线段平行 则在直观图中对应的线段也平行 解析 以正方体与其直观图为例 可说明 不成立 由直观图画法知 成立 答案 4 三视图 1 三视图的特点 主 俯视图 主 左视图 俯 左视图 前后对应 长对正 高平齐 宽相等 2 绘制简单组合体的三视图要注意以下几点 若相邻两物体的表面相交 表面的交线是它们的分界线 在三视图中 分界线和可见轮廓线都用 画出 不可见轮廓线 用 画出 确定主视 俯视 左视的方向时 同一物体放置的位置不同 所画的三视图 看清简单组合体是由哪几个 组成的 并注意它们的组成方式 特别是它们的 位置 实线 虚线 可能不同 基本几何体 交线 即时应用 1 无论怎么放置 其三视图完全相同的几何体的序号是 正方体 长方体 圆锥 球 解析 一般地 同一个几何体 放的位置不同 其三视图的形状会发生改变 但只有球 不论怎么放置 其三视图都是相同的圆 答案 2 一个几何体的主视图为一个三角形 则这个几何体可能是下列几何体中的 填入所有可能的几何体的编号 三棱锥 四棱锥 三棱柱 四棱柱 圆锥 圆柱 解析 逐一将这些几何体看主视图可知四棱柱和圆柱的主视图不可能是三角形 答案 空间几何体的结构特征 方法点睛 解决与空间几何体概念有关问题的技巧 1 对几何体定义的理解要准确 要想真正把握几何体的结构特征 必须多角度 全面地去分析 多观察实物 提高空间想象能力 2 紧扣概念是判断的关键 熟悉空间几何体的结构特征 依据条件构建几何模型 在条件不变的情况下 变换模型中的线面关系或增加线 面等基本元素 然后再依据题意判定 3 通过反例对概念进行辨析 即要说明一个命题是错误的 只要举出一个反例即可 例1 下列结论中正确的是 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 则该棱锥可能是六棱锥 d 圆锥的顶点与底面圆周上的任一点的连线都是母线 解题指南 根据常见几何体的结构特征 借助于常见的几何模型进行判断 规范解答 选d 当一个几何体由具有相同的底面且顶点在底面两侧的两个三棱锥构成时 尽管各面都是三角形 但它不是三棱锥 故a错误 若三角形不是直角三角形或是直角三角形但旋转轴不是直角边所在直线 所得几何体就不是圆锥 b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 则棱长必然要大于底面边长 故c错误 反思 感悟 要明确柱体 锥体 台体和球的定义 定义是处理问题的关键 认识和把握几何体的结构特征是认识空间几何体的基础 对于几何体的结构特征要从其反映的几何体的本质去把握 有利于从中找到解题的突破点 变式训练 下列命题中 正确的是 a 有两个侧面是矩形的棱柱是直棱柱 b 侧面都是等腰三角形的棱锥是正棱锥 顶点在底面中的射影为底面正多边形的中心的三棱锥 c 侧面都是矩形的四棱柱是长方体 d 底面为正多边形 且有相邻两个侧面与底面垂直的棱柱是正棱柱 底面为正多边形的直棱柱 解析 选d 认识棱柱一般要从侧棱与底面的垂直与否和底面多边形的形状两方面去分析 故a c都不够准确 b中对等腰三角形的腰是否为侧棱未作说明 故也不正确 变式备选 有下列四种说法 圆柱是将矩形旋转一周所得的几何体 以直角三角形的一直角边为旋转轴 旋转所得几何体是圆锥 圆台的任意两条母线的延长线 可能相交也可能不相交 圆锥的底面是圆面 侧面是个曲面 其中错误的有 a 1个 b 2个 c 3个 d 4个 解析 选c 圆柱是矩形绕其一条边所在直线旋转形成的几何体 故 错 以直角三角形的一条直角边所在直线为轴 旋转一周 才能构成圆锥 错 圆台是由圆锥截得 故其任意两条母线延长后一定交于一点 错 是圆锥的性质 故 正确 空间几何体的三视图 方法点睛 1 画三视图的步骤 1 确定三个视图的形状 2 将三个视图摆放画出 一般地 左视图在主视图的右边 俯视图在主视图的下边 2 对于三视图一般从两个方面考查 1 由实物图画三视图或判断选择三视图 此时需要注意 长对正 高平齐 宽相等 的原则 2 由三视图还原实物图 这一题型综合性较强 解题时首先对柱 锥 台 球的三视图要熟悉 再复杂的几何体也是由这些简单的几何体组合而成的 其次 要明确三视图的形成原理 并能结合空间想象将三视图还原为实物图 提醒 1 画三视图时 分界线和可见轮廓线都用实线画出 被遮挡住的部分的轮廓线用虚线表示 2 严格按排列规律放置三视图 并标出长 宽 高的关系 对准确把握几何体很有利 例2 1 如图的三个图中 上面是一个长方体截去一个角后所得多面体的直观图 它的主视图和左视图在下面画出 单位 cm 在主视图下面的矩形框内 按照画三视图的要求画出该多面体的俯视图 2 2012 北京模拟 一个长方体去掉一个小长方体 所得几何体的主视图与左视图分别如图所示 则该几何体的俯视图为 解题指南 1 根据三视图之间的关系画出俯视图即可 2 先由部分三视图判断出几何体的形状 然后再确定俯视图 规范解答 1 如图所示 2 选c 由主视图和左视图知 该长方体上面去掉的小长方体 从正前方看在观察者左侧 从左侧看在观察者右侧 故俯视图为c 互动探究 把本例 1 中的几何体上下颠倒后如图 试画出它的三视图 解析 三视图 反思 感悟 画几何体的三视图可以想象自己站在几何体的正前方 正左方和正上方 观察它是由哪些基本几何体组成 它的轮廓线是什么 然后再去画图 变式备选 已知某一几何体的主视图与左视图如图 则在下列图形中 可以是该几何体的俯视图的图形有 a b c d 解析 选d 底下一层为正四棱柱 上面两层为圆柱时为 底下一层为圆柱 上两层为正四棱柱时为 最上一层为圆柱 下两层为正四棱柱时为 底层为正四棱柱 中间为圆柱 上层为直三棱柱时为 故选d 空间几何体的直观图 方法点睛 画直观图的关键点用斜二测画法画几何体的直观图时 要注意原图形与直观图之间的 三变 三不变 坐标轴的夹角改变 三变 与y轴平行的线段的长度变为原来的一半 图形改变 平行性不改变 三不变 与x z轴平行的线段的长度不改变 相对位置不改变 例3 1 如图是一个几何体的三视图 用斜二测画法画出它的直观图 2 已知 abc的直观图 a b c 是边长为a的正三角形 求原 abc的面积 解题指南 1 先由三视图确定几何体的结构 然后画出直观图 2 根据斜二测画法规则建立适当的坐标系 将 a b c 还原 并利用平面几何的知识求出相应的线段 角 求解时要注意线段和角的变化规律 规范解答 1 该几何体类似棱台 先画底面矩形 中心轴 然后画上底面矩形 连线即成 画法 如图 先画轴 依次画x y z 轴 三轴相交于点o 使 x o y 45 x o z 90 在z 轴上取o o 8cm 再画x y 轴 在坐标系x o y 中作直观图abcd 使得ad 20cm ab 8cm 在坐标系x o y 中作直观图a1b1c1d1 使得a1d1 12cm a1b1 4cm 连接aa1 bb1 cc1 dd1 即得到所求直观图 2 如图所示 a b c 是边长为a的正三角形 作c d a b 交y 轴于点d 则c d 到x 轴的距离为 d a b 45 a d 由斜二测画法的法则知 在 abc中 ab a b a ab边上的高是a d 的二倍 即为 互动探究 本例 2 若改为 已知 abc是边长为a的等边三角形 求其直观图 a b c 的面积 则如何求解 解析 如图所示 设 a b c 为 abc的直观图 o 为a b 的中点 由直观图的画法知a b a s a b c a b o c sin45 即边长为a的等边三角形的直观图的面积为 反思 感悟 直观图的斜二测画法的关键之处在于将图中的关键点转化为坐标系中的水平方向与垂直方向的坐标长度 然后运用 水平长不变 垂直长减半 的方法确定出点 最后连线即得直观图 注意被遮挡的部分画成虚线 变式备选 如图所示 梯形a1b1c1d1是一平面图形abcd的直观图 若a1d1 o1y a1b1 c1d1 a1b1 c1d1 2 a1d1 o1d1 1 请画出原来的平面几何图形的形状 并求原图形的面积 解析 如图 建立直角坐标系xoy 在x轴上截取od o1d1 1 oc o1c1 2 在过点d的y轴的平行线上截取da 2d1a1 2 在过点a的x轴的平行线上截取ab a1b1 2 连接bc 即得到了原图形 由作法可知 原四边形abcd是直角梯形 上 下底长度分别为ab 2 cd 3 直角腰长度为ad 2 所以面积为 易错误区 解答三视图问题时常出现的错误 典例 2011 新课标全国卷 在一个几何体的三视图中 主视图和俯视图如图所示 则相应的左视图可以为 解题指南 先根据主视图和俯视图得到几何体的形状 然后再得到该几何体的左视图 规范解答 选d 由主视图和俯视图可以推测几何体为半圆锥和三棱锥的组合体 如图所示 且顶点在底