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人教A版2003课标版《1.3空间几何体的表面积与体积(通用)》精品教案优质课下载
?教学重点:运用所学的特殊几何体巧妙求出三棱锥的外接球半径(表面积、体积)
? ?教学难点:掌握割补法,把已知的几何体巧妙的分割或补成特殊几何体
【教学过程】
(一)新课导入
长方体是空间图形中特殊且内涵丰富的几何体,采用构造长方体的方式去处理一些球与三棱锥的组合体问题,往往能达到化难为易、化繁为简的效果.
(一)讨论探究
⑴探究如何求长方体的外接球半径。
⑵小组成员动手操作,在长方体中任取四个不共面的点,构造出不同的三棱锥
⑶小组讨论,能够有多少种不同的三棱锥,探究发现每种三棱锥的线线关系,线面关系,并进行总结归类。
(二)例题探究
1、利用垂直构造长方体
因为长方体从同一顶点出发的三条棱两两垂直,所以若一个三棱锥的侧棱两两垂直,可将这三条侧棱作为长方体从同一顶点出发的三条棱补成长方体。
例1已知球面上有四个点 ,如果 两两互相垂直,且 ,求这个球的表面积和体积.
解析:因为 两两互相垂直,所以以共顶点 的三条棱 能补成
正方体,且此正方体内接于球,从而正方体的体对角线长即为球的直径.所以 , , , .
请同学们思考: = 1 ﹨ GB3 ① 若平面 、平面 、平面 两两互相垂直,其它条件不变,求这个球的表面积和体积.(“平面 、平面 、平面 两两互相垂直”等价于“ 两两互相垂直”)
= 2 ﹨ GB3 ② 三棱锥 中,三条侧棱 两两互相垂直,且 , , ,若空间一点 到四个顶点 的距离相等,则这个距离的数值是( ).
(满足题意的点 就是三棱锥 的外接球的球心,答案是 )
2、一棱垂直与直角底面构造长方体
例2、如图1,已知球 的面上四点 , , , ,求球 的体积.
解析:虽然本题不存在一个顶点上两两互相垂直的三条棱,但注意到 , ,仍可将其补成长方体(如图2),由题意,它
内接于球 .易求球的半径 , .
评注:不但具有线面垂直关系的三棱锥可以补成长方体,某些具有线面垂直关系的四棱锥也可以补成长方体.
问题升华:一棱垂直与底面,底面不是直角三角形,是否可以补成长方体,如果不能,如何找到外接球球心,如何求外接球半径?
例3、已知一个三棱锥的三视图如图所示,其中俯视图是等腰直角三角形,该三棱锥的外接球的半径为2,则该三棱锥的体积为_______.