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师梦圆高中数学教材同步人教A版版必修2探究与发现 祖暅原理与柱体、椎体、球体的体积下载详情
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人教A版2003课标版《探究与发现祖暅原理与柱体、椎体、球体的体积》集体备课教案优质课下载

3.让学生从直观上把握相关几何体体积之间的关系。

教学重点难点:

重点:理解运用祖暅原理解决问题。

难点:把握相关几何体体积之间的关系

教学方法:启发式、互动式

教学设备:多媒体

教学过程

一.祖暅(gèng)原理及其创始人

祖暅,字景烁,祖冲之之子,范阳郡蓟县(今河北省涞源县)人,南北朝时代的伟大科学家.祖暅在数学上有突出贡献,他在实践的基础上,于5世纪末提出下面的体积计算原理:祖暅原理:“幂势既同,则积不容异”.“势”即是高,“幂”是面积.意思是,如果两等高的几何体在同高处截得两几何体的截面积恒等,那么这两个几何体的体积相等.

祖暅原理:夹在两个平行平面之间的几何体,被平行于这两个屏幕的任意平面所截,如果截得的两个截面的面积总相等,那么这两个几何体的体积相等.

如图1,夹在平行平面间的两个几何体(它们的形状可以不同),被平行于这两个平面的任何一个平面所截,如果截面(阴影部分)的面积都相等,那么这两个几何体的体积一定相等.

这个原理是非常浅显易懂的.例如,取一摞纸堆放在桌面上组成一个几何体(图2),将她改变一下形状,这个几何体形状发生了改变,得到了另一个几何体,但两个几何体的高度没有改变,每页纸的面积也没有改变,因而两个几何体的体积相等.利用这个原理和长方体体积公式,我们能够求出柱体、锥体、台体和球体的体积.

祖暅提出上面的原理,要比其他国家的数学家早一千多年.在欧洲直到17世纪,才有意大利数学家卡瓦列里(Cavalieri.B,1598-1647)提出上述结论.

二、柱体与锥体的体积

下面我们用祖暅原理推导柱体和锥体的体积公式.

设有底面积都等于,高都等于的任意一个棱柱、一个圆柱和一个长方体,使他们的下底面在同一平面内(图3).

预设:(用计算机软件做好截取截面的示意图,让学生感受截取相同面积的过程)

根据祖暅原理,可知它们的体积相等.由于长方体的体积等于它的底面积乘以高,于是我们得到柱体的体积公式

其中是柱体的底面积,是柱体的高.

例1: 如图,是某几何体的三视图。由祖暅原理知:“幂势既同,则积不容异”。已知某不规则几何体与如图所示的几何体满足“幂势同”,求该不规则几何体的体积。(图中所给长度均为厘米

预设答案:某不规则几何体的体积是以8-π立方厘米

设有底面积都等于,高都等于的两个锥体(例如一个棱锥和一个圆锥),使它们的地面在同一个平面内(图4).根据祖暅原理,可推导出它们的体积相等.这就是说,等底面积等高的两个锥体的体积相等.

如图5,设三棱柱的底面积(即的面积)为,高(即点到平面的距离)为,则它的体积为.沿平面和平面,将这个三棱柱分割成3个三棱锥.其中三棱锥1、2的底面积相等(),高也相等(点到平面的距离);三棱锥2、3也有相等的底面积()和相等的高(点到平面的距离).因此,这三个三棱锥的体积相等,每个三棱锥的体积是.

预设:(本过程可以让学生自己操作,发现分割的过程,并会证明所截取的三个体积相等)

三棱锥(即三棱锥1)如果以为底,那么它的底面积是,高是,而它的体积是.这说明三棱锥的体积等于它的底面积乘以高的积的三分之一.

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教材