【文档说明】高考数学(理数)一轮复习课件：第八章 立体几何 第一节 空间几何体的三视图、直观图、表面积与体积 (含详解).ppt，共(78)页，1.395 MB，由MTyang资料小铺上传

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第八章立体几何第一节空间几何体的三视图、直观图、表面积与体积本节主要包括3个知识点：1.空间几何体的三视图和直观图；2.空间几何体的表面积与体积；3.与球有关的切、接应用问题.突破点(一)空间几何体的三视图和直观图基础联通抓主干知识的“源”与“流”1．空间几何体的

结构特征(1)多面体的结构特征多面体结构特征棱柱有两个面_____，其余各面都是四边形且每相邻两个面的交线都____________棱锥有一个面是多边形，而其余各面都是有一个__________的三角形棱台棱锥被

平行于_____的平面所截，截面和底面之间的部分叫做棱台平行平行且相等公共顶点底面(2)旋转体的形成几何体旋转图形旋转轴圆柱矩形矩形任一边所在的直线圆锥直角三角形一条直角边所在的直线圆台直角梯形或等腰梯形直角腰所在的直线或等腰梯形上下底中点的连线球半圆或圆直径所在

的直线2.空间几何体的三视图(1)三视图的名称几何体的三视图包括：、、．正视图侧视图俯视图(2)三视图的画法①在画三视图时，能看见的轮廓线和棱用实线表示，重叠的线只画一条，不能看见的轮廓线和棱用_____表示．②三视图的正视图、侧视图

、俯视图分别是从几何体的_______、正左方、_______观察几何体的正投影图．虚线正前方正上方3．空间几何体的直观图空间几何体的直观图常用斜二测画法来画，其规则是：(1)原图形中x轴、y轴、z轴两两垂直，直观图中，x′轴，y′轴的夹角为___________，z′轴与x′

轴和y′轴所在平面_____．(2)原图形中平行于坐标轴的线段，直观图中仍分别______________；平行于x轴和z轴的线段在直观图中保持原长度_____；平行于y轴的线段在直观图中长度为_________

___．45°或135°垂直平行于坐标轴不变原来的一半考点贯通抓高考命题的“形”与“神”空间几何体的结构特征[例1](1)用任意一个平面截一个几何体，各个截面都是圆面，则这个几何体一定是()A．圆柱B．圆锥C．球体D．圆柱、圆锥、球体的组合体[解析]截面是任意的且都是圆面

，则该几何体为球体．[答案]C(2)下列说法正确的是()A．有两个平面互相平行，其余各面都是平行四边形的多面体是棱柱B．四棱锥的四个侧面都可以是直角三角形C．有两个平面互相平行，其余各面都是梯形的多面体是棱台D

．棱台的各侧棱延长后不一定交于一点[解析]A错，如图(1)；B正确，如图(2)，其中底面ABCD是矩形，PD⊥平面ABCD，可证明∠PAB，∠PCB，∠PDA，∠PDC都是直角，这样四个侧面都是直角三角形；C错，如图(3

)；D错，由棱台的定义知，其侧棱的延长线必相交于同一点．[答案]B[方法技巧]解决与空间几何体结构特征有关问题的三个技巧(1)把握几何体的结构特征，要多观察实物，提高空间想象能力；(2)紧扣结构特征是判断的关键，熟悉空间几何体的结构特征，依据条件构建几何模型，如例1(2)中的A，C两

项易判断失误；(3)通过反例对结构特征进行辨析．空间几何体的三视图1.画三视图的规则长对正、高平齐、宽相等，即俯视图与正视图一样长；正视图与侧视图一样高；侧视图与俯视图一样宽．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．[例2](1)(2017·贵州七校联

考)如图所示，四面体ABCD的四个顶点是长方体的四个顶点(长方体是虚拟图形，起辅助作用)，则四面体ABCD的三视图是(用①②③④⑤⑥代表图形，按正视图，侧视图，俯视图的顺序排列)()A．①②⑥B．①②③C．④⑤⑥D．③④⑤[解析]正视图应该是边长为3和4的矩形，其对角线左下到右上

是实线，左上到右下是虚线，因此正视图是①；侧视图应该是边长为5和4的矩形，其对角线左上到右下是实线，左下到右上是虚线，因此侧视图是②；俯视图应该是边长为3和5的矩形，其对角线左上到右下是实线，左下到右上是虚线，因此俯视图是③.[答案]B(2)(2016·天津

高考)将一个长方体沿相邻三个面的对角线截去一个棱锥，得到的几何体的正视图与俯视图如图所示，则该几何体的侧(左)视图为()[解析]先根据正视图和俯视图还原出几何体，再作其侧(左)视图．由几何体的正视图和俯视图可知该几

何体为图①，故其侧(左)视图为图②.[答案]B[方法技巧]三视图问题的常见类型及解题策略(1)由几何体的直观图求三视图注意正视图、侧视图和俯视图的观察方向；注意能看到的部分用实线表示，不能看到的部分用虚线表示．(2)由几何体的部分视图画出剩余的视图解决此类问题，可

先根据已知的一部分视图，还原、推测直观图的可能形式，然后再找其剩下部分视图的可能形式．当然作为选择题，也可将选项逐项代入检验．(3)由几何体的三视图还原几何体的形状要熟悉柱、锥、台、球的三视图，明确三视图的形成

原理，结合空间想象将三视图还原为实物图．空间几何体的直观图直观图与原图形面积的关系按照斜二测画法得到的平面图形的直观图与原图形面积的关系：(1)S直观图＝24S原图形．(2)S原图形＝22S直观图．[例3]用斜二测画法画一个水平放置的平面图形的直观图为如图所示的一个正方形，则原来的图形是(

)[解析]由直观图可知，在直观图中多边形为正方形，对角线长为2，所以原图形为平行四边形，位于y轴上的对角线长为22.[答案]A能力练通抓应用体验的“得”与“失”1．[考点一]如果四棱锥的四条侧棱都相等，就称它为“等腰四棱锥”，四条侧棱称为它的腰，以下四个命题中，假命题是

()A．等腰四棱锥的腰与底面所成的角都相等B．等腰四棱锥的侧面与底面所成的二面角都相等或互补C．等腰四棱锥的底面四边形必存在外接圆D．等腰四棱锥的各顶点必在同一球面上解析：因为“等腰四棱锥”的四条侧棱都相等，所以它的顶点在底面的射影到底面的四个顶点的

距离相等，故A，C是真命题；且在它的高上必能找到一点到各个顶点的距离相等，故D是真命题；B是假命题，如底面是一个等腰梯形时结论就不成立．答案：B2．[考点二]一几何体的直观图如图，下列给出的四个俯视图中正确的是()解析：由

直观图可知，该几何体由一个长方体和一个截角三棱柱组成．从上往下看，外层轮廓线是一个矩形，矩形内部是一条水平线段连接两个三角形．答案：B3．[考点二]已知三棱锥的俯视图与侧视图如图所示，俯视图是边长为2的正三角形，侧视图是有一条直角边为2的直角三角形，则该

三棱锥的正视图可能为()解析：当正视图为等腰三角形时，则高应为2，且应为虚线，排除A，D；当正视图是直角三角形时，由条件得一个直观图如图所示，中间的线是看不见的线PA形成的投影，应为虚线，故答案为C.答案：C4．[考点三]用斜二测画法画出的某平面图形的直观图如图，边AB平行于y轴，B

C，AD平行于x轴．已知四边形ABCD的面积为22cm2，则原平面图形的面积为()A．4cm2B．42cm2C．8cm2D．82cm2解析：依题意可知∠BAD＝45°，则原平面图形为直角梯形，上下底面的长与BC，AD相等，高为梯形ABCD的高的22

倍，所以原平面图形的面积为8cm2.答案：C5．[考点二](2017·南昌模拟)如图，在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中，点P是平面A1B1C1D1内一点，则三棱锥P-BCD的正视图与侧视图的面积之比为()A．1∶1B．2∶1C．2∶3D．3∶2解析：根据题意，

三棱锥P-BCD的正视图是三角形，且底边为正四棱柱的底面边长、高为正四棱柱的高；侧视图是三角形，且底边为正四棱柱的底面边长、高为正四棱柱的高．故三棱锥P-BCD的正视图与侧视图的面积之比为1∶1.答案

：A突破点(二)空间几何体的表面积与体积基础联通抓主干知识的“源”与“流”1．圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图及侧面积公式圆柱圆锥圆台侧面展开图侧面积公式S圆柱侧＝_____S圆锥侧＝___S圆台侧＝_________2πrlπrlπ(r＋r′)l圆柱、圆锥、圆台侧面积间的关系：S圆柱侧＝2πrlr

′＝rS圆台侧＝π(r＋r′)l――→r′＝0S圆锥侧＝πrl.2．空间几何体的表面积与体积公式名称几何体表面积体积柱体(棱柱和圆柱)S表面积＝S侧＋2S底V＝___锥体(棱锥和圆锥)S表面积＝S侧＋S底V＝____台体(棱台和圆台)S表面积

＝S侧＋S上＋S下V＝13(S上＋S下＋S上S下)h球S＝______V＝13ShSh4πR243πR3考点贯通抓高考命题的“形”与“神”空间几何体的表面积[例1](1)(2017·安徽江南十校联考)某几何体的三视图如图所示，其中侧视图的下半部分曲线为半圆弧，则该几何体的表面积为()A

．4π＋16＋43B．5π＋16＋43C．4π＋16＋23D．5π＋16＋23[解析]由三视图可知该几何体是一个正三棱柱和一个半圆柱的组合体，三棱柱的两个侧面面积之和为2×4×2＝16，两个底面面积之和为2×12×2×3＝23；半圆柱的侧面积为π×4＝4π，两个底面面积之和为2×12×π×12＝

π，所以几何体的表面积为5π＋16＋23，故选D.[答案]D(2)一个四面体的三视图如图所示，则该四面体的表面积是()A．1＋3B．2＋3C．1＋22D．22[解析]根据三视图还原几何体如图所示，其中侧面ABD⊥底面BC

D，另两个侧面ABC，ACD为等边三角形，则有S表面积＝2×12×2×1＋2×34×(2)2＝2＋3.[答案]B[方法技巧]求空间几何体表面积的常见类型及思路(1)求多面体的表面积，只需将它们沿着棱“剪开”展成平面图形，利用求平面图形

面积的方法求多面体的表面积．(2)求旋转体的表面积，可以从旋转体的形成过程及其几何特征入手，将其展开后求表面积，但要搞清它们的底面半径、母线长与对应侧面展开图中的边长关系．[方法技巧](3)求不规则几何体的表面积时，通常将所给几何体分割成基

本的柱体、锥体、台体，先求出这些基本的柱体、锥体、台体的表面积，再通过求和或作差，求出所给几何体的表面积．空间几何体的体积柱体、锥体、台体体积间的关系[例2](1)(2016·北京高考)某三棱锥的三视图如图所示，则该三棱锥的体积

为()A.16B.13C.12D．1[解析]通过三视图可还原几何体为如图所示的三棱锥P-ABC，通过侧视图得高h＝1，通过俯视图得底面积S＝12×1×1＝12，所以体积V＝13Sh＝13×12×1＝16.[答案]A(2)某几何体的三视图如图所示，则该几

何体的体积为()A.13＋2πB.13π6C.7π3D.5π2[解析]由三视图可知，该几何体是一个圆柱和半个圆锥组合而成的几何体，其体积为π×12×2＋12×13π×12×1＝13π6.[答案]B[方法技巧]求空间几何体体积的常见类型及思路(1)若所给定的几何体是柱体、锥体

或台体等规则几何体，则可直接利用公式进行求解．其中，等积转换法多用来求三棱锥的体积．(2)若所给定的几何体是不规则几何体，则将不规则的几何体通过分割或补形转化为规则几何体，再利用公式求解．(3)若以三视图的形式给出几何体，则应先根据三视图得到几何体的直观图

，然后根据条件求解．能力练通抓应用体验的“得”与“失”1．[考点二](2016·山东高考)一个由半球和四棱锥组成的几何体，其三视图如图所示，则该几何体的体积为()A.13＋23πB.13＋23πC.13＋26πD．1＋26π解析：由三视图知，四棱锥是底面边长为1，高为1的正四棱锥，结合三视图

可得半球半径为22，从而该几何体的体积为13×12×1＋12×4π3×223＝13＋26π.故选C.答案：C2．[考点二]已知一个几何体的三视图如图所示，则该几何体的体积为()A.5π

3cm3B．2πcm3C.7π3cm3D．3πcm3解析：该几何体为一个圆柱挖去半个球得到的几何体，其体积V＝π×12×3－12×4π×133＝7π3(cm3)．答案：C3.[考点一]某几何体的三视图如图所示，则它的表面积为()A．125＋20B．2

42＋20C．44D．125解析：由三视图得，这是一个正四棱台，且上、下底面的边长分别为2,4，则侧面梯形的高h＝22＋4－222＝5，所以该正四棱台的表面积S＝2＋4×52×4＋22＋42＝125＋2

0.答案：A4．[考点一]某几何体的三视图如图所示，则该几何体的表面积等于()A．8＋22B．11＋22C．14＋22D．15解析：由三视图知，该几何体是一个直四棱柱，上、下底面为直角梯形，如图所示．直角梯形斜腰长为12＋12＝2，所以底面周长为4＋2，侧面

积为2×(4＋2)＝8＋22，两底面的面积和为2×12×1×(1＋2)＝3，所以该几何体的表面积为8＋22＋3＝11＋22.答案：B5．[考点二]中国古代数学名著《九章算术》中记载了公元前344年商鞅督造一

种标准量器——商鞅铜方升，其三视图如图所示(单位：寸)：若π取3，其体积为12.6(立方寸)，则图中的x的值为________．解析：由三视图知，商鞅铜方升由一圆柱和一长方体组合而成，由题意得：(5.4－x

)×3×1＋π·122x＝12.6，解得x＝1.6.答案：1.6突破点(三)与球有关的切、接应用问题1.球的表面积和体积是每年高考的热点，且多与三视图、多面体等综合命题，常以选择题、填空题的形式出现.解决此类问题时，一是要善于把空间问题平面化，把平面问题转化到直角三角形

中处理；二是要将变化的模型转化到固定的长方体或正方体中.2.与球有关的组合体问题主要有两种，一种是内切问题，一种是外接问题.解题时要认真分析图形，明确切点和接点的位置，确定有关“元素”间的数量关系，并作出合适的截面图.考点贯通抓

高考命题的“形”与“神”多面体的内切球问题[例1]若一个正四面体的表面积为S1，其内切球的表面积为S2，则S1S2＝________.[解析]设正四面体棱长为a，则正四面体表面积为S1＝4×34·a2＝3a2，其内切球半径为

正四面体高的14，即r＝14×63a＝612a，因此内切球表面积为S2＝4πr2＝πa26，则S1S2＝3a2π6a2＝63π.[答案]63π[方法技巧]处理与球有关内切问题的策略解答此类问题时首先要找准切点，通过作截面来解决．如果内切的是多面体，则作截面时主要

抓住多面体过球心的对角面来作．多面体的外接球问题处理与球有关外接问题的策略把一个多面体的几个顶点放在球面上即为球的外接问题．解决这类问题的关键是抓住外接的特点，即球心到多面体的顶点的距离等于球的半径．[例2](1)(2017·抚顺模拟)已知直三棱柱ABC-A1B1C1的6个顶点都在球O

的球面上，若AB＝3，AC＝4，AB⊥AC，AA1＝12，则球O的半径为()A.3172B．210C.132D．310[解析]如图所示，由球心作平面ABC的垂线，则垂足为BC的中点M.又AM＝12BC＝52，OM＝12AA1＝

6，所以球O的半径R＝OA＝522＋62＝132.[答案]C(2)正四棱锥的顶点都在同一球面上，若该棱锥的高为4，底面边长为2，则该球的表面积为()A.81π4B．16πC．9πD.27π4[解析]如图所示，设球半径为R，底面中心为O′且球心为O，∵正四棱

锥P-ABCD中AB＝2，∴AO′＝2.∵PO′＝4，∴在Rt△AOO′中，AO2＝AO′2＋OO′2，∴R2＝(2)2＋(4－R)2，解得R＝94，∴该球的表面积为4πR2＝4π×942＝81π4.[答案]A(3)一个正方体削去一个角所得到的几何体

的三视图如图所示(图中三个四边形都是边长为2的正方形)，则该几何体外接球的体积为________．[解析]依题意可知，新的几何体的外接球也就是原正方体的外接球，球的直径就是正方体的体对角线，∴2R＝23(R

为球的半径)，∴R＝3，∴球的体积V＝43πR3＝43π.[答案]43π[方法技巧]与球有关外接问题的解题规律(1)直棱柱外接球的球心到直棱柱底面的距离恰为棱柱高的12.(2)正方体外接球的直径为正方体的体对角线的长．此结论也适合长方体，或由同一

顶点出发的两两互相垂直的三条棱构成的三棱柱或三棱锥．(3)求多面体外接球半径的关键是找到由球的半径构成的三角形，解三角形即可．能力练通抓应用体验的“得”与“失”1．[考点一]一块石材表示的几何体的三视图如图所示，将该石材切削、打

磨、加工成球，则能得到的最大球的半径等于()A．1B．2C．3D．4解析：该几何体为直三棱柱，底面是边长分别为6,8,10的直角三角形，侧棱长为12，故能得到的最大球的半径等于底面直角三角形内切圆的半径

，其半径为r＝2Sa＋b＋c＝2×12×6×86＋8＋10＝2，故选B.答案：B2．[考点二]如图是某几何体的三视图，则该几何体的外接球的表面积为()A．200πB．150πC．100πD．50π解析：由三视图知，该几何体可以由一个长方体截去4个角后得到，

此长方体的长、宽、高分别为5,4,3，所以外接球半径R满足2R＝42＋32＋52＝52，所以外接球的表面积为S＝4πR2＝4π×5222＝50π，故选D.答案：D3．[考点二](2016·太原模拟)如图，平面四边形ABCD中，AB＝AD＝CD＝1，BD＝2，

BD⊥CD，将其沿对角线BD折成四面体A′-BCD，使平面A′BD⊥平面BCD，若四面体A′-BCD的顶点在同一个球面上，则该球的表面积为()A．3πB.32πC．4πD.34π解析：由图示可得BD＝A′C＝2，BC＝3，△DBC与△A′BC都是以BC为斜边的直角三角形，由此可得BC

中点到四个点A′，B，C，D的距离相等，即该三棱锥的外接球的直径为3，所以该外接球的表面积S＝4π×322＝3π.答案：A4．[考点二]设一个球的表面积为S1，它的内接正方体的表面积为S2，则S1S2的值等于()A.2πB.6πC.π6D.π2解析：设

球的半径为R，其内接正方体的棱长为a，则易知R2＝34a2，即a＝233R，则S1S2＝4πR26×233R2＝π2.答案：D[全国卷5年真题集中演练——明规律]1．(2016·全国甲卷)如图是由圆柱与圆锥组合而成的几何体的三视图，则该几何体的

表面积为()A．20πB．24πC．28πD．32π解析：由三视图知该几何体是圆锥与圆柱的组合体，设圆柱底面圆半径为r，周长为c，圆锥母线长为l，圆柱高为h.由图得r＝2，c＝2πr＝4π，h＝4，由勾股定理得，l＝22＋23

2＝4，S表＝πr2＋ch＋12cl＝4π＋16π＋8π＝28π.答案：C2．(2016·全国丙卷)在封闭的直三棱柱ABC-A1B1C1内有一个体积为V的球．若AB⊥BC，AB＝6，BC＝8，AA1＝3，则V的最大值是()A．4πB.9π2C．6πD.32

π3解析：设球的半径为R，∵△ABC的内切圆半径为6＋8－102＝2，∴R≤2.又2R≤3，∴R≤32，∴Vmax＝43×π×323＝9π2.故选B.答案：B3．(2015·新课标全国卷Ⅱ)一个正方体被一个平面截去一部分后，剩余部分的三视图如

下图，则截去部分体积与剩余部分体积的比值为()A.18B.17C.16D.15解析：由已知三视图知该几何体是由一个正方体截去了一个“大角”后剩余的部分，如图所示，截去部分是一个三棱锥．设正方体的棱长为1，则三棱锥的体积为V1＝13×12×1×1×1＝16，剩余部分的体积V2＝13－16＝56.所

以V1V2＝1656＝15，故选D.答案：D4．(2015·新课标全国卷Ⅱ)已知A，B是球O的球面上两点，∠AOB＝90°，C为该球面上的动点．若三棱锥O-ABC体积的最大值为36，则球O的表面积为()A．36πB．64πC．1

44πD．256π解析：如图，设球的半径为R，∵∠AOB＝90°，∴S△AOB＝12R2.∵VO-ABC＝VC-AOB，而△AOB面积为定值，∴当点C到平面AOB的距离最大时，VO-ABC最大，∴当C为与球的大圆面AOB垂直的直径的端点时，体积V

O-ABC最大，为13×12R2×R＝36，∴R＝6，∴球O的表面积为4πR2＝4π×62＝144π.故选C.答案：C5．(2015·新课标全国卷Ⅰ)圆柱被一个平面截去一部分后与半球(半径为r)组成一个几何体，该几何体三视图中的正视图和俯视图如图所示．若该几何体

的表面积为16＋20π，则r＝()A．1B．2C．4D．8解析：如图，该几何体是一个半球与一个半圆柱的组合体，球的半径为r，圆柱的底面半径为r，高为2r，则表面积S＝12×4πr2＋πr2＋4r2＋πr·2r

＝(5π＋4)r2.又S＝16＋20π，∴(5π＋4)r2＝16＋20π，∴r2＝4，r＝2，故选B.答案：B6．(2015·新课标全国卷Ⅰ)《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著，书中有如下问题：“今有委米依垣内角，下周八尺，

高五尺．问：积及为米几何？”其意思为：“在屋内墙角处堆放米(如图，米堆为一个圆锥的四分之一)，米堆底部的弧长为8尺，米堆的高为5尺，问米堆的体积和堆放的米各为多少？”已知1斛米的体积约为1.62立方尺，圆周率约为3，估算出堆放的米约有

()A．14斛B．22斛C．36斛D．66斛解析：设米堆的底面半径为r尺，则π2r＝8，所以r＝16π，所以米堆的体积为V＝14×13π·r2·5＝π12×16π2×5≈3209(立方尺)．故

堆放的米约有3209÷1.62≈22(斛)．故选B.答案：B7．(2014·新课标全国卷Ⅱ)如图，网格纸上正方形小格的边长为1(表示1cm)，图中粗线画出的是某零件的三视图，该零件由一个底面半径为3cm，高为6cm的圆柱体毛坯切削得到，则切削掉部分的体积与

原来毛坯体积的比值为()A.1727B.59C.1027D.13解析：原毛坯的体积V＝(π×32)×6＝54π(cm3)，由三视图可知该零件为两个圆柱的组合体，其体积V′＝V1＋V2＝(π×22)×4＋(π×32)×2＝34π(cm3)，故所求比值为1－V′V＝102

7.答案：C8．(2013·新课标全国卷Ⅰ)某几何体的三视图如图所示，则该几何体的体积为()A．16＋8πB．8＋8πC．16＋16πD．8＋16π解析：根据三视图可以判断该几何体由上、下两部分组成，其

中上面部分为长方体，下面部分为半个圆柱，所以组合体的体积为2×2×4＋12×22×π×4＝16＋8π，故选A.答案：A9．(2012·新课标全国卷)已知三棱锥S-ABC的所有顶点都在球O的球面上，△ABC是边长为1的正三角形，SC为球O的直径，且SC＝2，则此棱锥的体积为()A.26B

.36C.23D.22解析：由于三棱锥S-ABC与三棱锥O-ABC底面都是△ABC，O是SC的中点，因此三棱锥S-ABC的高是三棱锥O-ABC高的2倍，所以三棱锥S-ABC的体积也是三棱锥O-ABC体积的2倍．在三棱锥O-ABC中，其棱长都是1，如图所示，S△ABC

＝34×AB2＝34，高OD＝12－332＝63，所以VS-ABC＝2VO-ABC＝2×13×34×63＝26.答案：A