2021-2022高中数学人教版必修2教案：1-3-2球的表面积与体积 （系列四） WORD版含答案.doc

1、球的体积和表面积【教学目标】 掌握球的表面积和体积公式，并能应用其解决有关问题，提高学生解决问题的能力，培养转化与化归的数学思想方法.【重点难点】 教学重点：球的表面积和体积公式的应用. 教学难点：关于球的组合体的计算.【课时安排】 约1课时【教学过程】导入新课位于香港栈桥回澜阁西部、西陵峡路东端海滨，有一座新异奇秀的半球形建筑.由香港好世界饮食服务（中国）有限公司等三方合资兴建，1996年9月正式开业，既是岛城饮食服务业的“特一级”店，又是新增加的一处景点.酒店的总建筑面积11 380平方米，现酒店管理层决定在半球形屋顶嵌上一层特殊化学材料以更好地保护酒店，那么，需要多少面积的这种化学材料呢

2、？推进新课新知探究 球的半径为R，它的体积和表面积只与半径R有关，是以R为自变量的函数.事实上，如果球的半径为R，那么S=4R2,V=.注意：球的体积和表面积公式的证明以后证明.应用示例例1 如图1所示，圆柱的底面直径与高都等于球的直径，求证：图1（1）球的体积等于圆柱体积的；（2）球的表面积等于圆柱的侧面积.活动：学生思考圆柱和球的结构特征，并展开空间想象.教师可以使用信息技术帮助学生读懂图形.证明：（1）设球的半径为R，则圆柱的底面半径为R，高为2R.则有V球=，V圆柱=R22R=2R3，所以V球=.（2）因为S球=4R2，S圆柱侧=2R2R=4R2，所以S球=S圆柱侧.点评：本题主要考查

3、有关球的组合体的表面积和体积的计算.解决此类问题的关键是明确组合体的结构特征.变式训练1.如图2(1)所示，表面积为324的球，其内接正四棱柱的高是14,求这个正四棱柱的表面积.图2解：设球的半径为R，正四棱柱底面边长为a,则轴截面如图2（2），所以AA=14,AC=,又4R2=324,R=9.AC=.a=8.S表=642+3214=576,即这个正四棱柱的表面积为576.2有一种空心钢球，质量为142 g,测得外径（直径）等于5 cm，求它的内径（钢的密度为7.9 g/cm3，精确到0.1 cm）.解：设空心球内径（直径）为2x cm,则钢球质量为7.9=142,x3=11.3,x2.24,

4、直径2x4.5.答：空心钢球的内径约为4.5 cm.例2 如图3所示，表示一个用鲜花做成的花柱，它的下面是一个直径为1 m、高为3 m的圆柱形物体，上面是一个半球形体.如果每平方米大约需要鲜花150朵，那么装饰这个花柱大约需要多少朵鲜花（取3.1）?图3活动：学生思考和讨论如何计算鲜花的朵数.鲜花的朵数等于此几何体的表面积（不含下底面）与每朵鲜花占用的面积.几何体的表面积等于圆柱的侧面积再加上半球的表面积.解：圆柱形物体的侧面面积S13.113=9.3(m2),半球形物体的表面积为S223.1()21.6(m2),所以S1+S29.3+1.6=10.9(m2).10.91501 635(朵).

5、答：装饰这个花柱大约需要1 635朵鲜花.点评：本题主要考查球和圆柱的组合体的应用，以及解决实际问题的能力.变式训练 有一个轴截面为正三角形的圆锥容器，内放一个半径为R的内切球，然后将容器注满水，现把球从容器中取出，水不损耗，且取出球后水面与圆锥底面平行形成一圆台体，问容器中水的高度为多少？分析：转化为求水的体积.画出轴截面，充分利用轴截面中的直角三角形来解决.解：作出圆锥和球的轴截面图如图4所示，图4圆锥底面半径r=,圆锥母线l=2r=，圆锥高为h=3R，V水=3R23R，球取出后，水形成一个圆台，下底面半径r=,设上底面半径为r，则高h=(r-r)tan60=,(r2+r2+rr),5R3

6、=,5R3=，解得r=,h=()R.答：容器中水的高度为()R.拓展提升问题：如图5，在四面体ABCD中，截面AEF经过四面体的内切球（与四个面都相切的球）球心O，且与BC，DC分别截于E、F，如果截面将四面体分成体积相等的两部分，设四棱锥ABEFD与三棱锥AEFC的表面积分别是S1，S2，则必有（ ）图5A.S1S2 B.S1S2 C.S1=S2 D.S1,S2的大小关系不能确定探究：如图6，连OA、OB、OC、OD，则VABEFD=VOABDVOABEVOBEFD+VOADF，VAEFC=VOAFCVOAECVOEFC，又VABEFD=VAEFC，而每个小三棱锥的高都是原四面体的内切球的半

7、径，故SABDSABESBEFD+SADF=SAFCSAECSEFC，又面AEF是公共面，故选C.图6答案：C课堂小结本节课学习了：1.球的表面积和体积.2.计算组合体的体积时，通常将其转化为计算柱、锥、台、球等常见的几何体的体积.3.空间几何体的表面积与体积的规律总结：（1）表面积是各个面的面积之和，求多面体表面积时，只需将它们沿着若干条棱剪开后展成平面图形，利用平面图形求多面体的表面积.求旋转体的表面积时，可从回忆旋转体的生成过程及其几何特征入手，将其展开求表面积，但要搞清它们的底面半径、母线长与对应的侧面展开图中的边长关系，注意球面不可展开.（2）在体积公式中出现了几何体的高，其含义是：

8、柱体的高：从柱体的一个底面上任一点向另一个底面作垂线，这点和垂足间的距离称为柱体的高；锥体的高：从锥体的顶点向底面作垂线，这点和垂足间的距离称为锥体的高；台体的高：从台体的一个底面上任一点向另一个底面作垂线，这点和垂足间的距离称为台体的高.注意球没有高的结构特征.（3）利用侧面展开图或截面把空间图形问题转化为平面图形问题，是解决立体几何问题的常用手段.（4）柱体、锥体、台体和球是以后学习第二章 点、直线、平面位置关系的载体，高考试题中，通常是用本模块第一章的图，考查第二章的知识.（5）与球有关的接、切问题是近几年高考的热点之一，常以选择题或填空题的形式出现，属于低档题.作业课本本节练习 1、2、3.6