一、一周知识概述
本周学习第九章第七节:棱柱.主要内容是棱柱的概念,棱柱的性质及斜二测画法.要求了解棱柱的概念,并能区别棱柱、直棱柱、正棱柱等概念,特别是四棱柱中的几个概念,只有区别,才能抓住它们的性质,在解题中才能合理地应用。注意准确理解直棱柱、正棱柱的的概念,从底面,侧面,棱和截面四个方面掌握棱柱几何体的性质,应用性质研究其中的线面关系。简单多面体的画法,虽然不会直接考查,但是它是解决立体几何的基本功,应予以高度重视。
二、本周重难点知识
1、棱柱的概念
有两个面互相平行,其余每相邻的两个面的交线互相平行的多面体叫棱柱.
两个互相平行的面叫棱柱的底面,简称底;其余各面叫棱柱的侧面;两侧面的公共边叫棱柱的侧棱;两个底面所在平面的公垂线段叫做棱柱的高.
侧棱不垂直于底面的棱柱叫斜棱柱;侧棱垂直于底面的棱柱叫直棱柱,底面是正多边形的直棱柱叫做正棱柱.
棱柱按底面分为三棱柱,四棱柱,……
2、棱柱的性质
一般棱柱:所有的侧棱都相等,各个侧面都是平行四边形;两底面与平行于底面的截面是对应边互相平行的全等多边形;过不相邻的两侧棱的截面为平行四边形。
正棱柱:侧棱与底面垂直,侧面为全等的矩形;两底面与平行于底的截面为全等的正多边形;直棱柱的侧面展开图为矩形。
3、棱柱间的关系
棱柱
四棱柱平行六面体直平行六面体
长方体正四棱柱正方体
4、长方体的相关结论
设长方体的三条棱长分别为a、b、c,则
(1)对角线长=;
(2)表面积S=2(ab+bc+ac);
(3)体积V=abc;
(4)若对角线与过同一顶点的三条棱所成的角分别为α、β、γ,
则cos2α+cos2β+cos2γ=1;
(5)若对角线与过同一顶点的三个面所成的角分别为α、β、γ,
则cos2α+cos2β+cos2γ=2.
5、棱柱的侧面积
(1)如果直棱柱的底面周长是c,高是h,那么它的侧面积是S直棱柱侧=ch;
(2)斜棱柱的侧面积等于它的直截面(垂直于侧棱并与每条侧棱都相交的截面)的周长与侧棱长的乘积.
6、棱柱的体积
V=S·h,其中S是底面积,h是高;V长方体=abc,其中a、b、c是长方体的长、宽、高;V正方体=a3,其中a是正方体的棱长.
7、直观图的画法
(1)水平放置的平面图形直观图的画法——斜二测画法;
(2)直棱柱的直观图的画法(与平面图形的斜二侧画法相比,只是多画一个与x轴、y轴都垂直的z轴,并且平行于z轴的线段的平行性和长度都不变).
三、例题选讲
例1、下列命题中,不正确的是( )
A.棱长都相等的长方体是正方体
B.有两个相邻侧面为矩形的棱柱为直棱柱
C.有两个侧面与底面垂直的棱柱为直棱柱
D.底面为平行四边形的四棱柱叫平行六面体
分析:
由平行六面体、正方体的定义知A、D正确,对于B,相邻两侧面垂直于底面,侧棱垂直于底面,该棱柱为直棱柱,因而B正确,对于C若两侧面平行且垂直于底面,则不一定是直棱柱.
答案:C
例2、如图所示,在正三棱柱ABC—A1B1C1中,E∈BB1,截面A1EC⊥侧面AC1.
(1)求证:BE=EB1;
(2)若AA1=A1B1,求平面A1EC与平面A1B1C1所成二面角(锐角)的度数.
分析:
证明BE=EB1,关键要利用正三棱柱性质解题;求二面角的大小,要作出二面角的平面角,因而首先确定二面角的棱.
(1)证明:在截面A1EC内,过E作EG⊥A1C,G是垂足,
∵平面A1EC⊥平面AC1,∴EG⊥侧面AC1,
取AC的中点F,连结BF、FG,由AB=BC,得BF⊥AC,
∵平面ABC⊥侧面AC1,∴ BF⊥侧面AC1.
∴ BF∥EG,BF、EG确定一个平面,交侧面AC1于FG.
∵ BE∥侧面AC1,∴BE∥FG,
∴四边形BEGF是平行四边形,∴BE=FG.
∴ BE∥AA1,∴FG∥AA1,△AA1C∽△FGC.
∵ AF=FC,∴FG=AA1=BB1,
即BE=BB1,故BE=EB1.
(2)解答:如图,分别延长CE,C1B1交于点D,连A1D.
∵ EB1∥CC1,EB1=BB1=CC1,
∴ DB1=DC1=B1C1=A1B1.
∵∠B1A1C1=∠B1C1A1=60°,
∠DA1B1=∠A1DB1=(180°-∠DB1A1)=30°.
∴∠DA1C1=∠DA1B1+∠B1A1C1=90°,即DA1⊥A1C1.
∵ CC1⊥平面A1C1B1,即A1C1是A1C在平面A1C1B1上的射影,
由三垂线定理得DA1⊥A1C.
∴∠CA1C1是所求二面角的平面角.
∴CC1=AA1=A1B1=A1C1,∠A1C1C=90°.
∴∠CA1C1=45°.即所求二面角为45°.
正方体、长方体、圆柱体统称为什么几何体
正方体、长方体、圆柱体可以统称为“柱体”。
【注】“圆柱体”简称“圆柱”。
一、柱体的分类——什么是柱体?
柱体分为棱柱和圆柱。棱柱属于空间几何体中的多面体,圆柱属于空间几何体中的旋转体。
二、棱柱的定义和分类
1、棱柱的定义
有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的多面体叫做棱柱(prism)。
2、直棱柱、斜棱柱、正棱柱、平行六面体的定义
(1)直棱柱
我们把棱柱中,侧棱垂直于底面的的棱柱叫做直棱柱。
(2)斜棱柱
我们把棱柱中,侧棱不垂直于底面的的棱柱叫做斜棱柱。
四棱柱间的分类及递进关系
(3)正棱柱
我们把直棱柱中,底面为正多边形的棱柱叫做正棱柱。
(4)平行六面体
我们把四棱柱中,底面是平行四边形的棱柱叫做平行六面体。
三、圆柱的定义
以长方形的一边所在直线为旋转轴,其余三边旋转一周形成的面所围成的旋转体叫做圆柱。
圆柱的底面、侧面和高
进一步地,旋转轴叫做圆柱的的轴;垂直于轴的边旋转而成的圆面叫做圆柱的底面;平行于轴的边旋转而成的曲面叫做圆柱的侧面;无论旋转的长方形转到什么位置,侧面上平行于轴的长方形的边都叫做圆柱侧面的母线。
【注意事项】
(1)圆柱的两个底面是能完全重合的两个圆面。
(2)圆柱的所有母线都与两个底面垂直,并且母线的长度等于圆柱的高。
四、正方体、长方体、圆柱
根据“棱柱”的定义和分类,易知正方体、长方体都属于棱柱中的直四棱柱,所以正方体、长方体都是棱柱。又因为棱柱、圆柱体统称为柱体,所以正方体、长方体、圆柱体可以统称为“柱体”。