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【摘要】本文论述了几何体外接球运算中常见的等量关系.第一,文章论述了外接球运算的等量载体,指出等量的关键——“面心距(几何体底面到球心的距离)”,利用载体归纳出一般等量关系:R2=r2 d2(R为球半径,r为底面外接圆半径,d为面心距);第二,文章分别分析了两类特殊几何体外接球的面心距,其中“正锥型(包含正棱锥和圆锥)”中d=h-R(h为几何体的高),“直柱型(包含直棱柱和圆柱)”中d=h2.利用文章归纳的等量关系,可以使高中外接球运算变得相对简单.
【关键词】外接球;面心距;等量关系
立体几何在高考中占有很大的比重,而外接球运算更是近年高考的热点问题,但好多同学缺乏空间想象能力,不能很好地进行运算,特别是一些文科生,连特别常规的题型也束手无策.因此,如何指導学生快速分析出外接球运算中的等量是值得研究的问题,下面是笔者归纳的一些关系,供读者参考.
一、球半径等量分析
三、案例分析
(一)等量载体
例1 (2012年全国Ⅱ卷)平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为2,则此球的体积为.
分析 本题直接告诉了面心距d和底面半径r,可以直接用等量关系R2=r2 d2.
解 由R2=r2 d2,球半径R=3,故V球=43πR3=43π(3)3=43π.
评析 球体中几何法的关键是“面心距”,球半径、底面半径、面心距构成了一个直角三角形.
(二)正锥型
例2 若正四面体的边长为3,则其外接球体的半径是多少?
分析 正四面体是特殊的正棱锥,其外接球等量满足R2=r2 (h-R)2,这样不用画图就可以快速进行运算.
解 正四面体的底面半径r=33a,h=a2-r2=63a,由R2=r2 (h-R)2,得球半径R=64a.故R=364.
评析 很显然,我们如果能够把握“正锥型”几何体的特征,搞清其外接球运算的等量关系,进行相关运算就非常容易了.
(三)直柱型
例3
【关键词】外接球;面心距;等量关系
立体几何在高考中占有很大的比重,而外接球运算更是近年高考的热点问题,但好多同学缺乏空间想象能力,不能很好地进行运算,特别是一些文科生,连特别常规的题型也束手无策.因此,如何指導学生快速分析出外接球运算中的等量是值得研究的问题,下面是笔者归纳的一些关系,供读者参考.
一、球半径等量分析
三、案例分析
(一)等量载体
例1 (2012年全国Ⅱ卷)平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为2,则此球的体积为.
分析 本题直接告诉了面心距d和底面半径r,可以直接用等量关系R2=r2 d2.
解 由R2=r2 d2,球半径R=3,故V球=43πR3=43π(3)3=43π.
评析 球体中几何法的关键是“面心距”,球半径、底面半径、面心距构成了一个直角三角形.
(二)正锥型
例2 若正四面体的边长为3,则其外接球体的半径是多少?
分析 正四面体是特殊的正棱锥,其外接球等量满足R2=r2 (h-R)2,这样不用画图就可以快速进行运算.
解 正四面体的底面半径r=33a,h=a2-r2=63a,由R2=r2 (h-R)2,得球半径R=64a.故R=364.
评析 很显然,我们如果能够把握“正锥型”几何体的特征,搞清其外接球运算的等量关系,进行相关运算就非常容易了.
(三)直柱型
例3