易错点5 问题考虑不全面致错
已知半径为10的球的两个平行截面圆的周长分别是12π和16π,则这两个截面圆间的距离
为 . 【错解】2
如图,设球的大圆为圆O,C,D分别为两截面圆的圆心,AB为经过点C,O,D的直径,由题中条件可得两截面圆的半径分别为6和8.在Rt△COE中,OC?102?62?8.在Rt△DOF中,OD?102?82?6.所以CD=OC?OD=8?6=2,故这两个截面圆间的距离为2.
【错因分析】错解中由于对球的结构把握不准,考虑问题不全面而导致错误.事实上,两个平行截面既可以在球心的同侧,也可以在球心的两侧.
【试题解析】如上图,设球的大圆为圆O,C,D为两截面圆的圆心,AB为经过点C,O,D的直径,由题中条件可得两截面圆的半径分别为6和8.
当两截面在球心同侧时,CD?OC?OD?102?62?102?82?2; 当两截面在球心两侧时,CD?OC?OD?102?62?102?82?14. 综上可知,两截面圆间的距离为2或14. 【参考答案】2或14
1.球的有关问题
(1)确定一个球的条件是球心和球的半径,已知球的半径可以利用公式求球的表面积和体积;反之,已
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知球的体积或表面积也可以求其半径. (2)球与几种特殊几何体的关系:
①长方体内接于球,则球的直径是长方体的体对角线长; ②正四面体的外接球与内切球的球心重合,且半径之比为3∶1;
③直棱柱的外接球:找出直棱柱的外接圆柱,圆柱的外接球就是所求直棱柱的外接球.特别地,直三棱柱的外接球的球心是上、下底面三角形外心连线的中点;
④球与圆柱的底面和侧面均相切,则球的直径等于圆柱的高,也等于圆柱底面圆的直径; ⑤球与圆台的底面和侧面均相切,则球的直径等于圆台的高.
(3)与球有关的实际应用题一般涉及水的容积问题,解题的关键是明确球的体积与水的容积之间的关系,正确建立等量关系.
(4)有关球的截面问题,常画出过球心的截面圆,将空间几何问题转化为平面中圆的有关问题解决.球心到截面的距离d与球的半径R及截面圆的半径r之间满足关系式:d?2.求解空间几何体表面积和体积的最值问题有两个思路:
一是根据几何体的结构特征和体积、表面积的计算公式,将体积或表面积的最值转化为平面图形中的有关最值,根据平面图形的有关结论直接进行判断;
二是利用基本不等式或是建立关于表面积和体积的函数关系式,然后利用函数的方法或者利用导数方法解决.
R2?r2.
5.长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=4 m,BC=3 m,BB1=5 m,一只蚂蚁从点A出发沿表面爬行到点C1,则蚂蚁爬行的最短路程为________.
【答案】74 m
10
【解析】沿长方体的一条棱剪开,使点A和点C1展在同一个平面上,求线段AC1的长即可,如图所示有三种剪法:
①如图(1)所示,若沿C1D1剪开,使面AB1与面A1C1在同一个平面内, 可求得AC1?42?(5?3)2?80(m).
②如图(2)所示,沿AD剪开,使面AC与面BC1在同一个平面内,
22可求得AC1?3?(5?4)?90(m).
③如图(3)所示,沿CC1剪开,使面BC1与面AB1在同一个平面内,
22可求得AC1?5?(4?3)?74(m).
故蚂蚁爬行的最短路线长为74 m.
将空间几何体的表(侧)面展开,化折(曲)为直,使空间图形问题转化为平面图形问题,即空间问题平面化,是解决立体几何问题最基本的、最常用的方法,将空间图形展开成平面图形后,弄清几何中的有关点和线在展开图中的相应关系是解题的关键.
本题容易忽略长方体表面具有不同的展开方式,不同的展开方式具有不同的最短路程,将各值比较后,所得的最小值就是最短路程.
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易错点6 应用公理或其推论时出错
已知A,B,C,D,E五点中,A,B,C,D共面,B,C,D,E共面,则A,B,C,D,E五点一
定共面吗?
【错解】A,B,C,D,E五点一定共面.
因为A,B,C,D共面,所以点A在B,C,D所确定的平面内, 因为B,C,D,E共面,所以点E也在B,C,D所确定的平面内,
所以点A,E都在B,C,D所确定的平面内,即A,B,C,D,E五点一定共面.
【错因分析】错解忽略了公理2中―不在一条直线上的三点‖这个重要条件.实际上B,C,D三点有可能共线. 【试题解析】(1)如果B,C,D三点不共线,则它们确定一个平面α. 因为A,B,C,D共面,所以点A在平面α内, 因为B,C,D,E共面,所以点E在平面α内,
所以点A,E都在平面α内,即A,B,C,D,E五点一定共面. (2)若B,C,D三点共线于l,
若A?l,E?l,则A,B,C,D,E五点一定共面;
若A,E中有且只有一个在l上,则A,B,C,D,E五点一定共面; 若A,E都不在l上,则A,B,C,D,E五点可能不共面. 【参考答案】见试题解析.
在立体几何中,空间点、线、面之间的位置关系不确定时,要注意分类讨论,避免片面地思考问题.对于确定平面问题,在应用公理2及其三个推论时一定要注意它们成立的前提条件.
1.证明点共线问题,就是证明三个或三个以上的点在同一条直线上,主要依据是公理3.常用方法有: ①首先找出两个平面,然后证明这些点都是这两个平面的公共点,根据公理3知这些点都在这两个平面
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