Урок: "Решение задач.Вычисление объемов тел".
методическая разработка по геометрии (11 класс) по теме

Задачи.

К-1

№1

В конус вписан шар. Найти объём шара, если образующая конуса равна l и наклонена к основанию конуса под углом а.

№2

Основание четырёхугольной пирамиды — прямоугольник с диагональю, равной b и углом  между диагоналями. Каждое из боковых ребер образует с основанием угол . Найти объём пирамиды.

К-2

№1

В шар объемом  дм3 вписан цилиндр, образующая которого видна из центра шара под углом 60о. Найти объем цилиндра.

№2

В правильной четырехугольной пирамиде расстояние от центра симметрии основания до бокового ребра равно d. Двугранный угол при ребре с основанием равен . Найти объем пирамиды.

К-3

№1

В цилиндр вписан шар. Найти объем шара, если объём цилиндра равен 7.5 см3.

№2

Основанием пирамиды служит прямоугольный треугольник с острым углом . Высота пирамиды равна Н. Все боковые ребра составляют с плоскостью основания один и тот же угол, равный . Найти объём пирамиды.

К-4

№1

В конус вписан шар. Найти объем шара, если образующая конуса равна l и наклонена к основанию конуса под углом .

№2

В правильной треугольной призме угол между диагональю боковой грани и другой боковой гранью равен. Определить боковую поверхность призмы, зная, что ребро основания равно а.

К-5

№1

Около шара описан усеченный конус, площадь одного основания которого в 4 раза больше площади другого основания. Найти угол между образующей усеченного конуса и плоскостью основания.

№2

Определить объем правильной четырехугольной призмы, если ее диагональ образует с боковой гранью угол а, а сторона основания равна b.

К-6

№1

Найти отношение поверхности шара к поверхности вписанного в него куба.

№2

Диагонали прямого параллелепипеда равны 9 см и см. Периметр его основания равен 18 см. Боковое ребро равно 4 см. Определить полную поверхность и объем параллепипеда.

Решение.

К-1

№1

В конус вписан шар. Найти объём шара, если образующая конуса равна l и наклонена к основанию конуса под углом а.

Дано: В конус АВС вписан шар, АС=l,

Найти: V

Решение: Рассмотрим осевое сечение конуса. Обозначим OD = R и проведем отрезок AO, который является биссектрисой угла А (так как точка О равноудалена от сторон АВ и АС)

Из прямоугольного ∆АОD  .

Из прямоугольного ∆ACD 

Следовательно , и

Ответ:  куб. ед.

№2

Основание четырёхугольной пирамиды — прямоугольник с диагональю, равной b и углом  между диагоналями. Каждое из боковых ребер образует с основанием угол . Найти объём пирамиды.

Дано: ABCD – прямоугольник, АС=ВD=b,

Найти: VABCDE

Решение: , где . Площадь параллелограмма равна половине произведения диагоналей на синус угла между ними:

, так как в прямоугольнике d1=d2=b, то . Из прямоугольного  ∆АОЕ  h=OE=AO. Следовательно,

Ответ: куб. ед.

К-2

№1

В шар объемом  дм3 вписан цилиндр, образующая которого видна из центра шара под углом 60о. Найти объем цилиндра.

Дано: ABCD – цилиндр, дм3

Найти: Vцил.

Решение: Рассмотрим осевое сечение, перпендикулярное основаниям цилиндра, проведем ОЕСD и обозначим ОС=R, AB=CD=h, OE=r.

Так как ∆OCD правильный, то h=CD=OC=R, r=OE=Rcos30o=R.

 Так как , то , отсюда                      

Ответ: объем цилиндра равен

№2

В правильной четырехугольной пирамиде расстояние от центра симметрии основания до бокового ребра равно d. Двугранный угол при ребре с основанием равен . Найти объем пирамиды.

Дано: ABCDS-правильная пирамида,

Найти: Vпир.

Решение: Обозначим сторону основания AB=a, высоту пирамиды OS=h, боковое ребро AS=l. Из прямоугольного ∆EOS cos Так как  и из прямоугольного ∆BES по теореме Пифагора  то  откуда  Вычислим площадь прямоугольного ∆AOS двумя способами:  Так как по теореме Пифагора из прямоугольного ∆ABC   то а . Приравняв площади, получим  .

Подставим    откуда  и  

Ответ: Vпир.= куб. ед..

К-3

№1

В цилиндр вписан шар. Найти объем шара, если объём цилиндра равен 7.5 см3.

Дано: в цилиндр А1А2 В2В1 вписан шар. Vцил=7,5 см3.

Найти: Vшара.

Решение: Обозначим радиус цилиндра r, а высоту h. Так как по экватору шар соприкасается с боковой поверхностью цилиндра, то радиус шара тоже равен r. С другой стороны диаметр шара равен высоте цилиндра: h=B1B2=O1O2=2r. Объем шара , а объем цилиндра  откуда  Подставим в Vшара, получим

Ответ: Vшара=5 см3

№2

Основанием пирамиды служит прямоугольный треугольник с острым углом . Высота пирамиды равна Н. Все боковые ребра составляют с плоскостью основания один и тот же угол, равный . Найти объём пирамиды.

Дано: В треугольной пирамиде ABCD DA=DB=DC, OD=H,

Найти: Vпир.

Решение: Так как все ребра одинаково наклонены, то основание высоты DO пирамиды ABCD точка О является центром описанной окружности ∆ABC и в силу прямоугольности ∆ABC попадает на середину гипотенузы AB. Обозначим AB=c, BC=a, AC=b. Тогда   Из прямоугольного ∆AOD  откуда  и гипотенуза  Из прямоугольного ∆ABC 

Ответ: Vпир= куб. ед.

К-4

№1

В конус вписан шар. Найти объем шара, если образующая конуса равна l и наклонена к основанию конуса под углом .

Дано: В конус АВС вписан шар, АС=l,

Найти: V

Решение: Рассмотрим осевое сечение конуса. Обозначим OD = R и проведем отрезок AO, который является биссектрисой угла А (так как точка О равноудалена от сторон АВ и АС)

Из прямоугольного ∆АОD  .

Из прямоугольного ∆ACD 

Следовательно , и

Ответ:  куб. ед.

№2

В правильной треугольной призме угол между диагональю боковой грани и другой боковой гранью равен. Определить боковую поверхность призмы, зная, что ребро основания равно а.

Дано: ABCA1B1C1 – правильная призма.

Найти: Sбок. призмы

Решение: Точка D попадает на середину отрезка BC (так как в равностороннем ∆ABC ADBC). Из прямоугольного ∆B1BD по теореме Пифагора высота призмы h=BB1==Из прямоугольного ∆ABD по теореме Пифагора  тогда и  =

Ответ:  кв. ед.

К-5

№1

Около шара описан усеченный конус, площадь одного основания которого в 4 раза больше площади другого основания. Найти угол между образующей усеченного конуса и плоскостью основания.

Дано:

Найти:

Решение:  Обозначим радиус радиуса . Тогда  Из прямоугольного ∆AA1C  Из прямоугольного AO2O 

Подставим найденные значения в формулу двойного угла:

 . Отсюда

Ответ: =.

№2

Определить объем правильной четырехугольной призмы, если ее диагональ образует с боковой гранью угол а, а сторона основания равна b.

Дано: ABCDA1B1C1D1 – правильный параллепипед, AB=b, 

Найти: Vпаралл.

Решение: Из прямоугольного ∆BC1D1  Высота параллепипеда h=CC1 из прямоугольного ∆BCC1 по теореме Пифагора равна  

Следовательно,

Замечание: так как легко показать, что  Действительно,  в силу того, что в ∆BB1C1 катет B1C1 меньше гипотенузы BC1.

Ответ:  куб. ед.

К-6

№1

Найти отношение поверхности шара к поверхности вписанного в него куба.

Дано: куб вписан в шар.

Найти:

Решение: Обозначим сторону куба через а, а радиус шара через R. Тогда большая диагональ куба A1C2  будет одновременно диаметром шара, а так как квадрат этой диагонали равен сумме квадратов трех измерений, то  

поэтому  и  Следовательно,

Ответ: =.

№2

Диагонали прямого параллепипеда равны 9 см и см. Периметр его основания равен 18 см. Боковое ребро равно 4 см. Определить полную поверхность и объем параллепипеда.

Дано: ABCDA1B1C1D1 – прямой параллепипед. АС1=9 см, BD1= см, AB+BC+CD+DA=18 см, АА1= 4 см.

Найти: Sполн. паралл. , Vпаралл.

Решение: Обозначим большую сторону основания AB=a, меньшую BC=b, через

По теореме Пифагора из прямоугольного ∆BDD1  а из прямоугольного ∆ACC1  По теореме косинусов из ∆ABD и ∆ABC.

Складывая эти уравнения, получим 2а2+2b2=17+65.

Так как по условию РABCD=2a+2b=18, получим систему

. По теореме Виета найдем корни и соответственно

Так как у нас а>b, то a=5, b=4. Далее, вычитая из второго уравнения системы с косинусами первое уравнение, получим

 откуда  Тогда  и площадь основания .

Ответ: =104 см2, =64 см3.