周长、面积与立体 · 基础认识、球与球面、直棱柱与展开图

立体图形与展开图

Solids and Nets

本页目录几何体与表面

示意图帮助辨认条件,点名只作说明;图形和读数不能代替证明。

几何体与表面

使用条件:从实物形状抽象出几何模型。

几何体的认识:几何体用来描述物体的立体形状,如长方体、圆柱和球体。几何体占有空间,表面是它的边界;一个面的面积与整个几何体的体积是不同的量。

面、棱、顶点与曲面

使用条件:观察长方体、正方体、圆柱、圆锥、球等基本立体。

面、棱与顶点:多面体由若干多边形面围成;相邻两面的公共线段叫作棱,棱的端点叫作顶点。

曲面:圆柱与圆锥还含曲面。

球与球面

使用条件:空间内取一个定点和一个正的定长。

球面定义:空间中,到一个定点的距离等于一个正的定长的所有点组成的曲面,叫作球面。

球体定义:球面及它所围住的内部共同组成球体;球面只指边界,球体还包括内部。

球心:定义球面时所取的定点,叫作球心。

球的半径:连接球心与球面上任意一点的线段,叫作球的半径;所有半径的长度等于定义中的定长。

符号表达

图中 O 是球心,P 在球面上,Q 在球体内部;OP 为半径。

球面是边界,球体包括内部

O 是球心,OP 是半径;P 在球面上,Q 在球体内部。图为立体示意,虚线表示背面遮挡部分。

理解时别漏掉:球面只指表面,球体还包含内部;不能把球的二维外轮廓当作球面本身。

使用条件:没有拉伸、压缩或其他变形的展开。

球面:球面不能无变形地完全铺平成平面。

直棱柱的基本认识

使用条件:本页用直三棱柱作例子,底面也可以是其他多边形。

直棱柱:两个底面是全等、平行且对应边平行的多边形,侧面连接两底面的对应边;侧棱垂直于底面的棱柱,叫作直棱柱。直棱柱的各侧面都是长方形。

直棱柱的底面:直棱柱的两个全等、平行的多边形面叫作底面;底面不一定是放在最下面的面。

直棱柱的侧面:连接两个底面对应边的面叫作侧面;直棱柱的各侧面都是长方形。

直棱柱的侧棱:连接两个底面对应顶点的线段叫作侧棱;直棱柱的侧棱互相平行、长度相等,并且垂直于底面。

直棱柱的高:两个底面所在平面之间的垂直距离叫作直棱柱的高;直棱柱的高等于侧棱长。

符号表达

ABC、A′B′C′是底面,AA′、BB′、CC′是侧棱;h 为高。图例 AB=3、BC=5、CA=4,侧棱长与 h 都为 2.4,使用统一长度单位。

直三棱柱:两底面与三个侧面

底面实际是边长 3、4、5 的直角三角形,侧棱长 2.4。底面为 ABC、A′B′C′,侧面实际都是长方形;这是透视示意,不用投影角判断直角。

理解时别漏掉:直棱柱要看侧棱与底面的实际垂直关系,不能凭透视图里某个角看起来像直角判断。底面不一定摆在最下面。

展开图与折叠关系

使用条件:观察长方体、正方体、圆柱、圆锥、球等基本立体。

展开图:把可展开的表面沿适当的线剪开,在不拉伸、不压缩的情况下铺平,得到的平面图形叫作展开图。多面体可沿适当的棱剪开;直圆柱、直圆锥的侧面可沿一条母线剪开再展开。

可以围成正方体

四格排成一列,在其中第二格上下各接一格,是一个合法展开图。

六格不保证能围成正方体

六格排成一条直带,折起后会重叠且不能封闭成正方体。

六个正方形只是必要的计数条件。还要检查折起后是否重叠、是否能围住六个面。

怎样理解

这里的母线指侧面上的直线段:直圆柱中连接上下底面正对的两点;直圆锥中连接顶点与底面圆周上一点。沿一条母线剪开,是把这些侧面铺平的一种作法。

理解时别漏掉:图例是正方体的展开图;要核对面与棱的邻接关系,不能只数六个正方形。

使用条件:沿适当的棱剪开,把表面无变形地铺平。

直棱柱的展开图:沿部分棱剪开后,直棱柱的表面可以展开为两个全等底面和若干个长方形侧面;各侧面的一边等于高,另一边等于对应底边长,拼接时不重叠、不遗漏。

符号表达

图中的两个底面与前面的立体图全等;侧面沿 AB、BC、CA 顺序排列,宽分别为 3、5、4,高都为 2.4。

展开:两个底面和三个长方形

与前图使用同一尺寸:两底面都是 3、4、5 直角三角形,h=2.4;沿底面 AB、BC、CA 的顺序,三个侧面依次为 3×h、5×h、4×h。沿相邻边折起可恢复直三棱柱。

理解时别漏掉:侧面的宽要对应实际连接的底边;两个全等底面和全部侧面既不能重叠,也不能遗漏。