高中数学必修2《空间几何体》知识点

1/211/21第1讲空间几何体一、空间几何体1、空间几何体在我们周围存在着各种各样的物体，它们都占据着空间的一部分。如果我们只考虑这些物体的形状和大小，而不考虑其他因素，那么由这些物体抽象出来的空间图形就叫做空间几何体。2、多面体和旋转体多面体：由若干个平面多边形围成的几何体叫做多面体。围成多面体的各个多边形叫做多面体的面；相邻两个面的公共边叫做多面体的棱；棱与棱的公共点叫做多面体的顶点。旋转体：由一个平面图形绕它所在的平面内的一条定直线旋转所形成的封闭几何体，叫做旋转几何体。这条定直线叫做旋转体的轴。多面体旋转体圆台圆柱-圆锥圆柱+圆锥圆台+大圆锥-小圆锥2/212/21二、柱、锥、台、球的结构特征1.棱柱定义图形表示分类性质有两个面互相平行，其余各面都是四边形，并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行，由这些面所围成的几何体叫做棱柱。两个互相平行的平面叫做棱柱的底面，其余各面叫做棱柱的侧面。用平行的两底面多边形的字母表示棱柱,如：棱柱ABCDEF-A1B1C1D1E1F1。棱柱的分类一(底面）：棱柱的底面可以是三角形、四边形、五边形、……我们把这样的棱柱分别叫做三棱柱、四棱柱、五棱柱、……棱柱的分类二(根据侧棱与底面的关系）：斜棱柱:侧棱不垂直于底面的棱柱.直棱柱:侧棱垂直于底面的棱柱叫做直棱柱正棱柱:底面是正多边形的直棱柱叫做正棱柱(1)上下底面平行,且是全等的多边形。(2)侧棱相等且相互平行。(3)侧面是平行四边形。3/213/21三棱柱四棱柱五棱柱斜棱柱直棱柱正棱柱2.棱锥定义图形表示性质分类有一个面是多边形，其余各面是有一个公共顶点的三角形，由这些面所围成的几何体叫做棱锥。用顶点及底面各顶点字母表示棱锥,如：棱锥Ｓ－ＡＢＣ侧面是三角形，底面是多边形。按底面多边形的边数分类可分为三棱锥、四棱锥、五棱锥等等，其中三棱锥又叫四面体。特殊的棱锥－正棱锥定义：如果一个棱锥的底面是正多边形，并且顶点在底面的射影是底面中心4/214/21三棱锥四棱锥五棱锥直棱锥5/215/212.棱台定义图形表示分类性质用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥，底面和截面之间的部分叫做棱台。棱台用表示上、下底面各顶点的字母来表示，如下图，棱台ABCD-A1B1C1D1由三棱锥、四棱锥、五棱锥…截得的棱台，分别叫做三棱台，四棱台，五棱台…特殊的棱锥－由正棱锥截得的棱台叫正棱台上下底面平行，其余各面是梯形，且侧棱延长后交于一点。三棱台四棱台正棱台6/216/213.棱柱定义图形表示性质定义：以矩形的一边所在直线为旋转轴，其余三边旋转形成的曲面所围成的几何体叫做圆柱。用表示它的轴的字母表示，如圆柱OO1。4.圆锥定义图形表示性质以直角三角形的一条直角边所在直线为旋转轴，其余两边旋转而成的曲面所围成的几何体叫做圆锥。用表示它的轴的字母表示，如圆锥SO。7/217/216.圆台定义图形表示性质用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥，底面与截面之间的部分，这样的几何体叫做圆台。用表示它的轴的字母表示，如圆台OO′7.球的结构特征1、球的定义：以半圆的直径所在直线为旋转轴，半圆面旋转一周形成的几何体叫做球体，简称球。（1）半圆的半径叫做球的半径。（2）半圆的圆心叫做球心。（3）半圆的直径叫做球的直径。2、球的表示：用表示球心的字母表示，如球O3、球的性质（1）用一个平面去截球，截面是圆面；用一个平面去截球面，截线是圆。大圆---截面过圆心，半径等于球半径；小圆---截面不过圆心。（2）球心和截面的圆心的连线垂直于截面。8/218/21（3）球心到截面的距离d与球的半径R及截面的半径r，有下面的关系：22rRd解题方法：将立体中相关问题转化为平面几何问题棱锥内由某些线段组成的直角三角形，在计算有关问题时很重要，它是将立体中相关问题转化为平面几何问题的根据，如图2-7中的△AOE，△AOC，△ACE及△OCE．这四个直角三角形中，若知道AE、AC、AO、OE、OC及CE这六条线段中的若干条时，则可以通过这些直角三角形间的关系求出其他线段．总结9/219/21三、空间几何体的三视图和直观图1、中心投影与平行投影2、三视图正视图——从正面看到的图侧视图——从左面看到的图俯视图——从上面看到的图画物体的三视图时，要符合如下原则:位置：正视图侧视图俯视图大小：长对正，高平齐，宽相等.10/2110/213、直观图-----斜二测画法重点：用斜二测画法画水平放置的平面图形的直观图，步骤如下：⑴在已知图形中取互相垂直的x轴和y轴，两轴相交于点O.画直观图时，把它们画对应的x'轴与y'轴，两轴交于点O'，且使∠x'O'y'＝45º（或135º），它们确定的平面表示水平面.⑵已知图形中平行于x轴或y轴的线段，在直观图中分别画成平行于x'轴或y'轴的线段；⑶已知图形中平行于x轴的线段，在直观图中保持原长度不变；平行于y轴的线段，长度为原来的一半．例1用斜二测画法画水平放置的正六边形的直观图.11/2111/21说明：1.保持平行关系不变．2.水平长度保持不变；纵向长度取其一半．例3用斜二测画法画长、宽、高分别是4cm、3cm、2cm的长方体ABCD-A'B'C'D'的直观图.12/2112/21四、空间几何体的表面积与体积（一）空间几何体的表面积1棱柱、棱锥的表面积：各个面面积之和2圆柱的表面积3圆锥的表面积2Srlr4圆台的表面积22SrlrRlR5球的表面积24SR6扇形的面积公式213602nRSlr扇形（其中l表示弧长，r表示半径）222rrlS13/2113/21（二）空间几何体的体积1柱体的体积VSh底2锥体的体积13VSh底3台体的体积1)3VSSSSh下下上上（4球体的体积343VR第二讲点、直线、平面之间的位置关系空间点、直线、平面之间的位置关系一、平面1、平面及其表示14/2114/212、平面的基本性质①公理1：②公理2：不共线的三点确定一个平面③公理3：二、点与面、直线位置关系1、点与平面有2种位置关系AlBllABPlPlP则12AB、、12AlBl、、15/2115/212、点与直线有2种位置关系三、空间中直线与直线之间的位置关系1、异面直线2、直线与直线的位置关系相交共面平行异面3、公理4和定理公理4：定理：空间中如果两个角的两边分别对应平行，那么这两个角相等或互补。4、求异面直线所成角的步骤：①作：作平行线得到相交直线；②证：证明作出的角即为所求的异面直线所成的角；③构造三角形求出该角。提示：1、作平行线常见方法有：直接平移，中位线，平行四边形。2、异面直线所的角的范围是。131223llllll000,9016/2116/21四、空间中直线与平面之间的位置关系位置关系公共点有无数个公共点有且只有一个公共点没有公共点符号表示图形表示五、空间中平面与平面之间的位置关系位置关系两个平面平行两个平面相交公共点没有公共点有一条公共直线符号表示a图形表示直线、平面平行的判定及其性质一、线面平行1、判定：a直线与平面平行a直线与平面相交a直线在平面内aaaAbabba17/2117/21（线线平行，则线面平行）2、性质：（线面平行，则线线平行）二、面面平行1、判定：（线面平行，则面面平行）2、性质1：（面面平行，则线面平行）性质2：mm（面面平行，则线面平行）aaabbababPabaabb18/2118/21说明（1）判定直线与平面平行的方法：①利用定义：证明直线与平面无公共点。②利用判定定理：从直线与直线平行等到直线与平面平行。③利用面面平行的性质：两个平面平行，则其中一个平面内的直线必平行于另一个平面。（2）证明面面平行的常用方法①利用面面平行的定义：此法一般与反证法结合。②利用判定定理。③证明两个平面垂直于同一个平面。④证明两个平面同时平行于第三个平面。三、线线平行、面面平行、面面平行间的关系直线与平面垂直的判定及其性质一、直线与平面所成的角000,9019/2119/2100--0,180l二、二面角三、线面垂直1、判定：2、性质1：3、性质2：四、面面垂直,POAOPAl证明过程为在平面上的投影，为直线与平面所成的角。,,--BOlAOlBOAl证明过程是二面角的平面角。ababAllalbaabbaabb20/2120/211、判定：文字表达：一个平面过另一个平面的垂线，则这两个平面垂直。2、性质：说明：（1）判定直线与平面垂直的方法：①利用定义（可用反证法）。②利用判定定理。③利用性质定理。④结合平行关系：（2）判定平面与平面垂直的方法：①利用定义判断（证）二面角的平面角是直角。②利用平面与平面垂直的判定定理。llABABABCD,abab21/2121/21