蘇教版高中數(shù)學(xué)必修2-1.3《球的體積和表面積》教學(xué)課件

1、問題：某街心花園有許多鋼球，(鋼的密度是7.9g/ )，每個(gè)鋼球重145kg,并且外徑是50cm，試根據(jù)以上數(shù)據(jù)，判斷鋼球是實(shí)心的還是空心的。如果是空心的，請(qǐng)計(jì)算出它的內(nèi)徑。(取3.14，結(jié)果精確到1cm)3cmR.34,32:33RVRV 從而從而猜測(cè)猜測(cè)半球半球? 半球半球V331RV 圓錐圓錐333RV 圓柱圓柱高等于底面半徑的旋轉(zhuǎn)體體積對(duì)比高等于底面半徑的旋轉(zhuǎn)體體積對(duì)比球的體積球的體積 學(xué)習(xí)球的知識(shí)要注意和圓的有關(guān)指示結(jié)合起來所以學(xué)習(xí)球的知識(shí)要注意和圓的有關(guān)指示結(jié)合起來所以我們先來回憶圓面積計(jì)算公式的導(dǎo)出方法我們先來回憶圓面積計(jì)算公式的導(dǎo)出方法球的體積球的體積 我們把一個(gè)半徑為我們把一

2、個(gè)半徑為R的圓分成若干等分，然后如上圖重新的圓分成若干等分，然后如上圖重新拼接起來，把一個(gè)圓近似的看成是邊長(zhǎng)分別是拼接起來，把一個(gè)圓近似的看成是邊長(zhǎng)分別是.的矩形的矩形和和RR .2R 于于那么圓的面積就近似等那么圓的面積就近似等當(dāng)所分份數(shù)不斷增加時(shí)，精確程度就越來越高；當(dāng)當(dāng)所分份數(shù)不斷增加時(shí)，精確程度就越來越高；當(dāng)份數(shù)無窮大時(shí)，就得到了圓的面積公式份數(shù)無窮大時(shí)，就得到了圓的面積公式法導(dǎo)出球的體積公式法導(dǎo)出球的體積公式下面我們就運(yùn)用上述方下面我們就運(yùn)用上述方即先把半球分割成即先把半球分割成n部分，再求出每一部分的近似體積，部分，再求出每一部分的近似體積，并將這些近似值相加，得出半球的近似體積，

3、最后考慮并將這些近似值相加，得出半球的近似體積，最后考慮n變變?yōu)闊o窮大的情形，由半球的近似體積推出準(zhǔn)確體積為無窮大的情形，由半球的近似體積推出準(zhǔn)確體積球的體積球的體積分割分割求近似和求近似和化為準(zhǔn)確和化為準(zhǔn)確和,21RRr ,)(222nRRr 問題問題: :已知球的半徑為已知球的半徑為R,R,用用R R表示球的體積表示球的體積. .,)2(223nRRr AOB2C2球的體積球的體積AOOR)1( inR半徑：半徑：層“小圓片”下底面的層“小圓片”下底面的第第i.,2,1,)1(22niinRRri irOA球的體積球的體積nininRnRrVii,2, 1,)1(1232 niinRRri

4、,2, 1,)1(22 nVVVV 21半球半球)1(2122223nnnnR 6)12()1(123 nnnnnnR 6)12)(1(1123 nnnR 球的體積球的體積6)12)(11(13nnRV 半球半球.01,nn時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng).343233RVRV 從而從而半球半球334RVR 的球的體積為：的球的體積為：定理：半徑是定理：半徑是球的體積球的體積2)2)若每小塊表面看作一個(gè)平面若每小塊表面看作一個(gè)平面, ,將每小塊平面作為底面將每小塊平面作為底面, ,球心作為球心作為頂點(diǎn)便得到頂點(diǎn)便得到n n個(gè)棱錐個(gè)棱錐, ,這些棱錐體積之和近似為球的體積這些棱錐體積之和近似為球的體積. .當(dāng)當(dāng)n n越

5、大越大, ,越接近于球的體積越接近于球的體積, ,當(dāng)當(dāng)n n趨近于無窮大時(shí)就精確到等于球的體積趨近于無窮大時(shí)就精確到等于球的體積. .1) 1)球的表面是曲面球的表面是曲面, ,不是平面不是平面, ,但如果將表面平均分割成但如果將表面平均分割成n n個(gè)小塊個(gè)小塊, ,每小塊表面可近似看作一個(gè)平面每小塊表面可近似看作一個(gè)平面, ,這這n n小塊平面面積之和可近似小塊平面面積之和可近似看作球的表面積看作球的表面積. .當(dāng)當(dāng)n n趨近于無窮大時(shí)趨近于無窮大時(shí), ,這這n n小塊平面面積之和接小塊平面面積之和接近于甚至等于球的表面積近于甚至等于球的表面積. . 球面不能展開成平面圖形，所以求球的表面積

6、無法用展開圖球面不能展開成平面圖形，所以求球的表面積無法用展開圖求出，求出，如何求球的表面積公式呢如何求球的表面積公式呢? ?回憶球的體積公式的推導(dǎo)方法回憶球的體積公式的推導(dǎo)方法, ,是否也可借助于這種是否也可借助于這種極限極限思想方法來推導(dǎo)球的表面積公式呢思想方法來推導(dǎo)球的表面積公式呢? ? 下面，我們?cè)俅芜\(yùn)用這種方法來推導(dǎo)球的表面積公式下面，我們?cè)俅芜\(yùn)用這種方法來推導(dǎo)球的表面積公式球的表面積球的表面積oiS o球的表面積球的表面積第第一一步：步：分分割割球面被分割成球面被分割成n n個(gè)網(wǎng)格，表面積分別為：個(gè)網(wǎng)格，表面積分別為：nSSSS ,321，則球的表面積：則球的表面積：nSSSSS

7、321則球的體積為：則球的體積為：iV 設(shè)“小錐體”的體積為設(shè)“小錐體”的體積為iVnVVVVV 321iSO OO O球的表面積球的表面積第第二二步：步：求求近近似似和和ih由第一步得：由第一步得：nVVVVV 321nnhShShShSV 31313131332211 iiihSV 31 O OiSiVO O球的表面積球的表面積第第三三步：步：化化為為準(zhǔn)準(zhǔn)確確和和RSVii31 如果網(wǎng)格分的越細(xì)如果網(wǎng)格分的越細(xì), ,則則: : “小錐小錐體體”就越接近小棱錐就越接近小棱錐RSRSRSRSVni 3131313132 RSSSSSRni31).(3132 334RV 又球的體積為：又球的體積

8、為：RiS iVihiSO OiV234,3134RSRSR 從而從而球的表面積球的表面積Rhi的值就趨向于球的半徑的值就趨向于球的半徑 例例1.1.鋼球直徑是鋼球直徑是5cm,5cm,求它的體積求它的體積. .3336125)25(3434cmRV (變式變式1 1)一種空心鋼球的質(zhì)量是一種空心鋼球的質(zhì)量是142g,142g,外徑是外徑是5cm,5cm,求它求它的內(nèi)徑的內(nèi)徑.( .(鋼的密度是鋼的密度是7.9g/cm7.9g/cm2 2) )例題講解例題講解(變式變式1 1)一種空心鋼球的質(zhì)量是一種空心鋼球的質(zhì)量是142g,142g,外徑是外徑是5cm,5cm,求它求它的內(nèi)徑的內(nèi)徑.( .(

9、鋼的密度是鋼的密度是7.9g/cm7.9g/cm2 2) )解解:設(shè)空心鋼球的內(nèi)徑為設(shè)空心鋼球的內(nèi)徑為2xcm,則鋼球的質(zhì)量是則鋼球的質(zhì)量是答答:空心鋼球的內(nèi)徑約為空心鋼球的內(nèi)徑約為4.5cm.14234)25(349.733 x 3.1149.73142)25(33 x由計(jì)算器算得由計(jì)算器算得:24. 2 x5 . 42 x例題講解例題講解( (變式變式2) 2)把鋼球放入一個(gè)正方體的有蓋紙盒中把鋼球放入一個(gè)正方體的有蓋紙盒中, ,至少要用多少紙至少要用多少紙? ?用料最省時(shí)用料最省時(shí), ,球與正方體有什么位置關(guān)系球與正方體有什么位置關(guān)系? ?球內(nèi)切于正方體球內(nèi)切于正方體2215056cmS

10、 側(cè)側(cè)側(cè)棱長(zhǎng)為側(cè)棱長(zhǎng)為5cm例題講解例題講解例例2.2.如圖，正方體如圖，正方體ABCD-A1B1C1D1的棱長(zhǎng)為的棱長(zhǎng)為a, ,它它的各個(gè)頂點(diǎn)都在球的各個(gè)頂點(diǎn)都在球O的球面上，問球的球面上，問球O的表面積。的表面積。A AB BC CD DD D1 1C C1 1B B1 1A A1 1O O分析：正方體內(nèi)接于球，則由球和正方分析：正方體內(nèi)接于球，則由球和正方體都是中心對(duì)稱圖形可知，它們中心重體都是中心對(duì)稱圖形可知，它們中心重合，則正方體對(duì)角線與球的直徑相等。合，則正方體對(duì)角線與球的直徑相等。22222113423,)2()2(:aRSaRaaRDDBRt 得得中中略略解解：A AB BC

11、CD DD D1 1C C1 1B B1 1A A1 1O O例題講解例題講解OABCO 例已知過球面上三點(diǎn)例已知過球面上三點(diǎn)A、B、C的截面到球心的截面到球心O的距的距離等于球半徑的一半，且離等于球半徑的一半，且AB=BC=CA=cm，求球的，求球的體積，表面積體積，表面積解：如圖，設(shè)球解：如圖，設(shè)球O半徑為半徑為R，截面截面 O的半徑為的半徑為r，r332AB2332AO 是正三角形，是正三角形，ABCROO ,2 例題講解例題講解.34R .96491644S2 R,)332()2R(R222 OABCO ,222AOOOOAAOORt 中中解：在解：在 ;81256)34(343433

12、 RV例例.已知過球面上三點(diǎn)已知過球面上三點(diǎn)A、B、C的截面到球心的截面到球心O的距離的距離等于球半徑的一半，且等于球半徑的一半，且AB=BC=CA=cm，求球的體積，求球的體積，表面積表面積例題講解例題講解2.一個(gè)正方體的頂點(diǎn)都在球面上一個(gè)正方體的頂點(diǎn)都在球面上,它的棱長(zhǎng)是它的棱長(zhǎng)是4cm,這個(gè)球的體積為這個(gè)球的體積為cm3. 8 3323.有三個(gè)球有三個(gè)球,一球切于正方體的各面一球切于正方體的各面,一球切于一球切于正方體的各側(cè)棱正方體的各側(cè)棱,一球過正方體的各頂點(diǎn)一球過正方體的各頂點(diǎn),求這求這三個(gè)球的體積之比三個(gè)球的體積之比_.1.球的直徑伸長(zhǎng)為原來的球的直徑伸長(zhǎng)為原來的2倍倍,體積變?yōu)樵?/p>

13、來的倍體積變?yōu)樵瓉淼谋?練習(xí)一練習(xí)一課堂練習(xí)課堂練習(xí)33:22:14.4.若兩球體積之比是若兩球體積之比是1:2，則其表面積之比是，則其表面積之比是_. .練習(xí)二練習(xí)二2422:134:11.若球的表面積變?yōu)樵瓉淼娜羟虻谋砻娣e變?yōu)樵瓉淼?倍倍,則半徑變?yōu)樵瓉淼膭t半徑變?yōu)樵瓉淼腳倍倍.2.若球半徑變?yōu)樵瓉淼娜羟虬霃阶優(yōu)樵瓉淼?倍，則表面積變?yōu)樵瓉淼谋?，則表面積變?yōu)樵瓉淼腳倍倍.3.若兩球表面積之比為若兩球表面積之比為1:2，則其體積之比是，則其體積之比是_.課堂練習(xí)課堂練習(xí)7.7.將半徑為將半徑為1 1和和2 2的兩個(gè)鉛球，熔成一個(gè)大鉛球，那么的兩個(gè)鉛球，熔成一個(gè)大鉛球，那么 這個(gè)大鉛球的表面積是這個(gè)大鉛球的表面積是_.5.5.長(zhǎng)方體的共頂點(diǎn)的三個(gè)側(cè)面積分別為長(zhǎng)方體的共頂點(diǎn)的三個(gè)側(cè)面積分別為 ， 則它的外接球的表面積為則它的外接球的表面積為_. .15,5,36.6.若兩球表面積之差為若兩球表面積之差為4848 , ,它們大圓周長(zhǎng)之和為它們大圓周長(zhǎng)之和為1212 , , 則兩球的直徑之差為則兩球的直徑之差為_. .練習(xí)二練習(xí)二課堂