用公式法求简单几何体的表面积和体积

空间几何体的表面积和体积是立体几何的重要内容之一,空间几何体的表面积、体积的计算是高考常考的热点.解决这类问题的方法主要有:基本几何体的求积公式法、分形割补法、等体积法等. 在高考中多以选择题、填空题出现,其难度属中档题.

用公式法求简单几何体的表面积和体积

方法一 公式法

使用情景:几何体是规则的几何体

解题步骤:

第一步 先求出几何体表面积和体积公式中的基本量;

第二步 再代入几何体的表面积和体积公式即可得出结论.

【例1】 三棱锥A-BCD的外接球为球O,球O的直径是AD,且\triangle ABC,\triangle BCD都是边长为1的等边三角形,则三棱锥A-BCD的体积是 ( )

A.\dfrac{\sqrt{2}}{6}

B.\dfrac{\sqrt{2}}{12}

C. \dfrac{\sqrt{2}}{4}

D.\dfrac{\sqrt{3}}{12}

【答案】B

【解析】

BC中点M,则有AM \bot BCDM \bot BC\Rightarrow BC \botAMD

所以三棱锥A-BCD的体积是

\dfrac{1}{3}\times BC \times S_{\triangle AMD}=\dfrac{1}{3}\times 1\times \dfrac{1}{2}\times \dfrac{1}{2}\times \sqrt{2}=\dfrac{\sqrt{2}}{12}

选B.

【总结】

(1)对于表面积的公式不要死记硬背,多面体的表面积就是表面的几个面的面积直接相加,旋转体的就是展开再求;

(2)直接求解该题的关键是正确求出三棱锥底面的垂线.

【例2】 已知三棱锥S-ABC的所有顶点都在球O的球面上,\triangle ABC是边长为1的正三角形,SC为球O的直径,且SC=2,则此棱锥的体积为( )

A.\dfrac{\sqrt{3}}{6}

B.\dfrac{\sqrt{2}}{6}

C.\dfrac{\sqrt{2}}{3}

D.\dfrac{\sqrt{2}}{2}

【答案】B

【解析】

因为\triangle ABC是边长为1的正三角形,

所以\triangle ABC外接圆的半径为r=\dfrac{\sqrt{3}}{3}

O到面ABC的距离是d=\sqrt{R^2-r^2}=\sqrt{1-\dfrac{1}{3}}=\dfrac{\sqrt{6}}{3}

又因为SC是圆的直径,所以S到面ABC的距离是2d=\dfrac{2\sqrt{6}}{3}

因此三棱锥的体积是V=\dfrac{1}{3}S_{\triangle ABC} \times 2d=\dfrac{1}{3} \times \dfrac{\sqrt{3}}{4} \times \dfrac{2\sqrt{6}}{3}=\dfrac{\sqrt{2}}{6}

故选B.

【总结】本题主要考查外接球的性质及圆内接三角形的性质、棱锥的体积公式,属于难题.圆内接多面体问题是将多面体和旋转体相结合的题型,既能考查旋转体的对称形又能考查多面体的各种位置关系,做题过程中主要注意以下两点:

①多面体每个面都分别在一个圆面上,圆心是多边形外接圆圆心;

②注意运用性质d=\sqrt{R^2-r^2}.

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