教学内容锥体
体积公式推导。其基本思想是应用原理,转化为求
三棱锥体积,再利用分合思想求得
回亿。柱体的体积公式的推导思路,大致分两步:A.先证明“等底面积等高的两个柱体的体积相等。”(利用
祖暅原理);B.再寻找一个易求其体积或已知其体积的特殊柱体即长方体,用长方体的体积推出一般柱体的体积公式。②类比。锥体的体积公式能否按上述思路来推导?但要解决两个问题:A.等底面积等高的两个锥体的体积相等;B.寻找一个易求其体积的特殊锥体。用这个特殊的锥体体积推出一般销售价格的体积公式。对于 A,学生很容易想到用祖暅原理解决,对于B,学生稍加思考,不难找到用三棱锥作为特殊的研究对象。
问题转化:如何求一个底面积S,高为h的三棱锥的体积呢?如果这个问题解决了,那么,由问题A,任何一个底面积为S,高为 h 的锥体的体积应该跟这个三棱锥的体积相等。
联想。由三棱锥和三角形的构图上类似,并联想到S△=(1/2)底(边长)×高(
三角形面积是二维量)。②猜想。A.V 三棱锥=(1/2)底(面积)×高;B.V 三棱锥=(1/3)底(面积)×高(三棱锥体积是三维量)。那么,哪一个猜想正确呢?
再回忆三角形的
面积公式的推导思路:将原三角形用“补形法”补成一个
平行四边形,利用平行四边形的面积,求得S△=1/2S□=1/2 底×高□。②再类比。可还将原三棱锥“补”成一个
三棱柱,利用三棱柱的体积来求三棱锥的体积。
逆想及分合。三棱锥怎样补成三棱柱呢?补难!正确则逆。采用“逆反转换”策略,将一个三棱柱(设它的底面积为S,高为 h)分割成三棱锥;分易!分成三个三棱锥,其中锥 1 的底面积为 S,高为 h,正是需要求其体积的那个三棱锥。不难证明,这三个三棱锥具有“等底面积等高(或同高)”,因而它们的体积相等。利用“先分后合、合后再分”可得:底面积为 S,高为h 的三棱锥(锥 1)的体积 V 三棱锥=(1/3)V 三棱柱=(1/3)Sh,进而得到一般锥体的体积公式为V三棱锥=(1/3)Sh,即锥体的体积等于它的底面积与高的乘积的三分之一。