Тела вращения реферат с картинками

Обновлено: 30.06.2024

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Тела вращения. Презентация на заданную тему содержит 19 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500

Определение тела вращения Тело вращение – это пространственная фигура полученная вращением плоской ограниченной области вместе со своей границей вокруг оси, лежащей в той же плоскости.

Цилиндр Цилиндр – это тело, которое описывает прямоугольник при вращении около оси, содержащей его сторону. Верхний и нижний круги – это основания цилиндра. Прямая проходящая через центры кругов – это ось цилиндра. Отрезок параллельный оси цилиндра, концы которого лежат на окружностях основания – это образующая цилиндра. Радиус основания - это Высота цилиндра - это перпендикуляр между основаниями цилиндра

Сечения цилиндра Осевое сечение: Плоскость сечения содержит ось цилиндра и перпендикулярна основаниям. В сечении – прямоугольник Сечение плоскостью, параллельной оси цилиндра: Плоскость сечения не содержит ось цилиндра и перпендикулярна основаниям. В сечении – прямоугольник Сечение плоскостью, параллельной основаниям цилиндра: Плоскость сечения параллельна основаниям и перпендикулярна оси. В сечении – круг

Площадь поверхности цилиндра Для вывода формулы площади полной поверхности цилиндра потребуется развертка цилиндра. Полная поверхность состоит из 2 оснований и боковой поверхности. Площадь основания находим как площадь круга: S = R2 R – радиус основания цилиндра. Боковая поверхность цилиндра есть прямоугольник. Одна сторона прямоугольника -это высота цилиндра(h), другая – длина окружности основания (2R) Площадь боковой поверхности цилиндра равна произведению сторон прямоугольника: 2Rh

Конус Конус (круговой конус) – тело, которое состоит из круга – основание конуса, точки, не принадлежащей плоскости этого круга, – вершины конуса и всех отрезков, соединяющих вершину конуса и точки окружности основания. Отрезки, которые соединяют вершину конуса с точками окружности основания, называются образующими конуса. Поверхность конуса состоит из основания и боковой поверхности.

Конус Конус – это тело, которое описывает прямоугольный треугольник при вращении вокруг оси, содержащей его катет. Точка вне круга с которой соединяются все точки окружности – это вершина конуса. Прямая проходящая через центр круга и вершину конуса – есть ось конуса. Отрезок соединяющий вершину с любой точкой окружности основания – это образующая конуса. Радиус основания - это радиус конуса. Высота конуса - это перпендикуляр, опущенный из вершины конуса к основанию.

Сечение конуса Сечение плоскостью, параллельной основанию конуса: Плоскость сечения параллельна основанию конуса и перпендикулярна оси. В сечении – круг.

Площадь поверхности конуса Для вывода формулы площади полной поверхности конуса потребуется его развертка. Полная поверхность состоит из основания и боковой поверхности. Площадь основания находим как площадь круга S = R2 R – радиус основания цилиндра Боковая поверхность конуса есть. Площадь боковой поверхности конуса равна произведению радиуса на образующую и число . Получаем, Sполн = Sбок + Sосн = Rl + R2

Шар Шаром называется тело, которое состоит из всех точек пространства, находящихся на расстоянии, не большем данного, от заданной точки точки. Эта точка называется центром шара Расстояние от центра шара до любой точки поверхности называется – радиусом шара Шар можно получить вращением полукруга вокруг оси, содержащей его диаметр. Сфера – это поверхность все точки которой равноудалены от заданной точки.

Сечения шара Сечение шара, проходящее через его центр: В сечении –круг. В этом случае в сечении получается круг наибольшего радиуса, его называют большой круг шара. Сечение плоскостью, не проходящей через центр шара: В сечении – круг. Площадь поверхности шара равна четыре площади большого круга шара: S = 4R2

Задача на цилиндр Решение. 1) Если дно шляпы опустить на плоскость её полей, то получим круг радиуса R = r1+ 10 = 20 cм. 2) Площадь этого круга 3) Найдем площадь боковой поверхности цилиндрической части 4) Найдем площадь шляпы

Задача на конус Объем конуса равен 16. Через середину высоты параллельно основанию конуса проведено сечение, которое является основанием меньшего конуса с той же вершиной. Найдите объем меньшего конуса.

Задач на шар Найдите длину полярного круга Земли (радиус Земли принять за 6400 км) 1)Из справочника: длина дуги от экватора до полярного круга 66. Этой же мере соответствует центральный угол АОВ = 66 2)Дуга от Северного полюса до экватора равна 90. Значит, СОВ = 90. Тогда, СОА = 90 - 66 = 24. 3)Используя синус угла СОА в прямоугольном АСО найдем СА: CA= AO· sin(COA)= 6400 · sin 24 = 6400 · 0,4067= 2602,88 (км) 4) СА есть радиус окружности полярного круга, найдем длину этой окружности: 2·CA =2· 3,14· 2602,88 = 16 346, 0864 км Ответ: длина полярного круга ≈ 16 тыс. км

Пехова Надежда Юрьевна

Представляю вашему вниманию три тела вращения: конус , цилиндр и шар .

Определение тела вращения Тело вращение – это пространственная фигура полученная вращением плоской ограниченной области вместе со своей границей вокруг оси, лежащей в той же плоскости.

Цилиндр Цилиндр – это тело, которое описывает прямоугольник при вращении около оси, содержащей его сторону. Верхний и нижний круги – это основания цилиндра. Прямая проходящая через центры кругов – это ось цилиндра. Отрезок параллельный оси цилиндра, концы которого лежат на окружностях основания – это образующая цилиндра . Радиус основания - это Высота цилиндра - это перпендикуляр между основаниями цилиндра

Виды цилиндров Наклонный круговой Прямой некруговой Прямой круговой

Сечения цилиндра Осевое сечение: Плоскость сечения содержит ось цилиндра и перпендикулярна основаниям. В сечении – прямоугольник Сечение плоскостью, параллельной оси цилиндра: Плоскость сечения не содержит ось цилиндра и перпендикулярна основаниям. В сечении – прямоугольник Сечение плоскостью, параллельной основаниям цилиндра: Плоскость сечения параллельна основаниям и перпендикулярна оси. В сечении – круг

Площадь поверхности цилиндра R Для вывода формулы площади полной поверхности цилиндра потребуется развертка цилиндра. Полная поверхность состоит из 2 оснований и боковой поверхности. Площадь основания находим как площадь круга: S = R 2 R – радиус основания цилиндра . Боковая поверхность цилиндра есть прямоугольник . Одна сторона прямоугольника -это высота цилиндра( h ) , другая – длина окружности основания ( 2 R ) Площадь боковой поверхности цилиндра равна произведению сторон прямоугольника: 2  R h 2  R h

Цилиндр в нашей жизни

Конус Конус (круговой конус) – тело, которое состоит из круга – основание конуса, точки, не принадлежащей плоскости этого круга, – вершины конуса и всех отрезков, соединяющих вершину конуса и точки окружности основания. Отрезки, которые соединяют вершину конуса с точками окружности основания, называются образующими конуса. Поверхность конуса состоит из основания и боковой поверхности.

Конус Конус – это тело, которое описывает прямоугольный треугольник при вращении вокруг оси, содержащей его катет. Точка вне круга с которой соединяются все точки окружности – это вершина конуса. Прямая проходящая через центр круга и вершину конуса – есть ось конуса. Отрезок соединяющий вершину с любой точкой окружности основания – это образующая конуса. Радиус основания - это радиус конуса. Высота конуса - это перпендикуляр, опущенный из вершины конуса к основанию.

Сечение конуса Сечение плоскостью, параллельной основанию конуса: Плоскость сечения параллельна основанию конуса и перпендикулярна оси . В сечении – круг. Осевое сечение: Плоскость сечения содержит ось конуса и перпендикулярна основанию. В сечении – равнобедренный треугольник.

Площадь поверхности конуса Для вывода формулы площади полной поверхности конуса потребуется его развертка. Полная поверхность состоит из основания и боковой поверхности. Площадь основания находим как площадь круга S = R 2 R – радиус основания цилиндра Боковая поверхность конуса есть . Площадь боковой поверхности конуса равна произведению радиуса на образующую и число . Получаем, S полн = S бок + S осн =  Rl + R 2 l l R R 2 R

Конус в нашей жизни

Шар Шаром называется тело, которое состоит из всех точек пространства, находящихся на расстоянии, не большем данного, от заданной точки точки . Эта точка называется центром шара Расстояние от центра шара до любой точки поверхности называется – радиусом шара Шар можно получить вращением полукруга вокруг оси, содержащей его диаметр. Сфера – это поверхность все точки которой равноудалены от заданной точки.

Сечения шара Сечение шара, проходящее через его центр : В сечении – круг. В этом случае в сечении получается круг наибольшего радиуса, его называют большой круг шара . Сечение плоскостью, не проходящей через центр шара: В сечении – круг . Площадь поверхности шара равна четыре площади большого круга шара: S = 4  R 2

Шар в нашей жизни

Задача на цилиндр Решение. 1) Если дно шляпы опустить на плоскость её полей, то получим круг радиуса R = r 1 + 10 = 20 c м. 2) Площадь этого круга 3) Найдем площадь боковой поверхности цилиндрической части 4) Найдем площадь шляпы Найдите площадь поверхности (внешней и внутренней) шляпы, размеры которой (в см ) указаны на рисунке. Ответ: 1600  ( см 2 ). r 1 =10 10 10

Задача на конус Объем конуса равен 16. Через середину высоты параллельно основанию конуса проведено сечение, которое является основанием меньшего конуса с той же вершиной. Найдите объем меньшего конуса. Ответ: 2 h R

Задач на шар Найдите длину полярного круга Земли (радиус Земли принять за 6400 км) 1)Из справочника: длина дуги от экватора до полярного круга 66 . Этой же мере соответствует центральный угол АОВ = 66 2)Дуга от Северного полюса до экватора равна 90 . Значит, СОВ = 90. Тогда, СОА = 90 - 66 = 24 . 3)Используя синус угла СОА в прямоугольном АСО найдем СА: CA= AO· sin(  COA)= 6400 · sin 24  = 6400 · 0 , 4067 = 2602,88 (км) 4) СА есть радиус окружности полярного круга, найдем длину этой окружности: 2  ·CA =2· 3 , 14· 2602,88 = 16 346, 0864 км Ответ: длина полярного круга ≈ 16 тыс. км 66  С А О В экватор полярный круг Северный полюс

Нажмите, чтобы узнать подробности

Проект по геометрии: "Тела вращения. Использование тел вращения как элементов в архитектуре города Волгограда и других крупных городов мира" для 11 класса.

Проект по геометрии:

Тема: Тела вращения.

Использование тел вращения как элементов в архитектуре города Волгограда и других крупных городов мира.

МАОУ Светлоярской СШ № 2 им. Ф. Ф. Плужникова

Киселева Татьяна Владимировна

Основные этапы исследовательской работы: Определение темы проекта. Определение цели проекта. Определение задач проекта. План выполнения проекта. Сбор информации.

Основные этапы исследовательской работы:

Актуальность выбранной темы:

  • Я считаю, что данная тема проекта актуальна, потому что она, в первую очередь, расширяет интересы в области геометрии. Затем позволяет нам узнать о том, что геометрические фигуры встречаются и окружают нас в нашей повседневной жизни. Также многие архитекторы создают проекты будущих сооружений с использованием форм тел вращения.

Цель исследовательской работы:

Изучить понятие тела вращения.

Изучить какие тела вращения существуют.

Исследовать архитектуру крупных городов мира и найти в ней элементы тел вращения.

Задачи исследовательской работы: Узнать о том, как появились тела вращения. Использование комбинации тел вращения в архитектуре.

Задачи исследовательской работы:

Тела вращения – это…

Какие существуют тела вращения?

Цилиндр: Цилиндр — геометрическое тело, ограниченное цилиндрической поверхностью и двумя параллельными плоскостями, пересекающими её. Цилиндрическая поверхность — поверхность, получаемая таким поступательным движением прямой (образующей) в пространстве, что выделенная точка образующей движется вдоль плоской кривой (направляющей). Часть поверхности цилиндра, ограниченная цилиндрической поверхностью, называется боковой поверхностью цилиндра. Другая часть, ограниченная параллельными плоскостями - это основания цилиндра. Таким образом, граница основания будет по форме совпадать с направляющей.

  • Цилиндр — геометрическое тело, ограниченное цилиндрической поверхностью и двумя параллельными плоскостями, пересекающими её.
  • Цилиндрическая поверхность — поверхность, получаемая таким поступательным движением прямой (образующей) в пространстве, что выделенная точка образующей движется вдоль плоской кривой (направляющей). Часть поверхности цилиндра, ограниченная цилиндрической поверхностью, называется боковой поверхностью цилиндра. Другая часть, ограниченная параллельными плоскостями - это основания цилиндра. Таким образом, граница основания будет по форме совпадать с направляющей.

Архитектурные сооружения города Волгограда

Зал Воинской Славы.

Зал Воинской Славы.

Речной вокзал.

Вечный огонь.

Казанский кафедральный собор.

Казанский кафедральный собор.

Строительство стадиона. (Чемпионат мира по футболу 2018 год)

Строительство стадиона. (Чемпионат мира по футболу 2018 год)

Сфера в виде земного шара. (Городская скульптура)

Сфера в виде земного шара. (Городская скульптура)

Другие архитектурные сооружения…

Другие архитектурные сооружения…

Дом Мельникова (Дом-мастерская архитектора Константина Степановича Мельникова)

Дом Мельникова (Дом-мастерская архитектора Константина Степановича Мельникова)

Штаб-квартира BMW

Штаб-квартира BMW

Gate Tower Building

Gate Tower Building

Парфенон

Шуховская башня (Шуховская телебашня, Шаболовская телевизионная башня, Радиобашня Шухова)

Шуховская башня (Шуховская телебашня, Шаболовская телевизионная башня, Радиобашня Шухова)

Диснейленд

Атомиум

Результаты: Я изучила, что же такое тела вращения. Изучила их понятия и определения. Узнала, какие существуют тела вращения. Тщательно исследовала архитектуру многих архитектурных сооружений.

Математика (геометрия) для творческого труда архитектора издавна признается чем-то очень важным, необходимым и плодотворным. И все же архитектурная наука так до сих пор и не разработала должным образом этот, можно сказать, кардинальный вопрос теории. Речь идет не только о ремесленном или техническом вооружении зодчего, о реализации идеи в проекте и сооружении, но и о творческом процессе поиска, о "формах" самой идеи, о "формах" художественного мышления.

На языке архитектуры, можно сказать, что геометрия – это грандиозное мысленное сооружение, которое в свернутом, понятийном, символьном виде моделирует окружающий нас мир и происходящие в нем явления. Я пронаблюдала, как геометрия помогает добиться прочности, удобства, красоты архитектурных сооружений.

Выводы: Я считаю, что я справилась с поставленными задачами и целями, которые были поставлены в начале моего проекта. А) Я изучила всю ту информацию, которая мне была необходима, интересна. Б) Мне было интересно узнать, что лежит в основе архитектурных сооружений, некоторые из которых я посещала в настоящей жизни.

Я считаю, что я справилась с поставленными задачами и целями, которые были поставлены в начале моего проекта.

А) Я изучила всю ту информацию, которая мне была необходима, интересна.

Б) Мне было интересно узнать, что лежит в основе архитектурных сооружений, некоторые из которых я посещала в настоящей жизни.

Тела вращения — это объёмные тела, возникающие при вращении плоской геометрической фигуры, ограниченной кривой, вокруг оси, лежащей в той же плоскости. Шар — образован полукругом, вращающимся вокруг диаметра разреза.

Содержание:

Понятие о поверхностях и телах вращения

Если многоугольник ABCDE вращается вокруг прямой АВ (рис. 2.257), то каждая его точка, не принадлежащая прямой АВ, описывает окружность с центром на этой прямой. Весь многоугольник ABCDE при этом описывает некоторое тело вращения (рис. 2.258); прямая АВ — ось этого тела.

Тела вращения

Плоскость, проходящая через ось тела вращения, является его плоскостью симметрии. Таких плоскостей каждое тело вращения имеет бесконечно много.

Любая плоскость, проходящая через ось тела вращения, пересекает это тело. Полученное сечение называют осевым сечением. В частности, осевое сечение тела вращения может состоять из двух изолированных друг от друга плоских фигур, симметричных относительно оси (рис. 2.259). Все осевые сечения тела вращения равны.

Цилиндр

Можно дать определение цилиндра.

Определение. Цилиндром (точнее, круговым цилиндром) называют тело, которое состоит из двух кругов, совмещаемых параллельным переносом, и всех отрезков, соединяющих соответствующие точки этих кругов. Круги называют основаниями цилиндра, а отрезки, соединяющие соответствующие точки окружностей кругов — образующими цилиндра (рис. 2.260, 2.261).

Можно доказать, что основания цилиндра равны и лежат в параллельных плоскостях, что у цилиндра образующие параллельны и равны. Поверхность цилиндра состоит из оснований и боковой поверхности. Боковая поверхность составлена из образующих.

Тела вращения

Определение. Цилиндр называют прямым, если его образующие перпендикулярны плоскостям оснований.

На рисунке 2.261 изображен наклонный цилиндр, а на рис. 2.260 — прямой. В школьном курсе, как правило, рассматривают только прямые цилиндры, называя их для краткости просто цилиндрами.

Цилиндр можно рассматривать как тело, полученное при вращении прямоугольника вокруг одной из его сторон как оси (рис. 2.262).

Радиусом цилиндра называют радиус его основания. Высотой цилиндра называют расстояние между плоскостями оснований. Осью цилиндра называют прямую, проходящую через центры оснований. Ось цилиндра параллельна образующим.

Сечение цилиндра плоскостью, проходящей через ось цилиндра, называют осевым сечением цилиндра (рис. 2.263). Именно через такое сечение обозначают цилиндр. Плоскость, проходящая через образующую прямого цилиндра и перпендикулярная осевому сечению, проведенному через эту образующую, называется касательной плоскостью цилиндра (рис. 2.264).

Тела вращения

Плоскость, перпендикулярная оси цилиндра, пересекает его боковую поверхность по окружности, равной окружности основания.

На рисунке 2.265 изображено сечение цилиндра плоскостью, параллельной его оси. Оно представляет собой прямоугольник.

Если цилиндр с радиусом основания разрезать по образующей (рис. 2.266) и развернуть на плоскости, получится прямоугольник, стороны которого — спрямленная окружность основания и образующая — развертка боковой поверхности цилиндра. Чтобы получить развертку полной поверхности, надо присоединить два круга — основания цилиндра (рис. 2.267).

Тела вращения

Призма, вписанная в цилиндр и описанная около него

При решении геометрических задач часто приходится рассматривать комбинации многогранников и цилиндров, в частности, призм, вписанных в цилиндр и описанных около цилиндра.

Определение. Призмой, вписанной в цилиндр, называют такую призму, основания которой — равные многоугольники, вписанные в основания цилиндра. Ее боковые ребра являются образующими цилиндра (рис. 2.268).

Определение. Призму называют описанной около цилиндра, если ее основания — равные многоугольники, описанные около основания цилиндра. Плоскости ее граней касаются боковой поверхности цилиндра (рис. 2.269).

Тела вращения

Пример:

В цилиндр вписана правильная шестиугольная призма. Найдите угол между диагональю ее боковой грани и осью цилиндра, если радиус основания равен высоте цилиндра.

Решение:

Из условия задачи имеем (рис. 2.270):

1. В цилиндр вписана правильная шестиугольная призма.

Тела вращения

2. Радиус основания цилиндра равен высоте призмы

Тела вращения

Тела вращения

3. Требуется найти угол между

Тела вращения

4. (1, свойства правильного шестиугольника, вписанного в окружность).

Тела вращения

5. — квадрат (1, 4, определение квадрата).

Надо найти угол между Как это сделать? Лучше всего рассмотреть осевое сечение призмы, изображенное на рисунке 2.271. Задача сводится к нахождению угла .

Тела вращения

6. = 45° (найдите самостоятельно).

Конус

Определение. Конусом (точнее, круговым конусом) называют тело, которое состоит из круга — основания конуса, точки, не лежащей в плоскости этого круга, — вершины конуса и всех отрезков, соединяющих вершину конуса с точками основания. Отрезки, соединяющие вершину конуса с точками окружности основания, называют образующими конуса (рис. 2.272).

Тела вращения

Поверхность конуса состоит из основания и боковой поверхности.

Определение. Конус называется прямым, если прямая, соединяющая вершину конуса с центром основания, перпендикулярна плоскости основания (рис. 2.272).

На рисунке 2.273 изображен наклонный конус, в дальнейшем будет рассматриваться только прямой конус, называемый для краткости просто конусом.

Прямой круговой конус можно рассматривать как тело, полученное при вращении прямоугольного треугольника вокруг его катета как оси (рис. 2.274).

Определение. Высотой конуса называют перпендикуляр, опущенный из его вершины на плоскость основания.

У прямого конуса основание высоты совпадает с центром основания (рис. 2.272). Осью прямого конуса называется прямая, содержащая его высоту. У наклонного конуса основание высоты может не совпадать с центром круга, лежащего в основания конуса (рис. 2.273).

Если конус РАВ с радиусом основания и образующей (рис. 2.275) разрезать по образующей РВ и развернуть на плоскости, то получим развертку.

Тела вращения

Тела вращения

Развертка конуса будет состоять из сектора ВРАВ и круга (основания) диаметра

Сечение конуса плоскостью, проходящей через его ось, называют осевым сечением. Плоскость, проходящая через образующую конуса и перпендикулярная осевому сечению, проведенному через эту образующую, называется касательной плоскостью конуса (рис. 2.276).

Плоскость, перпендикулярная оси конуса, пересекает конус по кругу, а боковую поверхность — по окружности с центром на оси конуса.

Тела вращения

Плоскость, перпендикулярная оси конуса, отсекает от него меньший конус. Оставшуюся часть называют усеченным конусом (рис. 2.277).

Усеченный конус можно получить и как тело вращения.

Определение. Усеченным конусом называют тело вращения, образованное вращением прямоугольной трапеции около боковой стороны, перпендикулярной основаниям.

Круги О и — его основания (рис. 2.277), его образующие равны между собой, прямая — ось, отрезок — высота. Его осевое сечение — равнобедренная трапеция.

Пример:

Конус пересечен плоскостью, параллельной основанию, на расстоянии d от вершины. Найдите площадь сечения, если радиус основания конуса R, а высота Н.

Решение:

Из условия задачи имеем:

1. Конус с вершиной S.

Тела вращения

2.

4. OA = R. (рис. 2.278)

Тела вращения

5. Плоскость пересекает конус и параллельна основанию.

6. Найдите площадь сечения конуса.

Тела вращения

7. Сечение конуса получается из основания конуса преобразованием гомотетии относительно вершины конуса с коэффициентом гомотетии (1, 2, 3, 4, 5, определение гомотетии).

Тела вращения

8. Радиус круга в сечении (7).

Тела вращения

9. Площадь сечения (8, теорема о площади круга).

Пирамида, вписанная в конус и описанная около него

Определение. Пирамидой, вписанной в конус, называют такую пирамиду, основание которой есть многоугольник, вписанный в окружность основания конуса, а вершиной является вершина конуса. Боковые ребра пирамиды, вписанной в конус, являются образующими конуса (рис. 2.279).

Тела вращения
Тела вращения

Определение. Пирамиду называют описанной около конуса, а конус — вписанным в пирамиду, если ее основанием является многоугольник, описанной около основания конуса, а вершина совпадает с вершиной конуса. Плоскости боковых граней описанной пирамиды являются касательными плоскостями конуса (рис. 2.280).

Определение. Шаром называют тело, которое состоит из всех точек пространства, находящихся на расстоянии, не большем данного, от данной точки. Эту точку называют центром шара, а данное расстояние — радиусом шара (рис. 2.281).

Тела вращения

Границу шара называют шаровой поверхностью или сферой. На рисунке 2.281 точки А, В и D принадлежат сфере, а, например, точка М ей не принадлежит. Таким образом, точками сферы являются все точки шара, которые удалены от центра на расстояние, равное радиусу. Любой отрезок, соединяющий центр шара с точкой шаровой поверхности, также называют радиусом.

Отрезок, соединяющий две точки шаровой поверхности и проходящий через центр шара, называют диаметром. Концы любого диаметра называют диаметрально противоположными точками шара.

Шар так же, как цилиндр и конус, является телом вращения. Он получается при вращении полукруга вокруг его диаметра, как оси (рис. 2.282).

Теорема 62. Всякое сечение шара плоскостью есть круг. Центр этого круга есть основание перпендикуляра, опущенного из центра шара на секущую плоскость.

Если шар с центром О и радиусом R пересечен плоскостью , то в сечении по теореме 62 получается круг радиуса с центром К (рис. 2.283).

Тела вращения

Радиус сечения шара плоскостью можно вычислить по формуле

Тела вращения

Из формулы видно, что плоскости, равноудаленные от центра, пересекают шар по равным кругам. Радиус сечения шара тем больше, чем ближе секущая плоскость к центру шара, т. е. чем меньше расстояние ОК. Наибольший радиус имеет сечение плоскостью, проходящей через центр шара. Радиус этого круга равен радиусу шара.

Плоскость, проходящую через центр шара, называют диаметральной плоскостью. Сечение шара диаметральной плоскостью называют большим кругом, а сечение сферы — большой окружностью.

Теорема 63. Любая диаметральная плоскость шара является его плоскостью симметрии. Центр шара является его центром симметрии.

Плоскость, проходящую через точку А шаровой поверхности и перпендикулярную радиусу, проведенному в точку А, называют касательной плоскостью. Точку А называют точкой касания (рис. 2.284).

Теорема 64. Касательная плоскость имеет с шаром только одну общую точку — точку касания.

Прямую, проходящую через точку А шаровой поверхности перпендикулярно к радиусу, проведенному в эту точку, называют касательной (рис. 2.285).

Тела вращения

Теорема 65. Через любую точку шаровой поверхности проходит бесконечно много касательных, причем все они лежат в касательной плоскости шара.

Пример:

Через середину радиуса шара проведена перпендикулярная радиусу плоскость. Как относится площадь полученного сечения к площади большого круга?

Решение:

Из условия задачи имеем:

1. Шар с центром О и радиусом R, ОС = OA = R.

Тела вращения

2. ОВ = ВС = .

3. СО перпендикулярен плоскости окружности с центром в точке В.

4. Найдите отношение площади круга с центром в точке В к площади большого круга.

Чтобы решить задачу, надо знать радиус получающегося в сечении круга с центром в точке В. Как его найти?

Тела вращения

5. — прямоугольный (3, определение перпендикуляра к плоскости).

Тела вращения

6. Если радиус шара R, то радиус круга в сечении будет

Тела вращения

7. Отношение площади этого круга к площади большого круга равно (1, 2, 5, теорема Пифагора).

Части шара и сферы

В геометрии существуют специальные названия частей сферы и шара, которые получаются при разбиении этих фигур на части отрезками, прямыми или плоскостями.

Определение. Часть шара, отсекаемую плоскостью, называют шаровым сегментом.

Шаровой сегмент ограничен: 1) частью сферы, которую называют сегментной поверхностью; 2) кругом, который называют основанием шарового сегмента.

Тела вращения

На рис. 2.287 плоскость , проходящая через точку В, отсекает от шара два шаровых сегмента.

Определение. Сферическим сегментом называют часть сферы, отсекаемую плоскостью.

Окружность, по которой плоскость пересекает сферу, называют основанием сферического сегмента.

Высотой шарового сегмента и сегментной поверхности называют отрезок радиуса, перпендикулярного к основанию сегмента. На рисунке 2.287 верхний сегмент имеет высоту АВ.

Если пересечь шар двумя параллельными плоскостями, тогда шар (его граничная сфера) разделится на три части, две из них — шаровые (сферические) сегменты.

Определение. Часть шара, заключенную между двумя пересекающими его параллельными плоскостями, называют шаровым слоем.

Тела вращения

На рисунке 2.288 две параллельные плоскости, проходящие через точки СВ, отсекают от шара шаровой слой.

Определение. Сферическим поясом называют часть сферы, заключенную между двумя ее параллельными сечениями.

Поверхность шарового слоя состоит из двух кругов, называемых основаниями шарового слоя, и сферического пояса соответственно.

Высотой шарового слоя называют перпендикуляр, проведенный из точки одного основания к плоскости другого; чаще всего берут за высоту отрезок диаметра сферы, перпендикулярного основаниям, с концами на них. Высотой сферического пояса называют высоту соответствующего шарового слоя. На рисунке 2.288 высотой шарового слоя является отрезок ВС.

Сферический сегмент и сферический пояс можно рассматривать как поверхности, образованные вращением некоторых дуг окружности вокруг прямой АВ (рис. 2.288).

Шаровой сектор — это часть шара, получаемая не простым сечением шара плоскостью (или плоскостями), а как фигура, образованная при вращении соответствующего кругового сектора (рис. 2.289).

Тела вращения

Определение. Шаровым сектором называют фигуру, полученную при вращении кругового сектора с углом, меньшим 90°, вокруг прямой, содержащей один из ограничивающих круговой сектор радиусов.

Шаровой сектор состоит из шарового сегмента и конуса. На рисунке 2.290 изображен круговой сектор СО А (О — центр данного круга). Вращая круговой сектор СО А вокруг радиуса АО, получим шаровой сектор с центром в точке О (рис. 2.290). Полученный шаровой сектор состоит из шарового сегмента высотой Н и конуса с вершиной в точке О и высотой R - Н.

Эта лекция взята со страницы полного курса лекций по изучению предмета "Математика":

Читайте также: