11 класс. Геометрия. Объемы тел.

11 класс. Геометрия. Объемы тел.

Шаровым сектором называется тело, которое получается при вращении кругового сектора, с углом меньшим 90 градусов , вокруг прямой, ....

Комментарии преподавателя

Задача 1 (вычисление объёма шарового сектора)

Найти объём шарового сектора, если известен радиус шара – 75 см, и радиус окружности, лежащей в основании соответствующего шарового сегмента – 60 см (рис. 1).

Рис. 1. Иллюстрация к задаче

Дано: r = 60 см; R = 75 см

Найти: 

Решение:

1. Введём обозначения:

 – радиус основания сегмента

 – радиус шара

 – высота шарового сегмента

2. Для того чтобы вычислить объём шарового сектора, необходимо знать радиус шара (он нам известен) и высоту сегмента .

Рассмотрим прямоугольный треугольник . В нём OM – радиус шара,  – радиус окружности, а  можем найти по теореме Пифагора:

 

 см

3. Найдём высоту сегмента H:

 

 см

4. Подставим в формулу объёма шарового сектора известные величины:

 

  

Ответ:  

Задача 2 (определение объёма шарового сегмента)

Высота шарового сегмента составляет 0,1 диаметра шара. Определить, какую часть объёма шара составляет объём шарового сегмента.

Дано: 

Найти: 

Решение:

1. Так как высота H шарового сегмента – это  диаметра шара, то:

, где R – радиус шарового сегмента

2. Найдём объём шарового сегмента:

 

 

3. Найдём отношение объёма сегмента к объёму шара, то есть узнаем, какую часть объёма шара составляет объём шарового сегмента.

Объём сегмента:

 

Объём шара:

 

Отношение объёма сегмента к объёму шара:

  

Ответ: объём шарового сегмента составляет  объёма шара.

 

Задача 3 (определение объёма шарового сегмента)

В шаре проведена плоскость, которая перпендикулярна диаметру и делит диаметр на два отрезка длиной 6 см и 12 см. Найти объёмы частей, на которые делит плоскость шар.

Рис. 2. Иллюстрация к задаче

Дано:  см;  см

Найти:

Решение:

На рисунке 2 изображено осевое сечение шара (окружность) и плоскости (DC), AB – диаметр шара.

1. Диаметр шара равен:

 

 см

Следовательно, радиус шара:

 

 см

2. Плоскость разделила шар на два сегмента, найдём объём меньшего с высотой  см. Для этого подставим значение высоты сегмента и радиуса шара в формулу объёма шарового сегмента:

 

 

3. Объём второго сегмента можно аналогично найти по формуле объёма шарового сегмента или как разность объёма шара и объёма сегмента с высотой  см.

 

Объём шара:

 

 

Ответ:   .

Разветвление: задача 4

В III веке до нашей эры жил великий учёный своих дней – Архимед. Он сделал множество открытий, но, согласно легенде, больше всего он гордился тем, что получил соотношение между объёмом цилиндра и объёмом вписанного в этот цилиндр шара. Согласно этой же легенде, на могиле Архимеда, которая не сохранилась до наших дней, был изображен цилиндр и вписанный в него шар, а также написано соотношение объёмов цилиндра и шара.

В то время это было великое достижение, так как точных формул для нахождения объёмов цилиндра и шара ещё не было.

Найдём это соотношение.

           

Рис. 3. Иллюстрация к задаче

 , где R – радиус цилиндра; r – радиус шара (рис. 3)

где H – высота цилиндра, так как шар можно вписать только в равносторонний цилиндр.

Объём шара:

 

Объём цилиндра:

 

Отношение этих объёмов:

 

 

Отношение площадей этих фигур будет таким же. Докажем это. Площадь шара:

 

Площадь цилиндра

 

Отношение этих площадей:

 

 

 

Разветвление: задача 5

Диаметр шара, равный 12 см, разделён в отношении 1:3:4. Через точки деления проведены две параллельные плоскости. Найти объём шарового слоя, отсечённого этими плоскостями (рис. 4).

Рис. 4. Иллюстрация к задаче

Дано: см; (1:3:4)

Найти: 

Решение:

1. Введём следующие обозначения:

 

Так как диаметр  см делится плоскостями в отношении 1:3:4, то

 

 

2.  

 

 

 

 – высота шарового сегмента

Радиус шара равен половине диаметра, то есть:

 

 

3. Найдём объём шарового слоя. Это будет разность объёма полушара и объёма шарового сегмента.

Объём полушара:

 

Объём шарового сегмента:

 

Объём шарового слоя:

 

 

Ответ:   

Подведение итогов урока

На данном уроке мы разобрали решение нескольких задач по теме «Объём шара и его частей».

ИСТОЧНИК

http://x-uni.com/geometriya/11-klass/video/reshenie-zadach-po-teme-ob-em-shara-i-ego-chastey

http://www.youtube.com/watch?v=kzgro70ZsCI

http://www.youtube.com/watch?v=Tei6x37zqcM

http://www.youtube.com/watch?v=Ai3DO-Ppr54

http://www.youtube.com/watch?v=s8qKqhEqHxc

https://www.youtube.com/watch?v=Ll73wyXzuVw

http://prezentacii.com/uploads/ppt/05-13/obem-shara-i-ego-chastey.rar

http://900igr.net/datas/geometrija/Objom-shara/0003-003-Obem-sharovogo-sektora.jpg

http://mtable.narod.ru/math/vrash/vrash.jpg

http://mypresentation.ru/documents/a7548ea4ce0e9520bb410ab789dcdbab/img4.jpg

http://interneturok.ru/ru/school/geometry/11-klass/povtorenie/kruglye-tela-sfera?seconds=0&chapter_id=865

 

Файлы