球与其他几何体的切接问题,是近几年高考的热点,这种题目几乎在各省高考试题中都有涉及,主要考查空间想象能力和逻辑思维能力.
“切”“接”问题的处理规律(1)“切”的处理
解决与球有关的内切问题主要是指球内切多面体与旋转体,解答时首先要找准切点,通过作截面来解决.如果内切的是多面体,则作截面时主要抓住多面体过球心的对角面来作.
(2)“接”的处理
把一个多面体的几个顶点放在球面上即为球的外接问题.解决这类问题的关键是抓住外接的特点,即球心到多面体的顶点的距离等于球的半径.
下面就近几年高考题对球与其他几何体的切接作深入的探究,从而使学生掌握高考命题的趋势和高考的出题思路.1.由球的定义确定球心
若一个多面体的各顶点都在一个球的球面上,则称这个多面体是这个球的内接多面体,这个球是这个多面体的外接球.也就是说如果一个定点到一个简单多面体的所有顶点的距离都相等,那么这个定点就是该简单多面体外接球的球心.
①长方体或正方体的外接球的球心是其体对角线的中点;
②正三棱柱的外接球的球心是上、下底面中心连线的中点;
③直三棱柱的外接球的球心是上、下底面三角形外心连线的中点;
④正棱锥的外接球的球心在其高上,具体位置可通过建立直角三角形运用勾股定理计算得到;
⑤若棱锥的顶点可构成共斜边的直角三角形,则公共斜边的中点就是其外接球的球心.
2.构造长方体或正方体确定球心
①正四面体、三条侧棱两两垂直的正三棱锥、四个面都是直角三角形的三棱锥,可将三棱锥补成长方体或正方体;
②同一个顶点上的三条棱两两垂直的四面体、相对的棱相等的三棱锥,可将三棱锥补成长方体或正方体;
③若已知棱锥含有线面垂直关系,则可将棱锥补成长方体或正方体;
④若三棱锥的三个侧面两两垂直,则可将三棱锥补成长方体或正方体.
3.由球的性质确定球心
本题运用公式 R ^2=r^2+d^2 (r 为三棱锥底面外接圆的半径,R 为三棱锥外接球的半径,d 为球心到三棱锥底面中心的距离)求球的半径,该公式是求球的半径的常用公式.本题的思路是探求正棱锥外接球半径的通法,该方法的实质是通过寻找外接球的一个轴截面,把立体几何问题转化为平面几何问题来研究.