立体图形中的距离最短问题

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1、立体图形中的距离最短问题根据新课程标准，培养学生的空间观念主要表现在：“能由实物的形状想像出几何图形，由几何图形想像出实物的形状，进行几何体与其三视图、展开图之间的转化；能根据条件做出立体模型或画出图形；……”。空间图形的建立需要有一个循序渐进的过程，从小学到初中，再到高中，渐渐加强，作为一个初、高中的知识衔接模块，让学生在初中阶段能理解空间图形，特别是空间图形的展开图，夯实基础，显得尤为重要。立体图形上点点之间的距离最短问题，通过把立体图形转化为平面图形，然后再运用“两点之间，线段最短”来解决。解决这一类距离最短的问题，可以利用轴对称或平移或旋转等几何图形的变换，把两条或多条线

2、段和最短的问题转化为平面上两点之间的距离最短的问题来解决。一、通过平移来转化1.如图，是一个三级台阶，它的每一级的长、宽和高分别等于5cm，3cm和1cm，A和B是这个台阶的两个相对的端点，A点上有一只蚂蚁，想到B点去吃可口的食物.请你想一想，这只蚂蚁从A点出发，沿着台阶面爬到B点，最短线路是多少？析：展开图如图所示，AB==13cm二、通过旋转来转化2.有一圆柱形油罐，已知油罐周长是12m，高AB是5m，要从点A处开始绕油罐一周建造梯子，正好到达A点的正上方B处，问梯子最短有多长？析：展开图如图所示，AB==13cm3.有一圆柱体如图，高4cm，底面半径5cm，A处有一蚂蚁，若

3、蚂蚁欲爬行到C处，求蚂蚁爬行的最短距离。AB=4，BC为底面周长的一半即BC=5πAC===4.葛藤是一种刁钻的植物，它的腰杆不硬，为了争夺雨露阳光，常常绕着树干盘旋而上，它还有一手绝招，就是它绕树盘升的路线总是沿最短路线--螺旋前进的，难道植物也懂数学？通过阅读以上信息，解决下列问题：（1）如果树干的周长（即图中圆柱体的底面周长）为30cm，绕一圈升高（即圆柱的高）40cm，则它爬行一圈的路程是多少？（2）如果树干的周长为80cm，绕一圈爬行100cm，它爬行10圈到达树顶，则树干高多少？（1）如图，⊙O的周长为30cm，即AC=30cm，高是40cm，则BC=40cm，由勾股

4、定理得AB=50cm．故爬行一圈的路程是50cm；（2）⊙O的周长为80cm，即AC=80cm，绕一圈爬行100cm，则AB=100cm，高BC=60cm．∴树干高=60×10=600cm=6m．故树干高6m5.已知O为圆锥顶点，OA、OB为圆锥的母线，C为OB中点，一只小蚂蚁从点C开始沿圆锥侧面爬行到点A，另一只小蚂蚁绕着圆锥侧面爬行到点B，它们所爬行的最短路线的痕迹如右图所示．若沿OA剪开，则得到的圆锥侧面展开图为（）A.B.C.D.要求蚂蚁爬行的最短距离，需将圆锥的侧面展开，进而根据“两点之间线段最短”得出结果，再利用做对称点作出另一只小蚂蚁绕着圆锥侧面爬行到点B，它们所爬

5、行的最短路线．故选C6.如图，一直圆锥的母线长为QA=8，底面圆的半径r=2，若一只小蚂蚁从A点出发，绕圆锥的侧面爬行一周后又回到A点，则蚂蚁爬行的最短路线长是______（结果保留根式）。 设圆锥的展开图扇形QAA’的中心角∠AQA’的度数为n，则2×2×π=，解得：n=90° 即∠AQA’=90°在Rt△AQA’中，根据勾股定理， AA’=错误！未定义书签。7.如图，圆锥的主视图是等边三角形，圆锥的底面半径为2cm，假若点B有一蚂蚁只能沿圆锥的表面爬行，它要想吃到母线AC的中点P处的食物，那么它爬行的最短路程是多少？设圆锥的展开图的圆心角为n，则.2×2×π=，解得：n=18

6、0° 即∠CQC’=180°在展开图中，BA⊥CC’，BA=4，AP=2，由勾股定理得，BP==根据圆锥的主视图是等边三角形可知，展开图是半径是4的半圆．点B是半圆的一个端点，而点P是平分半圆的半径的中点，根据勾股定理就可求出两点B和P在展开图中的距离，就是这只蚂蚁爬行的最短距离．圆锥的展开图的圆心角=.主视图是等边三角形的圆锥的展开图的圆心角是180°.本题主要考查了圆锥的侧面展开图的计算，正确判断蚂蚁爬行的路线，把曲面的问题转化为平面的问题是解题的关键.8.已知，圆锥底面半径为10cm，高为10cm，（1） 求圆锥的表面积；（2）  若一只蚂蚁从底面一点A出发绕圆锥一周回到S

7、A上一点M处，且SM=3AM，求它所走的最短距离。利用底面半径、高及母线组成的直角三角形构造勾股定理求出母线长，进而借助扇形面积公式求出表面积；蚂蚁在圆锥表面上行走一圈，而圆锥侧面展开后为扇形，故可在展开图（扇形）上求点A’到M的最短距离（即A’M的长）。解析：（1）圆锥的母线长SA==40，圆锥侧面展开图扇形的弧长l=2π×OA=20π(cm)，∴S侧=×SA=400π(cm2)，S底=π×OA2=100(cm2)，∴S表=S底+S侧=500π(cm2) 。（2）沿母线SA将圆