球與其他幾何體的切接問(wèn)題,是近幾年高考的熱點(diǎn),這種題目幾乎在各省高考試題中都有涉及,主要考查空間想象能力和邏輯思維能力.
“切”“接”問(wèn)題的處理規(guī)律
(1)“切”的處理
解決與球有關(guān)的內(nèi)切問(wèn)題主要是指球內(nèi)切多面體與旋轉(zhuǎn)體,解答時(shí)首先要找準(zhǔn)切點(diǎn),通過(guò)作截面來(lái)解決.如果內(nèi)切的是多面體,則作截面時(shí)主要抓住多面體過(guò)球心的對(duì)角面來(lái)作.
(2)“接”的處理
把一個(gè)多面體的幾個(gè)頂點(diǎn)放在球面上即為球的外接問(wèn)題.解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是抓住外接的特點(diǎn),即球心到多面體的頂點(diǎn)的距離等于球的半徑.
下面就近幾年高考題對(duì)球與其他幾何體的切接作深入的探究,從而使學(xué)生掌握高考命題的趨勢(shì)和高考的出題思路.
1.由球的定義確定球心
若一個(gè)多面體的各頂點(diǎn)都在一個(gè)球的球面上,則稱(chēng)這個(gè)多面體是這個(gè)球的內(nèi)接多面體,這個(gè)球是這個(gè)多面體的外接球.也就是說(shuō)如果一個(gè)定點(diǎn)到一個(gè)簡(jiǎn)單多面體的所有頂點(diǎn)的距離都相等,那么這個(gè)定點(diǎn)就是該簡(jiǎn)單多面體外接球的球心.
①長(zhǎng)方體或正方體的外接球的球心是其體對(duì)角線(xiàn)的中點(diǎn);
②正三棱柱的外接球的球心是上、下底面中心連線(xiàn)的中點(diǎn);
③直三棱柱的外接球的球心是上、下底面三角形外心連線(xiàn)的中點(diǎn);
④正棱錐的外接球的球心在其高上,具體位置可通過(guò)建立直角三角形運(yùn)用勾股定理計(jì)算得到;
⑤若棱錐的頂點(diǎn)可構(gòu)成共斜邊的直角三角形,則公共斜邊的中點(diǎn)就是其外接球的球心.

2.構(gòu)造長(zhǎng)方體或正方體確定球心
①正四面體、三條側(cè)棱兩兩垂直的正三棱錐、四個(gè)面都是直角三角形的三棱錐,可將三棱錐補(bǔ)成長(zhǎng)方體或正方體;
②同一個(gè)頂點(diǎn)上的三條棱兩兩垂直的四面體、相對(duì)的棱相等的三棱錐,可將三棱錐補(bǔ)成長(zhǎng)方體或正方體;
③若已知棱錐含有線(xiàn)面垂直關(guān)系,則可將棱錐補(bǔ)成長(zhǎng)方體或正方體;
④若三棱錐的三個(gè)側(cè)面兩兩垂直,則可將三棱錐補(bǔ)成長(zhǎng)方體或正方體.

3.由球的性質(zhì)確定球心

本題運(yùn)用公式 R ^2=r^2+d^2 (r 為三棱錐底面外接圓的半徑,R 為三棱錐外接球的半徑,d 為球心到三棱錐底面中心的距離)求球的半徑,該公式是求球的半徑的常用公式.本題的思路是探求正棱錐外接球半徑的通法,該方法的實(shí)質(zhì)是通過(guò)尋找外接球的一個(gè)軸截面,把立體幾何問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平面幾何問(wèn)題來(lái)研究.
