2020-2021人教版數(shù)學2學案：第1章 1.2 1.2.3空間幾何體的直觀圖含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學年人教A版數(shù)學必修2學案：第1章1.21.2.3空間幾何體的直觀圖含解析1。學習目標核心素養(yǎng)1。了解“斜二測畫法”的概念并掌握斜二測畫法的步驟．（重點)2．會用斜二測畫法畫出一些簡單平面圖形和立體圖形的直觀圖．(難點）3．強化三視圖、直觀圖、原空間幾何體形狀之間的相互轉(zhuǎn)換．（易錯、易混點)通過學習空間幾何體直觀圖的畫法,培養(yǎng)直觀想象、邏輯推理、數(shù)學運算的數(shù)學核心素養(yǎng)．1．斜二測畫法我們常用斜二測畫法畫空間圖形及水平放置的平面多邊形的直觀圖．斜二測畫法是一種特殊的平行投影畫法．2．平面圖形直觀圖的畫法及要求思考：相等的角在直觀圖中還相等嗎？[提示］不一定．例如正方形的直觀圖為平行四邊形．3．空間幾何體直觀圖的畫法(1）與平面圖形的直觀圖畫法相比多了一個z軸，直觀圖中與之對應的是z′軸；(2）平面x′O′y′表示水平平面，平面y′O′z′和x′O′z′表示豎直平面；(3）已知圖形中平行于z軸(或在z軸上）的線段，在其直觀圖中平行性和長度都不變．（4)成圖：去掉輔助線，將被遮擋的部分改為虛線．思考：空間幾何體的直觀圖唯一嗎?[提示]不唯一．作直觀圖時，由于選軸的不同，畫出的直觀圖也不同．1．長方形的直觀圖可能為下圖中的哪一個(）A.①② B．①②③C.②⑤ D．③④⑤C[由斜二測畫法知，平行線依然平行，但是直角不再是直角，所以②⑤正確．］2．梯形的直觀圖是(）A.梯形 B．矩形C.三角形 D．任意四邊形A［斜二測畫法中平行性保持不變,故梯形的直觀圖仍是梯形．]3．水平放置的△ABC的斜二測直觀圖如圖所示，已知A′C′＝3，B′C′＝2，則AB邊上的中線的長度為________．eq\f(5,2）［根據(jù)斜二測畫法可知，△ABC為直角三角形，且AC＝3，BC＝2B′C′＝4.∴AB＝eq\r（32＋42）＝5.故AB邊上的中線的長度為eq\f(5，2)。］平面圖形的直觀圖【例1】(1)如圖所示，一個水平放置的正方形ABCD,它在直角坐標系xOy中，點B的坐標為（2，2），則在用斜二測畫法畫出的正方形的直觀圖A′B′C′D′中，頂點B′到x′軸的距離為________．eq\f(\r（2）,2)［正方形的直觀圖A′B′C′D′如圖：因為O′A′＝B′C′＝1，∠B′C′x′＝45°，所以頂點B′到x′軸的距離為1×sin45°＝eq\f（\r(2），2）.](2）用斜二測畫法畫出圖中五邊形ABCDE的直觀圖．［解］畫法：①在下圖①中作AG⊥x軸于G，作DH⊥x軸于H.②在圖②中畫相應的x′軸與y′軸，兩軸相交于點O′，使∠x′O′y′＝45°.③在圖②中的x′軸上取O′B′＝OB,O′G′＝OG，O′C′＝OC,O′H′＝OH，y′軸上取O′E′＝eq\f(1,2）OE，分別過G′和H′作y′軸的平行線，并在相應的平行線上取G′A′＝eq\f（1，2）GA，H′D′＝eq\f(1，2）HD;④連接A′B′,A′E′,E′D′，D′C′,并擦去輔助線G′A′,H′D′,x′軸與y′軸，便得到水平放置的正五邊形ABCDE的直觀圖A′B′C′D′E′(如圖③）。①②③畫平面圖形的直觀圖的技巧:（1）在畫水平放置的平面圖形的直觀圖時，選取恰當?shù)淖鴺讼凳顷P鍵，一般要使得平面多邊形盡可能多的頂點在坐標軸上，以便于畫點．（2）畫平面圖形的直觀圖，首先畫與坐標軸平行的線段(平行性不變),與坐標軸不平行的線段通過與坐標軸平行的線段確定它的兩個端點,然后連接成線段．eq\a\vs4\al（［跟進訓練］）1．畫水平放置的直角梯形的直觀圖，如圖所示．[解](1）在已知的直角梯形OBCD中，以底邊OB所在直線為x軸，垂直于OB的腰OD所在直線為y軸建立平面直角坐標系．畫相應的x′軸和y′軸，使∠x′O′y′＝45°，如圖①②所示．（2)在x′軸上截取O′B′＝OB，在y′軸上截取O′D′＝eq\f（1,2）OD，過點D′作x′軸的平行線l，在l上沿x′軸正方向取點C′使得D′C′＝DC。連接B′C′,如圖②。(3）擦去輔助線，所得四邊形O′B′C′D′就是直角梯形OBCD的直觀圖．如圖③.畫空間幾何體的直觀圖【例2】已知某幾何體的三視圖如圖，請畫出它的直觀圖(單位：cm）。[解］畫法:（1）如圖①,畫x軸、y軸、z軸,三軸相交于點O，使∠xOy＝45°,∠xOz＝90°。(2）以O為中點,在x軸上取線段OB＝8cm,在y軸上取線段OA′＝2cm，以OB和OA′為鄰邊作平行四邊形OBB′(3）在z軸上取線段OC＝4cm，過C分別作x軸、y軸的平行線，并在平行線上分別截取CD＝4cm，CC′＝2cm.以CD和CC′為鄰邊作平行四邊形CDD(4)成圖．連接A′C′，BD，B′D′，并加以整理(去掉輔助線，將被遮擋的部分改為虛線），就得到該幾何體的直觀圖(如圖②)。畫空間幾何體時，首先按照斜二測畫法規(guī)則畫出幾何體的底面直觀圖，然后根據(jù)平行于z軸的線段在直觀圖中長度保持不變，畫出幾何體的各側(cè)面，所以畫空間多面體的步驟可簡單總結(jié)為：eq\x(畫軸)→eq\x(畫底面)→eq\x(畫側(cè)棱）→eq\x(成圖)eq\a\vs4\al(［跟進訓練]）2．用斜二測畫法畫長、寬、高分別為4cm，3cm，2cm的長方體ABCD。A′B′C′D′[解］畫法：(1)畫軸．如圖,畫x軸、y軸、z軸，三軸相交于點O，使∠xOy＝45°，∠xOz＝90°.（2)畫底面．以點O為中點,在x軸上取線段MN，使MN＝4cm；在y軸上取線段PQ,使PQ＝eq\f（3，2）cm.分別過點M和N作y軸的平行線,過點P和Q作x軸的平行線，設它們的交點分別為A，B,C，D，四邊形ABCD就是長方體的底面ABCD。（3)畫側(cè)棱．過A，B，C，D各點分別作z軸的平行線，并在這些平行線上分別截取2cm長的線段AA′,BB′，CC′，DD′(4)成圖．順次連接A′，B′，C′,D′，并加以整理(去掉輔助線，將被遮擋的部分改為虛線)，就得到長方體的直觀圖．直觀圖的還原與計算［探究問題］1．如圖,△A′B′C′是水平放置的△ABC斜二測畫法的直觀圖,能否判斷△ABC的形狀？［提示]根據(jù)斜二測畫法規(guī)則知:∠ACB＝90°,故△ABC為直角三角形．2．若探究1中△A′B′C′的A′C′＝6，B′C′＝4,則AB邊的實際長度是多少？［提示］由已知得△ABC中，AC＝6，BC＝8，故AB＝eq\r(AC2＋BC2)＝10.3．如圖所示，△A′B′C′是水平放置的△ABC的直觀圖，則在△ABC的三邊及中線AD中，最長的線段是哪個？[提示]由直觀圖可知△ABC是以∠B為直角的直角三角形，所以斜邊AC最長．【例3】（1)如圖①，Rt△O′A′B′是一個平面圖形的直觀圖，若O′B′＝eq\r（2），則這個平面圖形的面積是（）A。1B．eq\r(2)C．2eq\r（2)D．4eq\r（2）①②(2）如圖②所示，梯形A1B1C1D1是一平面圖形ABCD的直觀圖．若A1D1∥O′y′,A1B1∥C1D1,A1B1＝eq\f（2，3）C1D1＝2，A1D1＝O′D1＝1.試畫出原四邊形，并求原圖形的面積．思路探究：逆用斜二測畫法，還原圖形．先定點，再連線得原圖形，求面積．（1）C[由題圖知，△OAB為直角三角形．∵O′B′＝eq\r（2)，∴A′B′＝eq\r(2），O′A′＝2.∴在原△OAB中，OB＝eq\r（2),OA＝4，∴S△OAB＝eq\f(1,2）×eq\r(2)×4＝2eq\r(2).選C。](2）解：如圖，建立直角坐標系xOy，在x軸上截取OD＝O′D1＝1;OC＝O′C1＝2。在過點D與y軸平行的直線上截取DA＝2D1A1在過點A與x軸平行的直線上截取AB＝A1B1＝2。連接BC，便得到了原圖形（如圖).由作法可知,原四邊形ABCD是直角梯形，上、下底長度分別為AB＝2，CD＝3，直角腰長度為AD＝2。所以面積為S＝eq\f（2＋3，2）×2＝5.1．本例（2）中的條件改為如圖所示的直角梯形，∠ABC＝45°,AB＝AD＝1，DC⊥BC，求原圖形的面積．［解］如圖①，在直觀圖中，過點A作AE⊥BC，垂足為點E，則在Rt△ABE中，AB＝1，∠ABE＝45°,所以BE＝eq\f(\r(2),2)。而四邊形AECD為矩形，AD＝1，所以EC＝AD＝1。所以BC＝BE＋EC＝eq\f(\r（2）,2)＋1.由此可還原原圖形如圖②，是一個直角梯形．①②在原圖形中,A′D′＝1，A′B′＝2,B′C′＝eq\f（\r（2），2)＋1，且A′D′∥B′C′，A′B′⊥B′C′，所以原圖形的面積為S＝eq\f(1,2)(A′D′＋B′C′）·A′B′＝eq\f（1,2）×eq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1(1＋1＋\f（\r（2）,2））)×2＝2＋eq\f（\r（2），2).2．本例(1）若改為“已知△ABC是邊長為a的正三角形,求其直觀圖△A′B′C′的面積”,應如何求？[解]由斜二測畫法規(guī)則可知，直觀圖△A′B′C′一底邊上的高為eq\f(\r(3）,2）a×eq\f(1，2)×eq\f(\r(2）,2)＝eq\f（\r(6),8）a，所以S△A′B′C′＝eq\f(1，2）×a×eq\f（\r（6),8）a＝eq\f（\r（6)，16）a2。3．本例（1）中直觀圖中△O′A′B′的面積與原圖形面積之比是多少？[解］由(1)中直觀圖可得S△O′A′B′＝eq\f(1,2)×eq\r（2)×eq\r(2)＝1，原圖形面積為S△OAB＝2eq\r(2).所以eq\f（S△O′A′B′,S△OAB）＝eq\f(1，2\r（2)）＝eq\f(\r(2),4）.1．直觀圖的還原技巧由直觀圖還原為平面圖的關鍵是找與x′軸、y′軸平行的直線或線段，且平行于x′軸的線段還原時長度不變，平行于y′軸的線段還原時放大為直觀圖中相應線段長的2倍，由此確定圖形的各個頂點，順次連接即可．2．直觀圖與原圖形面積之間的關系若一個平面多邊形的面積為S，其直觀圖的面積為S′，則有S′＝eq\f（\r(2)，4)S或S＝2eq\r(2）S′。利用這一公式可由原圖形面積求其直觀圖面積或由直觀圖面積求原圖形面積．1．斜二測畫法是聯(lián)系直觀圖和原圖形的橋梁，可根據(jù)它們之間的可逆關系尋找它們的聯(lián)系；在求直觀圖的面積時，可根據(jù)斜二測畫法，畫出直觀圖，從而確定其高和底邊等,而求原圖形的面積可把直觀圖還原為原圖形．2．在用斜二測畫法畫直觀圖時,平行線段仍然平行，所畫平行線段之比仍然等于它的真實長度之比，但所畫夾角大小不一定是其真實夾角大?。?．平面多邊形與其直觀圖面積的關系一個平面多邊形的面積為S原，斜二測畫法得到的直觀圖的面積為S直．則S直＝eq\f（\r(2)，4）S原（S原＝2eq\r(2)S直）.1．用斜二測畫法畫水平放置的平面圖形的直觀圖，對其中的線段說法錯誤的是(）A.原來相交的仍相交 B．原來垂直的仍垂直C。原來平行的仍平行 D．原來共點的仍共點B［由斜二測畫法規(guī)則知，B選項錯誤．故選B。]2．利用斜二測畫法畫出邊長為3cm的正方形的直觀圖,ABCDC［正方形的直觀圖應是一個內(nèi)角為45°的平行四邊形，且相鄰的兩邊之比為2∶1，故選C。]3．如圖，平行四邊形O′P′Q′R′是四邊形OPQR的直觀圖,若O′P′＝3，O′R′＝1，則原四邊形OPQR的周長為________．10[由直觀圖可知，原圖形是矩形OPQR，且OP＝3，OR＝2。故原四邊形OPQR的周長為10。]4．畫出水平放置的四邊形OBCD(如圖所示)的直觀圖．[解]（1)過點C作CE⊥x軸，垂足為點E，如圖①所示,畫出對應的x′軸、y′軸，使∠x′O′y′＝45°，如圖