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圆锥体体积公式的证明

第一篇：圆锥体体积公式的证明圆锥体体积公式的证明证明需要几个步骤来解决：1)圆柱体的微分单元是三棱柱,而圆锥体的微分单元是三棱锥。所以,只要证明三棱锥的体积，是等底等高的三棱柱的体积的1/3，即可知题目所求正确。2）如图，一个三棱柱可以切分成三个三棱锥：(上图中,第二个“等底等高”的“高”是横着的，而“底”是竖着的。)现在需要证明，这三个三棱锥，体积都是相等的，也就是各自的体积都是图中三棱柱的体积的1/3.证明需要的命题是：底面全等，且高度相等的三棱锥，体积必然相同。3）如图，底面全等，且高度相等的三棱锥，体积必然相同。这个命题的证明，需要基本的一个原理：祖暅原理。注释：祖暅原理祖暅原理也就是“等积原理”。它是由我国南北朝杰出的数学家、祖冲之(429-500)的儿子祖暅(gèng)首先提出来的。祖暅原理的内容是：夹在两个平行平面间的两个几何体，被平行于这两个平行平面的任何平面所截，如果截得两个截面的面积总相等，那么这两个几何体的体积相等。在西方，直到17世纪，才由意大利数学家卡瓦列里（Cavalieri.B,1589-1647)发现。于1635年出版的《连续不可分几何》中，提出了等积原理，所以西方人把它称之为“卡瓦列里原理”。其实，他的发现要比我国的祖暅晚1100多年。祖暅原理的思想我们都知道“点动成线，线动成面，面动成体”这句话，直线由点构成，点的多少表示直线的长短；面由线构成，也就是由点构成，点的多少表示面积的大小；几何体由面构成，就是由线构成，最终也就是由点构成，点的多少也表示了体积的大小，要想让两个几何体的体积相等，也就是让构成这两个几何体的点的数量相同，祖暅原理就运用到了它。两个几何体夹在两平行平面中间，可以理解为这两个几何体平行面间的的高度相等。两平行面之间的距离一定，若视距离为一条线段，那么这个距离上就有无数个点，过一个点，可以画出一个平行于两平行面的截面，若两几何体在被过每一点的平行截面截出的截面面积两两相等，则说明两几何体在同一高度下的每两个截面上的点的数量相同。有无数个截面，同一高度每两个几何体的截面上的点的数量相同，则说明，这两个几何体所拥有的点数量相同，那么也就是说，它们的体积相同。所以我们可以用这种思想来理解祖暅原理。这个原理说：如果两个高度相等的立体，在任何同样高度下的截面面积都相等，那么，这两个立体的体积就相等。所以，下图可证明：若两三棱锥的底面（三角形）全等，高度相等，那么它们在任何高度上的截面（三角形）也必然全等。于是可以根据祖暅原理断言：等底等高的三棱锥，体积都相等：三棱柱的体积，与立方体的体积一样，是底面积乘以高，（三棱柱可来自于半个立方体）：知道有关三角形的相似、比例、全等的一些定理，就可深入完成题目的证明。=====下面这个图,说明了一个直接的、有趣的推论：注意上面这个图，在推算球体的体积的时候，还可以用到。下面再给几个有趣的推论，直到求出球体的体积和表面积公式:1)金字塔锥的体积也是:(1/3)x底面积x高.这是由于金字塔锥是两个三棱锥构成的:2）下面的图说明，球体的微分单元是金字塔锥体。由此可知，球体的体积=（1/3）x球的表面积x球半径.上面的公式说明，球体的体积和表面积，只要知道其中一个信息，那么就可知道另一个信息。实际上，根据球体半径推算球体的体积，可以更先一步。3）球体的体积。先看半球的体积：这还要用到祖暅原理。上图中，左边的内部被挖空一个圆锥体的圆柱体，我们前面见过，右边是一个半球，高度（球半径）与左边的挖空圆柱体高度相同，都是R.根据图，在任何一个高度h上的水平截面，左边的被截环（绿色）面积是：πR图里，被截的圆（绿色）面积是:πr2=π(R2-h2).可见，两形体在任何高度上的截面面积都是相等的。于是，根据祖暅原理，上面两形体的体积相同。左边形体的体积=圆柱体的体积-圆锥体的体积=(2/3)πR3.-πh2.而右边的所以，右边的半球的体积也是=(2/3)πR3.可知整个球体的体积公式是：V=(4/3)πR3.再根据球的体积与表面积的关系公式，可得球体的表面积公式为：S=4πR2.(我们用直观方法得出了球的体积公式。学了微积分的人容易知道用下图的微积分算法求出球的体积公式）第二篇：圆锥体体积教学设计《圆锥体体积》教学设计蒲县城关小学韩淑丽教学内容：小学数学苏教版第12册内容.教学目标：1.通过动手操作实验，推导出圆锥体体积的计算方法，并能运用公式计算圆锥体的体积.2.通过学生动脑、动手，培养学生的思维能力和空间想象能力.3.培养学生自主学习能力和小组合作学习的能力.教学重点和难点：掌握圆锥体体积公式的推导.教具准备：1、等底等高的圆柱体和圆锥体6套，大小不同的圆柱体和圆锥体6套、6水槽红颜色水.直尺6把.2.多媒体课件设计教学过程：一.复习铺垫：