一、什么是体
我们看到的都是物体,每种物体都有各自的属性,比如软硬、冷热、透不透、大小、形状等等,数学里撇开物体的其他属性,只是考虑物体的大小和形状,这就是数学里的体。
二、轴对称与手性
(1)一个几何体与它在一面平面镜中的镜像轴对称,这平面镜就是对称轴。
(2)我们会发现长方体、球体、圆锥、圆台等几何体通过平移或旋转就能和它们的的镜像重叠。如果这面镜子把体切开两半,两半也会互相轴对称。
(3)但我们照镜子时发现:左手掌与左手掌的镜像是无法通过平移和旋转重叠在一起;右手掌与右手掌的镜像也是无法通过平移和旋转重叠在一起;但右手掌与左手掌的镜像可以通过平移和旋转重叠在一起,反之亦然。
(4)一种几何体不能通过平移和旋转与它的镜像重叠在一起,认为这种几何体具有“手性”。
三、手性几何体的特点
(1)首先要研究我们左右手的特点:手掌正对自己,拇指向上,发现食指到小拇指的排列顺序左手顺时针,右手逆时针。
(2)因此得到,手性只不过是几何体一些不一样的部分在空间上的排列顺序造成。
四、几何体的拓扑属性
(1)把一条丝带扭转180度后接起来就是“莫比乌斯带”。这种带只有一个面,在上面移动的点可以到面上的任何点。
(网络配图)
(2)几何体也有这样的属性,对于常见的几何体,表面充分圆滑化后会发现只有2种基本几何体,一种是球体,另一种是圆环。因此和可以把几何体进行拓扑分类:拓扑球体、拓扑圆环体、拓扑多圆环组合体(如果眼镜框)。
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五、多面体
(1)一种几何体的表面全是多边形,这种几何体就是多面体。这些多边形就是多面体的表面,多边形的交线就是多面体的棱。
(2)由六个长方体围成,相交的棱全垂直,这样的立方体就是长方体。
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(3)六个面都是相同的正方形的长方体,就是正方体。
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(4)有两个互相平行并相同的多边形,其面都是平行四边形,这样的柱状多面体是棱柱体或棱柱。如果侧棱都垂直于底,叫直棱柱。
(网络配图)
(5)最多只有一个非三角形其它面都是三角形的多面体,这样的锥状多面体是棱锥体或棱锥。
(网络配图)
(6)用平行于底的平面切去棱锥体的一个小棱锥体,剩下的部分就是棱锥台体或棱锥台。
六、旋转体
(1)一个平面图形,绕平面上的一直线为轴旋转一周,形成的闭合几何体就是旋转体。
(2)直角三角形绕一条直角边旋转一周,那是圆锥体。
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(3)长方形绕一条边旋转一周,那是圆柱体。
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(4)直角梯形绕直角腰旋转一周,那是圆台体。
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(5)如果所绕的轴与图形没有共点,旋转一周,那是环体。如果这个图形是圆,这样的旋转体就是圆环。
(网络配图)
(6)半圆绕直径转用一周是球体。
(7)旋转体都是轴对称体,对称轴有无数个。
七、柱体、锥体和台体
(1)上下底相同且平行,任一与底平行的平面被这个几何体所截的图形都与底相同,这样的几何体就是柱体。柱体包括长方体和圆柱体。
(2)平行于底的平面被这个几何体所截的图形都与底相似,周长按离底的从近到远逐渐减少(线性较少)直到缩为一点,这样的几何体是锥体。锥体包括棱锥体和圆锥体。
(3)用平行于底的平面截取锥体的一个小锥体,剩下的几何体就是台体。台体包括棱台体和圆台体。
八、几何体分类图
九、练习题
把几何体、旋转体、多面体、柱体、锥体、台体、圆台、圆锥、圆柱、棱台、棱锥、正方体、长方体、直棱柱、棱柱填入下图适合位置:
附录:助记词
一对象,只形状,及空间,称为体。
大小别,形状异,数学里,理想化。
平面镜,所映体,与原体,轴对称。
任方向,移与旋,不重合,称手性。
平面镜,切两边,轴对称,轴对体。
该类体,无手性,该镜面,对称轴。
多边形,全包围,不凹陷,多面体。
这些形,体表面,形之边,体之棱。
六矩形,所围成,对面体,长方体。
若都是,正方形,称之为,正方体。
面平叠,是柱体,渐变点,是锥体。
一锥体,平截顶,所剩体,是台体。
多边形,作为底,是棱柱,或锥台。
一平面,绕一轴,转一周,旋转体。
若这轴,三角形,直角边,称圆锥。
若这轴,长方形,一条边,称圆柱。
若这轴,直角梯,垂直高,称圆台。
若这轴,离平面,旋转体,称环体。
若这面,是个圆,该环体,称圆环。
旋转体,轴对称,对称轴,无数个。