Шар и сфера, их сечения. Касательная плоскость к сфере

1. 15.11.2021г.

Шар и сфера, их
сечения. Касательная
плоскость
к сфере.

2.

Сферой называется
поверхность, которая
состоит из всех точек
пространства,
находящихся на заданном
расстоянии от данной
точки. Эта точка
называется центром, а
заданное расстояние –
радиусом сферы, или шара
– тела, ограниченного
сферой. Шар состоит из
всех точек пространства,
находящихся на
расстоянии не более
заданного от данной
точки.

3.

Отрезок, соединяющий
центр шара с точкой на
его поверхности,
называется радиусом
шара. Отрезок,
соединяющий две точки
на поверхности шара и
проходящий через центр,
называется диаметром
шара, а концы этого
отрезка – диаметрально
противоположными
точками шара.

4.

?
Чему равно
расстояние между
диаметрально
противоположными
точками шара, если
известна
удаленность точки,
лежащей на
поверхности шара от
центра?
18

5.

Шар можно
рассматривать как
тело, полученное от
вращения полукруга
вокруг диаметра как
оси.

6.

?
Пусть известна
площадь
полукруга.
Найдите радиус
шара, который
получается
вращением этого
полукруга вокруг
диаметра.
4

7. Теорема. Любое сечение шара плоскостью есть круг. Перпендикуляр, опущенный из центра шара на секущую плоскость, попадает в

центр
этого круга.
Дано:
шар O, R
секущая плоскость
ОО1
Доказать:
сечение круг
О1 центр круга

8. Доказательство:

Рассмотрим прямоугольный треугольник,
вершинами которого являются центр шара,
основание перпендикуляра, опущенного из
центра на плоскость, и произвольная точка
сечения.
ОА R OO d
1
AO OO1 AO1
2
2
R d AO
2
2
2
1
AO1 R d
2
AO1 const
2
2

9. Следствие. Если известны радиус шара и расстояние от центра шара до плоскости сечения, то радиус сечения вычисляется по теореме

Пифагора.
О1 К d R
2
2
2
O1 K R d r
2
2
r радиус сечения

10.

?
Пусть известны
диаметр шара и
расстояние от центра
шара до секущей
плоскости. Найдите
радиус круга,
получившегося
сечения.
10

11. Чем меньше расстояние от центра шара до плоскости, тем больше радиус сечения.

r R d
2
2
d1 OO1
d 2 OO2
r1 r2
d1 d 2

12.

Прямая называется
касательной, если она
имеет со сферой
ровно одну общую
точку. Такая прямая
перпендикулярна
радиусу,
проведенному в
точку касания. Через
любую точку сферы
можно провести
бесчисленное
множество
касательных прямых.

13. Задача.

На сфере радиуса R взяты
Задача.
три точки, являющиеся
вершинами правильного
треугольника со стороной а.
На каком расстоянии от
центра сферы расположена
плоскость, проходящая через Дано:
сфера О, R
эти три точки?
А, В, С точки на сфере
АВ ВС АС а
Найти:
d O, ABC

14.

Решение:
Рассмотрим пирамиду с вершиной в центре
шара и основанием – данным треугольником.
ОН высота пирамиды
ОА ОВ ОС R
H центр описанной
окружности

15.

Решение:
Найдем радиус описанной окружности, а затем
рассмотрим один из треугольников, образованных
радиусом, боковым ребром пирамиды и высотой,.
Найдем высоту по теореме Пифагора.
3
ВК
а
ВК высота в АВС,
2
2
2 3
3
r BK
a
a
3
3 2
3
2
a 3
a
2
R
d R
3
3
r радиус описанной окр.
2
2

16.

Наибольший радиус
сечения получается,
когда плоскость
проходит через центр
шара. Круг,
получаемый в этом
случае, называется
большим кругом.
Большой круг делит
шар на два полушара.

17. Теорема: Площадь поверхности шара равна четыре площади большого круга шара

S=
2
4 R.

18. Взаимное расположение сферы и плоскости

d – расстояние от центра сферы до
плоскости, R – радиус сферы
r – радиус сечения сферы
Вычислить радиус сечения можно
используя теорему Пифагора.
r R2 d 2
d<R
Плоскость пересекает сферу и
называется секущей

19.

d – расстояние от центра сферы до
плоскости, R – радиус сферы
Теорема: Радиус сферы
проведенный в точку касания
сферы и плоскости,
перпендикулярен к касательной
плоскости.
d=R
Плоскость имеет одну общую точку
со сферой и называется
касательной

20.

d – расстояние от центра
сферы до плоскости, R –
радиус сферы
d>R
Плоскость не имеет
общих точек со сферой.
R d 0
2
2

21.

S =4 R2
R = ОА,
Найдем ОА из АСО.
cos A
OA
CA
OA
OA
CA
cos A
6
3
6:
4 3
cos 30
2
S 4 (4 3) 2 192
Ответ: S = 192 ед2

22. Написать конспект и задачи, выполняя чертежи. Высылать в личном сообщении в вк или на почту [email protected] Перед

каждым заданием в тетради
пишем ФИО, дата, тема урока