球體

球體

一個半圓繞直徑所在直線旋轉一周所成的空間幾何體叫做球體,簡稱球,半圓的半徑即是球的半徑。球體是有且只有一個連續曲面的立體圖形,這個連續曲面叫球面。 球體在任意一個平面上的正投影都是等大的圓,且投影圓直徑等於球體直徑。

基本信息

球體的定義

定義:一個半圓繞直徑所在直線旋轉一周所成的空間幾何體叫做球體,如圖所示的圖形為球體。

球體 球體

球體是一個連續曲面的立體圖形,由球面圍成的幾何體稱為球體。

世界上沒有絕對的球體。絕對的球體只存在於理論中。

但在失重環境(如太空)中,液滴自動形成絕對球體。

球體的組成

球的表面是一個曲面,這個曲面就叫做球面。

球和圓類似,也有一個中心叫做球心。

球體數學

數學中的球體

球體基本概念

半圓以它的直徑為旋轉軸,旋轉所成的曲面叫做球面。

球面所圍成的幾何體叫做球體,簡稱球。

半圓的圓心叫做球心。

連線球心和球面上任意一點的線段叫做球的半徑。

連線球面上兩點並且經過球心的線段叫做球的直徑。

球體性質

用一個平面去截一個球,截面是圓面。球的截面有以下性質:

1 球心和截面圓心的連線垂直於截面。

2 球心到截面的距離d與球的半徑R及截面的半徑r有下面的關係:r^2=R^2-d^2

球面被經過球心的平面截得的圓叫做大圓,被不經過球心的截面截得的圓叫做小圓。

在球面上,兩點之間的最短連線的長度,就是經過這兩點的大圓在這兩點間的一段劣弧的長度,我們把這個弧長叫做兩點的球面距離。

球體函式

球體 球體

半徑為r的球的方程為:

球體的計算公式

球體 球體

半徑是R的球的體積計算公式是:

球體 球體

半徑是R的球的表面積計算公式是:

圖1 圖1

證明:

球體 球體

證:

球體 球體
球體 球體

欲證 ,可證

做一個半球h=r, 做一個圓柱h=r(如圖1)

∵V柱-V錐

= π×r^3- π×r^3/3

=2/3π×r^3

∴若猜想成立,則V柱-V錐=V半球

根據 祖暅原理:夾在兩個平行平面之間的兩個立體圖形,被平行於這兩個平面的任意平面所截,如果所得的兩個截面面積相等,那么,這兩個立體圖形的體積相等。

∴若猜想成立,兩個平面:S1(圓)=S2(環)

1.從半球高h點截一個平面 根據公式可知此面積為π×(r^2-h^2)^0.5^2=π×(r^2-h^2)

2.從圓柱做一個與其等底等高的圓錐:V錐 根據公式可知其右側環形的面積為π×r^2-π×r×h/r=π×(r^2-h^2)

∵π×(r^2-h^2)=π×(r^2-h^2)

∴V柱-V錐=V半球

∵V柱-V錐=π×r^3-π×r^3/3=2/3π×r^3

∴V半球=2/3π×r^3

由V半球可推出V球=2×V半球=4/3×πr^3

證畢

解:積分區域如圖

,圓的半徑為r,求球體體積的方法很多,較容易讓人理解的是用重積分的方法。

解:積分區域如圖,圓的半徑為r

積分區域 積分區域
球體 球體

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