高二数学教案：9．10研究性课题：多面体欧拉定理的发现 (一) VIP免费

课题：9．10研究性课题：多面体欧拉定理的发现(一)教学目的：1.了解多面体与简单多面体的概念、发现欧拉公式奎屯王新敞新疆2.培养学生发现问题、探究问题、归纳总结能力奎屯王新敞新疆教学重点：欧拉公式的发现过程奎屯王新敞新疆教学难点：欧拉定义及其证明奎屯王新敞新疆授课类型：新授课奎屯王新敞新疆课时安排：1课时奎屯王新敞新疆教具：多媒体、实物投影仪奎屯王新敞新疆内容分析：本节为研究性课题奎屯王新敞新疆通过研究欧拉定理的发现过程，让学生了解欧拉公式及其简单应用，扩大学生的知识面，培养学生学习数学的兴趣奎屯王新敞新疆教学过程：一、复习引入：1奎屯王新敞新疆欧拉生平事迹简说：欧拉(Euler)，瑞士数学家及自然科学家奎屯王新敞新疆1707年4月15日出生于瑞士巴塞尔的一个牧师家庭，自幼受父亲的教育，13岁入读巴塞尔大学15岁大学毕业，16岁获硕士学位，1783年9月18日于俄国彼得堡去逝奎屯王新敞新疆（详细资料附后）2奎屯王新敞新疆多面体的概念：由若干个多边形围成的空间图形叫多面体；每个多边形叫多面体的面，两个面的公共边叫多面体的棱，棱和棱的公共点叫多面体的顶点，连结不在同一面上的两个顶点的线段叫多面体的对角线．3．凸多面体：把多面体的任一个面展成平面，如果其余的面都位于这个平面的同一侧，这样的多面体叫凸多面体．如图的多面体则不是凸多面体．4．凸多面体的分类：多面体至少有四个面，按照它的面数分别叫四面体、五面体、六面体等奎屯王新敞新疆二、讲解新课：1．简单多面体：考虑一个多面体，例如正六面体，假定它的面是用橡胶薄膜做成的，如果充以气体，那么它就会连续（不破裂）变形，最后可变为一个球面奎屯王新敞新疆如图：象这样，表面经过连续变形可变为球面的多面体，叫做简单多面体奎屯王新敞新疆说明：棱柱、棱锥、正多面体等一切凸多面体都是简单多面体奎屯王新敞新疆2．五种正多面体的顶点数、面数及棱数：正多面体顶点数面数棱数正四面体446正六面体8612正八面体6812正十二面体201230正二十面体122030用心爱心专心⑹⑸⑷⑶⑵⑴发现：它们的顶点数、面数及棱数有共同的关系式：．上述关系式对简单多面体都成立奎屯王新敞新疆3.欧拉公式的探究1．请查出图⑹的顶点数V、面数F、和棱数E，并计算V＋F－E＝6+6-10=22．查出图⑺中的顶点数V、面数F、和棱数E，并验证上面公式是否还成立？⑻⑺3.假如图⑸→图⑻的多面体表面是像皮膜，向内充气则⑸⑹将变成一个球面，图⑺将变成两个紧贴的球面，图⑻将变成一个环面。⑼可以验证：只有像⑸⑹这样，经过连续变形，表面能变为一个球面的多面体才满足公式V＋F－E＝2。这个公式称为欧拉公式，这样的多面体称为简单多面体。4．欧拉定理（欧拉公式）：简单多面体的顶点数、面数及棱数有关系式：．证明:(方法一)用心爱心专心(10)ABCDEA1B1C1D1E1E1D1C1B1A1EDCBA⑴如图⑽：将多面体的底面ABCDE剪掉，抻成平面图形，其顶点、棱数，面数（剪掉面用右图中ABCDE表示）均没有变，故所有面的内角总和不变。⑵设左图中共有F个面，分别是边形，顶点数为V，棱数为E,则.左图中，所有面的内角总和为＝＝⑶右图中，所有面的内角总和为＝⑷＝整理得.（方法二）以四面体为例来说明：将它的一个面去掉，并使其变为平面图形，四面体的顶点数、棱数与剩下的面数变形后都没有变奎屯王新敞新疆因此，要研究、和的关系，只要去掉一个面，将它变形为平面图形即可奎屯王新敞新疆对平面图形，我们来研究：（1）去掉一条棱，就减少一个面奎屯王新敞新疆例如去掉，就减少一个面．同理，去掉棱、，也就各减少一个面、．用心爱心专心所以、的值都不变，因此的值也不变奎屯王新敞新疆（2）再从剩下的树枝形中，去掉一条棱，就减少一个顶点奎屯王新敞新疆例如去掉，就减少一个顶点．同理，去掉就减少一个顶点，最后剩下（如图）．在此过程中的值不变，但这时面数是，所以的值也不变奎屯王新敞新疆由于最后只剩下，所以，最后加上去掉的一个面，就得到．4．欧拉示性数：在欧拉公式中令，叫欧拉示性数奎屯王新敞新疆说明：（1）简单多面体的欧拉示性数．（2）带一个洞的多面体的欧拉示性数．例如：长方体挖去一个洞连结底...