A C B S A' C' B' A C B H I.Kiến thức cơ bản : 1) Cho ABC∆ vuông ở A ta có : a) Định lý Pitago : 2 2 2 BC AB AC= + b) CBCHCABCBHBA .;. 22 == c) AB. AC = BC. AH d) 222 111 ACABAH += e) sin , os , tan AC CB AC B c B B AB AB CB = = = 2) Công thức tính diện tích tam giác : Đặc biệt : ABC∆ vuông ở A : 1 . 2 S AB AC= , ABC∆ đều cạnh a: 2 3 4 a S = 3) Định lý đường trung bình, Talet. 4) Cách chứng minh đường thẳng vuông góc mặt phẳng dựa theo định lý: ; , ; d a d b d a b a b α α ⊥ ⊥  ⇒ ⊥  ⊂ ∩ ≠ ∅  5) Cách chứng minh hai đường thẳng vuông góc dựa theo định lý: d d a a α α ⊥  ⇒ ⊥  ⊂  6) Cách xác định góc giữa đường thẳng a và mặt phẳng α : + Xác định hình chiếu d của a trên mặt phẳng α + Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng là góc giữa d và a 7) Lưu ý về công thức tỉ số thể tích Cho hình chóp SABC, ' , ' , 'A SA B SB C SC∈ ∈ ∈ , ta có: ' ' ' ' ' ' . . SA B C SABC V SA SB SC V SA SB SC = (*) II. Nội dung chính: Bài tập đưa ra trong các tiết dạy được phân theo dạng, lựa chọn bài cho học sinh làm từ dễ đến khó trong mỗi dạng, một bài có thể giải theo nhiều cách khác nhau. 1) Bài tập dạng: Tính thể tích khối đa diện bằng cách xác định chiều cao và đáy của khối đa diện. Phương pháp: + Xác định đáy và dựng được chiều cao khối đa diện. + Tính chiều cao, diện tích đáy, thay vào công thức. Bài 1: Cho hình chóp S.ABCD có ABCD là hình vuông cạnh 2a, SA vuông góc đáy. Góc giữa SC và đáy bằng 60 ο . a) Tính thể tích của khối chóp S.ABCD. b) Tính thể tích của khối chóp MBCD. Lời giải: a)Ta có 1 . 3 ABCD V S SA = + 2 2 (2 ) 4 ABCD S a a= = + ó : tan 2 6SAC c SA AC C a ∆ = = 3 B O C D A I M H D S C B A M H Yêu cầu: + Học sinh xác định được góc. + Xác định được công thức thể tích của khối, tính độ dài đường cao SA. +Xác định được đường cao trong trường hợp chân đường cao có thể không thuộc mặt đáy của khối. +Sử dụng được hệ thức trong tam giác vuông 3 2 1 8 6 4 .2 6 3 3 a V a a ⇒ = = b) Kẻ / / ( )MH SA MH DBC⇒ ⊥ Ta có: 1 2 MH SA= , 1 2 BCD ABCD S S= 3 D 1 2 6 4 3 MBC a V V ⇒ = = Nhận xét: +Học sinh gặp khó khăn khi xác định góc giữa đường thẳng và mặt phẳng +Học sinh gặp khó khăn khi tính SA vì không biết sử dụng hệ thức trong tam giác vuông. Bài 2: Cho khối tứ diện đều ABCD cạnh bằng a, M là trung điểm DC. a) Tính thể tích khối tứ diện ABCD. b) Tính khoảng cách từ M đến mp(ABC). Yêu cầu: + Học sinh nắm cách vẽ khối tứ diện đều và tính chất đặc biệt của khối. +Xác định được đường cao và ghi thể tích của khối +Sử dụng được định lý Pitago Lời giải: a) Gọi O là tâm của ABC∆ ( )DO ABC⇒ ⊥ 1 . 3 ABC V S DO = + 2 3 4 ABC a S = , 2 3 3 3 a OC CI= = + 2 2 ô ó :DOC vu ng c DO DC OC ∆ = − 6 3 a = 2 3 1 3 6 2 . 3 4 3 12 a a a V ⇒ = = b) Kẻ MH// DO, khoảng cách từ M đến mp(ABC) là MH 1 6 2 3 a MH DO= = Nhận xét: + Học sinh đa phần quên tứ diện đều và tính chất các mặt, các cạnh của nó. + Còn yếu trong tính toán độ dài của các yếu tố có trong hình vẽ. + Bài tập này là bài 1/25 sgk cơ bản lớp 12 bổ sung thêm câu b 4 A' C' D' D A C B' B A' C' B A c D D' B' O M Bài 3: Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A’B’C’D’ có 3AB a= , AD = a, AA’=a, O là giao điểm của AC và BD. a) Tính thể tích khối hộp chữ nhật, khối chóp OA’B’C’D’ b) Tính thể tích khối OBB’C’. c) Tính độ dài đường cao đỉnh C’ của tứ diện OBB’C’. Yêu cầu: +Học sinh xác định công thức thể tích của khối hộp và khối chóp. +Biết khai thác tính chất của hình hộp đứng để làm bài: Chọn đáy của khối OBB’C’ là (BB’C’) (thuộc mặt bên hình hộp) +Giải được câu b) tương tự như bài 1b Lời giải: a) Gọi thể tích khối hộp chữ nhật là V. Ta có : . D.AA'V AB A= 2 3 3. 3a a a = = 2 2 ó : 2ABD c DB AB AD a ∆ = + = . * Khối chóp OA’B’C’D’ có đáy và đường cao giống khối hộp nên: 3 ' ' ' ' 1 3 3 3 OA B C D a V V ⇒ = = b) M là trung điểm BC ( ' ')OM BB C⇒ ⊥ 2 3 ' ' ' ' 1 1 3 3 . . . 3 3 2 2 12 O BB C BB C a a a V S OM ⇒ = = = c) Gọi C’H là đường cao đỉnh C’ của tứ diện OBB’C’. Ta có : ' ' ' 3 ' OBB C OBB V C H S = 2 2 ó : 2ABD c DB AB AD a ∆ = + = 2 ' 1 2 OBB S a⇒ = ' 2a 3C H⇒ = + Bài tập này rèn kỷ năng làm toán trên khối lăng trụ đứng, khối hộp chữ nhật. + Học sinh khắc sâu cách tính khoảng cách từ điểm đến mặt phẳng dựa theo thể tích. 2) Bài tập dạng: Phân chia hoặc lắp ghép khối đa diện để tính thể tích khối đa diện. Phương pháp: Phân chia hoặc lắp ghép khối đa diện theo nhiều khối dễ tính thể tích. (Trên cơ sở phát hiện những khối dễ xác định đường cao và diện tích đáy) Bài 4: Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’có cạnh bằng a. Tính thể tích khối tứ diện ACB’D’. Yêu cầu: +Học sinh biết chọn đáy và chiều cao đối với khối nhỏ đang tính Lời giải: Hình lập phương được chia thành: khối ACB’D’ và bốn khối CB’D’C’, BB’AC, D’ACD, AB’A’D’. + Các khối CB’D’C’, BB’AC, D’ACD, AB’A’D’ có diện tích và chiều cao bằng nhau nên có cùng thể tích. Khối CB’D’C’ có 2 3 1 1 1 1 . . 3 2 6 V a a a= = + Khối lập phương có thể tích: 3 2 V a= ⇒ 3 3 3 ' ' 1 1 4. 6 3 ACB D V a a a= − = Nhận xét: 5 A C B C' A' B' I E F J + Học sinh gặp nhiều khó khăn khi phân chia khối, giáo viên hướng dẫn + Bài toán này lấy từ bài tập 3/25 sách giáo khoa chỉ thay đổi giả thiết “hình hộp” thành “hình lập phương cạnh a” có số liệu cụ thể để học sinh dễ tiếp thu. Sau đó, yêu cầu học sinh tự giải bài 3/25 sách giáo khoa ở nhà. Bài 5: Cho hình lăng trụ đứng tam giác có các cạnh bằng a. a) Tính thể tích khối tứ diện A’B’ BC. b) E là trung điểm cạnh AC, mp(A’B’E) cắt BC tại F. Tính thể tích khối CA’B’FE. Yêu cầu: + Học sinh biết cách tính khối A’B’ BC +Biết phân khối chóp CA’B’FE thành hai khối chóp tam giác. + Biết được đường thẳng nào vuông góc với mp(CEF), ghi công thức thể tích cho khối CEFA’. + Tương tự cho khối CFA’B’ Lời giải: a) Khối A’B’ BC: Gọi I là trung điểm AB, Ta có: ' ' ' ' 1 . 3 A B BC A B B V S CI = 2 3 1 3 3 . 3 2 2 12 a a a = = b)Khối CA’B’FE: phân ra hai khối CEFA’ và CFA’B’. +Khối A’CEFcó đáy là CEF, đường cao A’A nên ' EF EF 1 . ' 3 A C C V S A A = 2 EF 1 3 4 16 C ABC a S S= = 3 ' EF 3 48 A C a V⇒ = +Gọi J là trung điểm B’C’. Ta có khối A’B’CF có đáy là CFB’, đường cao JA’ nên ' ' F FB' 1 . ' 3 A B C C V S A J = 2 FB' ' 1 2 4 C CBB a S S= = 2 3 ' ' F 1 3 3 3 4 2 24 A B C a a a V⇒ = = + Vậy : 3 A'B'FE 3 16 C a V = + Bài tập này lấy từ bài 10/27 SGK 12 cơ bản và thay đổi một số giả thiết. Elà trung điểm thay cho trọng tâm G để bài toán dễ hơn, phù hợp với khả năng của học sinh. +Sau khi gợi ý giúp học sinh tính thể tích khối A’CEF, học sinh tính được thể tích khối A’B’CF 3) Bài tập dạng: Tính thể tích khối đa diện bằng cách lập tỉ số thể tích của hai khối đa diện Phương pháp: + Tìm tỉ số thể tích giữa khối đa diện đã cho với một khối đa diện dễ tìm thể tích . + Rút ra thể tích của khối đa diện đã cho. + Lưu ý công thức tỉ số thể tích dùng cho khối chóp. 6 G A B C S I N M I O A B C D S E F M Bài 6: Cho hình chóp S.ABC có tam giác ABC vuông cân ở B, 2AC a= , SA vuông góc với đáy, SA a = a) Tính thể tích của khối chóp S.ABC. b) Gọi G là trọng tâm tam giác ABC, mặt phẳng α qua AG và song song với BC cắt SC, SB lần lượt tại M, N. Tính thể tích của khối chóp S.AMN Yêu cầu: +Học sinh ghi được thể tích khối SABC và tính. +Biết dùng định lý Talet tìm tỉ lệ các đoạn thẳng để lập tỉ số thể tích hai khối. + Nắm được công thức (*) để lập tỉ số thể tích đối với khối chóp Lời giải: a)Ta có: . 1 . 3 S ABC ABC V S SA = + SA a = + â ó : 2ABC c n c AC a AB a ∆ = ⇒ = 2 1 2 ABC S a⇒ = Vậy: 3 2 1 1 . . 3 2 6 SABC a V a a= = b) Gọi I là trung điểm BC. G là trọng tâm,ta có : 2 3 SG SI = α // BC ⇒ MN// BC 2 3 SM SN SG SB SC SI ⇒ = = = 4 . 9 SAMN SABC V SM SN V SB SC ⇒ = = Vậy: 3 4 2 9 27 SAMN SABC a V V= = Nhận xét: +Một số học sinh không nhớ tính chất trọng tâm tam giác, chưa thành thạo định lý Talet +Qua bài toán đơn giản này học sinh tiếp cận được cách tính thể tích khối thông qua khối khác để chuyển qua bài toán khó hơn trong sách giáo khoa. Bài 7: (Bài 9/26 Sgk) Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD, đáy là hình vuông cạnh a, cạnh bên tạo với đáy góc 60 ο . Gọi M là trung điểm SC. Mặt phẳng đi qua AM và song song với BD, cắt SB tại E và cắt SD tại F. a) Hãy xác định mp(AEMF) b) Tính thể tích khối chóp S.ABCD c) Tính thể tích khối chóp S.AEMF Lời giải: a) Gọi I SO AM = ∩ . Ta có (AEMF) //BD ⇒ EF // BD b) . D D 1 . 3 S ABC ABC V S SO = + 2 DABC S a = + SOC ∆ có : 6 .tan 60 2 a SO AO ο = = 7 D B A C F E Yêu cầu: +Học sinh dựng được E, F dưới sự pháp vấn của giáo viên. +Tính được thể tích của khối S.ABCD sau khi đã làm qua nhiều bài tập. +Giáo viên gợi ý tính thể tích khối S.AMF. Từ đó học sinh biết cách tính thể tích khối S.AMF bằng cách lập tỉ số ( tương tự như bài 5) Vậy : 3 . D 6 6 S ABC a V = c) . EMFS A V : Xét khối chóp S.AMF và S.ACD Ta có : 1 2 SM SC ⇒ = SAC∆ có trọng tâm I, EF // BD nên: 2 3 SI SF SO SD ⇒ = = D 1 . 3 SAMF SAC V SM SF V SC SD ⇒ = = 3 D D 1 1 6 3 6 36 SAMF SAC SAC a V V V⇒ = = = 3 3 . EMF 6 6 2 36 18 S A a a V ⇒ = = Nhận xét: +Học sinh gặp khó khăn khi xác định E,F. +Học sinh đã biết cách sử dụng định lý Talet +Sau khi làm bài 6, học sinh tiếp thu bài số 7 dễ dàng hơn Bài 8: (Bài 5/26 Sgk) Cho tam giác ABC vuông cân ở A và AB a = . Trên đường thẳng qua C và vuông góc với mặt phẳng (ABC) lấy điểm D sao cho CD a = . Mặt phẳng qua C vuông góc với BD, cắt BD tại F và cắt AD tại E. a) Tính thể tích khối tứ diện ABCD. b) Chứng minh ( )CE ABD⊥ c) Tính thể tích khối tứ diện CDEF. Yêu cầu: +Học sinh chứng minh được đường thẳng vuông góc mặt phẳng. +Nắm được nhu cầu tính các tỉ số DE DA , DF DB . +Biết dụng hệ thức trong tam giác vuông Lời giải: a)Tính ABCD V Ta có: 3 1 1 . 3 3 ABCD ABC V S AD a = = b) Ta có: ,AB AC AB CD⊥ ⊥ AB EC⇒ ⊥ Ta có: DB EC⊥ ( )EC ABD⇒ ⊥ c) Tính EFDC V : Ta có: . (*) DCEF DABC V DE DF V DA DB = Mà 2 .DE DA DC= , chia cho 2 DA 2 2 2 2 1 2 2 DE DC a DA DA a ⇒ = = = Tương tự: 8 A S I O D B C C' D' B' để suy ra DE DA 2 2 2 2 2 1 3 DF DC a DB DB DC CB = = = + Từ (*) 1 6 DCEF DABC V V ⇒ = . Vậy 3 1 6 36 DCEF ABCD a V V= = Nhận xét: + Kỷ năng chứng minh đường thẳng vuông góc mặt phẳng chưa được tốt. + Giáo viên giúp học sinh rút ra tỉ số 2 2 DE DC DA DA = từ hệ thức 2 .DE DA DC= trong tam giác vuông và khắc sâu để sử dụng. Bài 9: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, SA vuông góc đáy, 2SA a = . Gọi B’, D’ là hình chiếu của A lần lượt lên SB, SD. Mặt phẳng (AB’D’) cắt SC tại C’. a) Tính thể tích khối chóp S.ABCD. b) Chứng minh ( ' ')SC AB D⊥ c) Tính thể tích khối chóp S.AB’C’D’ Yêu cầu: +Học sinh biết chứng minh ' ( )AB SBC⊥ + Biết phân thành hai khối chóp bằng nhau: . ' ',S AB C . ' 'S AC D + Sử dụng tỉ số để giải như bài 7. Lời giải: a) Ta có: 3 . 1 2 . 3 3 S ABCD ABCD a V S SA = = b) Ta có ( ) 'BC SAB BC AB⊥ ⇒ ⊥ Ta có 'SB AB ⊥ Suy ra: ' ( )AB SBC⊥ c) Tính . ' ' 'S A B C D V +Tính . ' 'S AB C V : Ta có: ' ' ' ' ' . (*) SA B C SABC V SB SC V SB SC = SAC∆ vuông cân nên ' 1 2 SC SC = Ta có: 2 2 2 2 2 2 2 ' 2 2 2 3 3 SB SA a a SB SB SA AB a = = = = + Từ ' ' ' 1 (*) 3 SA B C SABC V V ⇒ = 3 3 ' ' ' 1 2 2 . 3 3 9 SA B C a a V ⇒ = = + 3 . ' ' ' . ' ' 2 2 2 9 S AB C D S AB C a V V = = Nhận xét: + Bài toán này lấy từ bài tập 8/26 sách giáo khoa. Tuy nhiên, tôi thay đổi một số giả thiết để phù hợp với khả năng của học sinh: “Hình chữ nhật” được thay bởi hình vuông cạnh a, 9 “Cạnh SA=c” được thay bởi " 2"SA a = . Nếu giữ nguyên các kích thước như vậy thì việc tính toán quá nặng. +Sau khi làm bài 8, học sinh tiếp thu bài toán 9 dễ dàng và nhẹ nhàng hơn. 4)Bài tập về nhà: Bài 1: Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a, cạnh bên tạo với đáy góc 60 ο . Tính thể tích khối chóp S.ABC. Bài 2: Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là giác đều cạnh bằng a, SA vuông góc đáy, SA= 2a . Gọi H là trực tâm tam giác ABC. a) Tính thể tích khối chóp S.ABC b) Tính độ dài đường cao đỉnh A của SABC. Bài 3: Cho hình hộp chữ nhật ABCD. A’B’C’D’ có AB=a, BC= 2a , góc giữa AC’ và mp(A’A’C’D’) bằng 30 ο . M là trung điểm AD a) Tính thể tích khối hộp chữ nhật. b) Tính thể tích khối MACB’ Bài 4 : Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A’B’C’ có các cạnh bằng a. a) Tính thể tích khối lăng trụ ABC.A’B’C’, khối tứ diện A.A’B’C’. b) Tính thể tích khối CBA’B’ Bài 5: Cho hình chóp SABC có tam giác SBC và ABC đều cạnh a. Góc giữa mp(SBC) và mp(ABC) bằng 60 ο . Tính thể tích của khối chóp SABC. Bài 6: Cho hình chóp S.ABC có ( )SA ABC⊥ , tam giác ABC vuông cân tại A, BC = 2a , SA=2a. E là trung điểm SB, F là hình chiếu của A lên SC. a) Tính thể tích khối chóp S.ABC. b) Tính thể tích khối SAEF. c) Tính khoảng cách từ H đến mp(SAE) Bài 7: Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a, cạnh bên 2a, M là trung điểm SB. a) Tính thể tích khối chóp S.ABCD b) Tính thể tích khối chóp S.DCM c) Mặt phẳng(MCD) cắt SA tại N. Tính thể tích khối chóp S.MNDC Bài 8: Cho hình chóp S.ABCD có SA vuông góc với đáy, ABCD là hình chữ nhật, AB = 2BC=a, SA= a. a) Tính thể tích khối chóp S.ABCD b) AH, AK là đường cao của tam giác SAB và SAD. Tính thể tích của khối S.AHK C.Kết quả: Với thời lượng 6 tiết bài tập, dưới sự hướng dẫn của giáo viên kết hợp thảo luận trao đổi với nhau, học sinh giải được 9 bài tập mà trong đó bài sau có một hay vài yêu cầu tương tự bài tập trước giúp học sinh có thể nắm, hiểu, làm bài tại lớp. Kết quả, học sinh tích cực tham gia giải bài tập, nhiều em tiến bộ, nắm vững kiến thức cơ bản. Cụ thể như sau: 10 . tính thể tích khối A’CEF, học sinh tính được thể tích khối A’B’CF 3) Bài tập dạng: Tính thể tích khối đa diện bằng cách lập tỉ số thể tích của hai khối đa diện Phương pháp: + Tìm tỉ số thể tích. BD. a) Tính thể tích khối hộp chữ nhật, khối chóp OA’B’C’D’ b) Tính thể tích khối OBB’C’. c) Tính độ dài đường cao đỉnh C’ của tứ diện OBB’C’. Yêu cầu: +Học sinh xác định công thức thể tích của khối. Tìm tỉ số thể tích giữa khối đa diện đã cho với một khối đa diện dễ tìm thể tích . + Rút ra thể tích của khối đa diện đã cho. + Lưu ý công thức tỉ số thể tích dùng cho khối chóp. 6 G A B C S I N M I O A B C D S E F M