Лабораторная работа № 2. Изображение призмы и построение её сечений

В соответствии с правилами параллельного проектирования изображение призмы строится следующим образом. Сначала строится одно из оснований Р – это будет некоторый плоский многоугольник. Затем из вершин многоугольника Р проводятся боковые ребра призмы в виде параллельных отрезков равной длины. Концы этих отрезков соединяются, и получается другое основание призмы. Невидимые ребра проводятся штриховыми линиями.

Сечения призмы плоскостями, параллельными боковым ребрам, являются параллелограммами. В частности, параллелограммами являются диагональные сечения – сечения плоскостями, проходящими через два боковых ребра, не принадлежащих одной грани (рис. 1).

На практике часто приходится строить сечение призмы плоскостью, проходящей через заданную прямую g на плоскости одного из оснований призмы. Такая прямая называется следом секущей плоскости на плоскости основания. Для построения сечения призмы достаточно построить отрезки пересечения секущей плоскости с гранями призмы.

Покажем, как строится такое сечение, если известна какая-нибудь точка А на поверхности призмы, принадлежащая сечению (рис. 2).

Если данная точка А принадлежит другому основанию призмы, то его пересечение с секущей плоскостью представляет собой отрезок ВС, параллельный следу и содержащий данную точку А (рис. 2, а).

Если данная точка А принадлежит боковой грани, то пересечение этой грани с секущей плоскостью строится, как показано на рисунке 2 б: сначала строится точка D, в которой плоскость грани пересекает заданный след. Затем проводится прямая через точки А и D. Отрезок ВС прямой AD на рассматриваемой грани и есть пересечение этой грани с секущей плоскостью. Если грань, содержащая точку А, параллельна следу, то секущая плоскость пересекает эту грань по отрезку ВС, проходящему через точку А и параллельному прямой.

Рис. 2

Концы отрезка ВС принадлежат и соседним граням. Поэтому описанным способом можно построить пересечение этих граней с нашей секущей плоскостью. И т.д.

1. На рисунке 3 показано построение сечения четырехугольной призмы плоскостью, проходящей через прямую а в плоскости нижнего основания призмы и точку А на одном из боковых ребер. Опишите этапы построения этого сечения.

	Рис. 3

2. В некоторых случаях сечения удаётся построить, не прибегая к каким-либо специальным методам, а используя лишь одно свойство пересекающихся плоскостей: секущая плоскость пересекает две параллельные плоскости по параллельным прямым. Постройте сечения призмы плоскостями, проходящими через точки K, L, М.

		КÎА1В1С1
	КÎВВ1С1	КÎВВ1С1 МÎАВС

Рис. 4

Для построения сечений многогранников и круглых тел имеются два основных метода, в каждом из которых рассматривается проектирование точек внутри рассекаемого тела – метод следов (метод опорной плоскости) и метод внутреннего проектирования. При сечении призм и цилиндров это проектирование параллельное (параллельно боковым рёбрам призмы или образующей цилиндра); при сечении пирамид и конусов – центральное (с центром проектирования в вершине пирамиды / конуса).

3. На рисунке 4 показано построение сечения четырёхугольной призмы плоскостью PQR методом следов. Опишите этапы построения этого сечения (указание: строятся последовательно точки Р₁, Х₁, Х₂, Х₃, К, Х₄,L).Результаты оформите в таблицу.

4. На рисунке 5 показано построение сечения четырёхугольной призмы плоскостью PQR методом внутреннего проектирования. Опишите этапы построения этого сечения (указание: строятся последовательно точки Р₁, Х₁, Х₂, Х₃, К, L).Результаты оформите в таблицу.

5. Выявите достоинства и недостатки каждого метода.

6. Постройте сечения призмы плоскостями, проходящими через точки K, L, М. Дайте подробное решение одной из ниже приведённых задач на построение сечения. Для решения задачи желательно использовать интерактивную среду «1С: Математический конструктор».

7. Внеаудиторное задание. Решить задачи №№ 27-32 из пособия Игошин В.И. Тетрадь по геометрии для 11 класса. Многогранники и их сечения, площади поверхностей, объёмы. – Саратов, 1997. – 64 с.