Blog

Chiến lược giải quyết bài toán diện tích xung quanh và thể tích của hình chóp tứ giác đều lớp 8

T
Tác giả
7 phút đọc
Chia sẻ:
7 phút đọc

1. Giới thiệu về bài toán hình chóp tứ giác đều và ý nghĩa thực tiễn

Hình chóp tứ giác đều là một trong những dạng hình khối cơ bản xuất hiện rất nhiều trong chương trình Toán 8 cũng như trong thực tiễn (kiến trúc, xây dựng, nghệ thuật, công nghệ…). Việc giải các bài toán về diện tích xung quanh và thể tích loại hình này không chỉ giúp học sinh rèn luyện kỹ năng hình học không gian mà còn phát triển tư duy logic. Các đề thi, kiểm tra thường có dạng bài này, vì vậy nắm vững phương pháp giải là rất quan trọng.

2. Đặc điểm của bài toán hình chóp tứ giác đều

Hình chóp tứ giác đều có các đặc điểm sau:

  • Đáy là hình vuông (tứ giác đều), các cạnh bên bằng nhau.
  • Các mặt bên là các tam giác cân bằng nhau.
  • Chân đường cao của chóp trùng với tâm đáy.
  • Các yếu tố: cạnh đáy (aa), cạnh bên (ll), chiều cao (hh).

Các bài toán thường yêu cầu tính:

  • Diện tích xung quanh (SxqS_{xq})
  • Thể tích (VV)

3. Chiến lược tổng thể để tiếp cận bài toán

Khi gặp bài toán về diện tích xung quanh và thể tích hình chóp tứ giác đều, bạn nên làm theo các bước sau:

  1. Đọc kỹ đề, xác định các yếu tố đã biết và cần tìm (cạnh đáy, cạnh bên, chiều cao, diện tích tam giác,…)
  2. Vẽ hình, ký hiệu các đại lượng trên hình.
  3. Tính diện tích xung quanh dựa vào diện tích các mặt bên.
  4. Tính thể tích dựa vào diện tích đáy và chiều cao.
  5. Lưu ý mối quan hệ giữa cạnh bên, cạnh đáy và chiều cao để suy ra đại lượng còn thiếu (nếu cần).

4. Các bước giải quyết chi tiết với ví dụ minh họa

Ví dụ: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnha=4a = 4cm, cạnh bênl=5l = 5cm. Tính:

  • a) Diện tích xung quanhSxqS_{xq}.
  • b) Thể tíchVV.

Giải:

Bước 1: Phân tích – Vẽ hình và xác định thông số

Vẽ hình chóp S.ABCD, đáy là hình vuông cạnha=4a = 4cm, các cạnh bênSA=SB=SC=SD=l=5SA = SB = SC = SD = l = 5cm.

Bước 2: Tính chiều caohhcủa hình chóp

GọiOOlà tâm của hình vuông đáy. DoSASAlà cạnh bên,SOSOlà chiều cao, tam giácSAOSAOvuông tạiOO, ta có:

TínhAOAO

Theo định lý Pythagoras:

Bước 3: Tính diện tích xung quanhSxqS_{xq}

Diện tích xung quanh là tổng diện tích 4 mặt bên (mỗi mặt là tam giác cân có đáyaavà cạnh bênll):

hmbh_{mb}là chiều cao tam giác mặt bên (từ đỉnh S tới trung điểm cạnh đáy). Với tam giác cân đáyaa, cạnh bênll:

hmbh_{mb}là chiều cao tam giác mặt bên (từ đỉnh S tới trung điểm cạnh đáy). Với tam giác cân đáyaa, cạnh bênll:

hmbh_{mb}:

Tínhhmbh_{mb}:

Vậy:

Bước 4: Tính thể tích hình chópVV

V=13×Sđaˊy×hV = \dfrac{1}{3} \times S_{đáy} \times h
Với Sđaˊy=a2=42=16S_{đáy} = a^2 = 4^2 = 16 (cm2^2), h=SO=17h = SO = \sqrt{17} (cm):

5. Các công thức và kỹ thuật cần nhớ

  • Công thức diện tích xung quanh:

    Sxq=4×12×a×hmb=2ahmbS_{xq} = 4 \times \dfrac{1}{2} \times a \times h_{mb} = 2a h_{mb}
  • Công thức thể tích:

    V=13a2hV = \dfrac{1}{3} a^2 h
  • Tính chiều cao hình chóp (nếu biết cạnh bên):

    h=l2(a22)2h = \sqrt{l^2 - \left(\dfrac{a\sqrt{2}}{2}\right)^2}
  • Tính chiều cao mặt bên (tam giác cân):

    hmb=l2(a2)2h_{mb} = \sqrt{l^2 - \left(\dfrac{a}{2}\right)^2}

6. Các biến thể của bài toán và điều chỉnh chiến lược

Một số dạng biến thể thường gặp:

  • Biết chiều caohh, yêu cầu tìm cạnh bên, cạnh đáy.
  • Biết diện tích xung quanh/thể tích, yêu cầu tìm cạnh bên hoặc chiều cao.
  • Tính diện tích toàn phần (tổng diện tích xung quanh và đáy).
  • Thay đổi hình đáy (sang hình chữ nhật, thang,…) dẫn đến các công thức mới.

Khi gặp các biến thể, nên vẽ hình tỉ mỉ, xác định các mối liên hệ mới giữa các yếu tố để chọn công thức phù hợp và suy ngược các đại lượng.

7. Bài tập mẫu có lời giải chi tiết

Bài tập mẫu: Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnha=6a = 6cm, chiều caoSO=8SO = 8cm. Tính:

  • a) Độ dài cạnh bênll.
  • b) Diện tích xung quanhSxqS_{xq}.
  • c) Thể tíchVV.

Lời giải:

  1. a) Độ dài cạnh bên ll:
    Gọi OOlà tâm đáy,AO=a22=622=32AO = \dfrac{a\sqrt{2}}{2} = \dfrac{6\sqrt{2}}{2} = 3\sqrt{2} (cm).

    Ta có:
    SA2=SO2+AO2=82+(32)2=64+18=82SA^2 = SO^2 + AO^2 = 8^2 + (3\sqrt{2})^2 = 64 + 18 = 82

    Vậy SA=82SA = \sqrt{82} (cm).
  2. b) Diện tích xung quanh SxqS_{xq}:
    Tính chiều cao tam giác mặt bên:

    hmb=l2(a2)2=829=73(cm)<br><br>h_{mb} = \sqrt{l^2 - \left(\frac{a}{2}\right)^2} = \sqrt{82 - 9} = \sqrt{73} (cm)<br><br>S_{xq} = 4 \times \dfrac{1}{2} \times 6 \times \sqrt{73} = 12\sqrt{73}(cm(cm^2$)
  3. c) Thể tíchVV:

    V=13×a2×h=13×36×8=96V = \dfrac{1}{3} \times a^2 \times h = \dfrac{1}{3} \times 36 \times 8 = 96(cm3^3)

8. Bài tập thực hành tự luyện

Hãy giải các bài toán sau để luyện tập và củng cố kiến thức:

  1. Bài 1: Hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnha=5a = 5cm, cạnh bênl=7l = 7cm. Tính diện tích xung quanh và thể tích hình chóp.
  2. Bài 2: Cho hình chóp tứ giác đều có chiều caoh=10h = 10cm, diện tích đáySđaˊy=100S_{đáy} = 100cm2^2. Hãy tính thể tích hình chóp.
  3. Bài 3: Một hình chóp tứ giác đều có diện tích xung quanhSxq=120S_{xq} = 120cm2^2, cạnh đáya=6a = 6cm. Tính chiều cao mặt bên, chiều cao của chóp.
  4. Bài 4: Cho hình chóp tứ giác đều, biết thể tíchV=80V = 80cm3^3, chiều caoh=7.5h = 7.5cm. Hãy tính cạnh đáy.

9. Mẹo và lưu ý để tránh sai lầm phổ biến

  • Luôn vẽ hình và ghi rõ các ký hiệu các đại lượng trên hình.
  • Nhớ phân biệt chiều cao hình chóp (hh) và chiều cao tam giác mặt bên (hmbh_{mb}).
  • Không nhầm lẫn cạnh bên với chiều cao.
  • Áp dụng đúng định lý Pythagoras cho các tam giác vuông khi tính chiều cao.
  • Khi giải ngược (tìm cạnh, chiều cao từ diện tích, thể tích), hãy nhớ đảo công thức cho chính xác.
  • Đọc kỹ đơn vị và ghi rõ đơn vị (cm, cm2^2, cm3^3), tránh sai sót.
T

Tác giả

Tác giả bài viết tại Bạn Giỏi.

Bài trước

Vẽ biểu đồ đoạn thẳng – Giải thích chi tiết cho học sinh lớp 8

Nút này mở form phản hồi nơi bạn có thể báo cáo lỗi, đề xuất cải tiến, hoặc yêu cầu trợ giúp. Form sẽ tự động thu thập thông tin ngữ cảnh để giúp chúng tôi hỗ trợ bạn tốt hơn. Phím tắt: Ctrl+Shift+F. Lệnh giọng nói: "phản hồi" hoặc "feedback".