SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN
TRƯỜNG THPT TƯƠNG DƯƠNG 2
ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Tên đề tài:
“RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI TỐN VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
SÁNG TẠO CHO HỌC SINH MIỀN NÚI QUA VIỆC LUYỆN TẬP CHO HỌC
SINH MỘT SỐ BÀI TỐN VỀ THỂ TÍCH KHỐI ĐA DIỆN”
MƠN: TỐN
Nhóm tác giả: 1) Nguyễn Đình Tứ
2) Trần Đình Mạnh
Tổ bộ mơn: Tốn – Lý – Tin – CN
NĂM HỌC: 2020 2021
MỤC LỤC
TT
1
Nội dung
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trang
2
B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2
I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN.
4
3
II. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
9
4
1. Tính trực tiếp thể tích khối đa diện và bài
tốn liên quan.
10
5
2. Tính thể tích bằng phương pháp gián tiếp
22
6
3. Vận dụng bài tốn thể tích để giải các bài
tốn khác
26
7
4. Thực nghiệm sư phạm
30
7
C. KẾT LUẬN
34
8
Tài liệu tham khảo
35
2
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lí do chọn đề tài
Nghị Quyết số 29NQ/TW của Trung ương Đảng ban hành ngày
4/11/2013 về đổi mới căn bản, tồn diện giáo dục và đào tạo có nêu rõ nhiệm
vụ, giải pháp: ‘‘Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo
hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến
thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi
nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo
cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng
lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa
dạng…”.
Luật giáo dục sửa đổi năm 2019, tại Điều 29. u cầu về phương
pháp giáo dục Phổ thơng có ghi: “ Phương pháp giáo dục phổ thơng phát huy
tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh phù hợp với đặc trưng
từng mơn học, lớp học và đặc điểm đối tượng học sinh; bồi dưỡng phương
pháp tự học, hứng thú học tập, kỹ năng hợp tác, khả năng tư duy độc lập;
phát triển tồn diện phẩm chất và năng lực của người học; tăng cường ứng
dụng cơng nghệ thơng tin và truyền thơng vào q trình giáo dục”.
Đất nước chúng ta đang trên đà đổi mới và phát triển địi hỏi cấp bách
phải nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo. Trong cơng cuộc đổi mới đó
Tốn học là mơn khoa học cơ bản và chiếm một vị trí rất quan trọng giúp các
em học sinh phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo. Để làm được điều đó
mỗi Giáo viên cần “ Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học,
tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển
năng lực sáng tạo…”.
Trong chương trinh mơn Hình h
̀
ọc 12, thể tích khối đa diện la mơt trong
̀ ̣
nhưng chu đê tr
̃
̉ ̀ ọng tâm, đa dạng, có tính ứng dụng thực tiễn khá cao. Các bài
tốn liên quan đến chủ đề này có thường tính trừu tượng. Vì vậy, nó gây
khơng ít khó khăn cho các em học sinh đặc biệt là các học sinh miền núi nơi
có tỷ lệ đầu vào thấp; cac bai toan ch
́ ̀ ́ ủ đề nay xuât hiên nhiêu trong cac ky thi
̀
́ ̣
̀
́ ̀
chon hoc sinh gioi t
̣
̣
̉ ỉnh lớp 12 va ky thi THPT qu
̀ ̀
ốc gia ở nhiều cấp độ khác
nhau. Thực tế dạy học cho thây nhiêu giao viên khi day hoc con năng vê khâu
́
̀
́
̣
̣
̀ ̣
̀
truyên thu kiên th
̀
̣
́ ưc, cac kiên th
́
́
́ ức đưa ra hâu nh
̀ ư la săn co, it yêu tô tim toi
̀ ̃ ́ ́ ́ ́ ̀
̀
3
phat hiên, ch
́ ̣
ưa chu trong nhiêu vê viêc day hoc sinh cach hoc, do đó ch
́ ̣
̀ ̀ ̣
̣
̣
́
̣
ưa phát
triển được tư duy sáng tạo cho học sinh. Thơng thường thì các em học sinh
mới chỉ giải quyết trực tiếp các bài tập tốn mà chưa khai thác được tiềm
năng của bài tốn đó. Học sinh chỉ có khả năng giải quyết vấn đề một cách
rời rạc mà ít có khả năng xâu chuỗi chúng lại với nhau thành một hệ thống
kiến thức lớn. Chính vì vậy việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập kết hợp bồi
dưỡng, phát triển tư duy tương tự hóa, khái qt hóa,… là rất cần thiết đối
với học sinh phổ thơng. Việc làm này giúp các em tích lũy được nhiều kiến
thức phong phú, khả năng nhìn nhận, phát hiện vấn đề nhanh và giải quyết
vấn đề có tính lơgic và hệ thống cao. Đê hoc tơt chu đê nay ng
̉ ̣
́
̉ ̀ ̀ ười hoc ngồi
̣
việc nắm vững hệ thống kiến thức cơ bản thì cân co thêm nhi
̀ ́
ều kỹ năng
giải, có khả năng tưởng tượng, có tư duy đơc lâp va t
̣ ̣
̀ ư duy sang tao.
́
̣ Với đối
tượng học sinh miền núi, nêu trong q trình d
́
ạy học ngươi day biêt cach t
̀ ̣
́ ́ ạo
cho học sinh có niềm tin để chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kỹ năng, khai thać
va sang tao ra các bài tốn v
̀ ́
̣
ề thể tích khối đa diện từ nhưng kiên th
̃
́ ức cơ ban,
̉
bài tập đơn giản thi khơng nh
̀
ưng giúp các em h
̃
ọc tập có hiệu quả mà cịn tao
̣
hưng thu hoc tâp cho các em h
́
́ ̣ ̣
ọc sinh, và con gop phân quan trong trong viêc
̀ ́
̀
̣
̣
ren lun va bơi d
̀
̣
̀ ̀ ưỡng năng lực tư duy sang tao cho ng
́
̣
ười hoc.
̣
Từ thực trạng và những lý do nêu trên, với sự chỉ đạo trực tiếp của thầy
hiệu trưởng nhà trường, chun mơn tốn chúng tơi quyết định chọn đề tài
nghiên cứu (SKKN) là: “Rèn luyện kỹ năng giải tốn và Phát triển năng
lực sáng tạo cho học sinh miền núi qua việc luyện tập cho học sinh một
số bài tốn thể tích khối đa diện”
2. Nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm hiểu, phân tích, đánh giá tình hình thực tế trong giảng dạy bộ mơn
tốn ở trường THPT Tương Dương 2. Trên cở sở những ưu khuyết điểm đề
ra giải pháp thực hiện. Đồng thời rút ra bài học kinh nghiệm từ thực tế.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Tìm hiểu phương pháp dạy của giáo viên, cách học của học sinh ở các
lớp đại trà , lớp ơn thi TN THPT QG và ơn thi học sinh giỏi mơn tốn tại
trường THPT Tương Dương 2.
4. Mục tiêu đề tài:
Đối với giáo viên:
+Phục vụ giảng dạy.
Đối với học sinh:
4
+ Ơn tập cho học sinh thi TN THPT QG.
+ Ơn thi học sinh giỏi mơn Tốn.
+ Biết cách nhìn nhận phân tích các vấn đề trong tốn cũng như
trong cuộc sống ở nhiều khía cạnh khác nhau một cách năng động và sáng tạo
hơn.
5. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Ngồi phần đặt vấn đề và kết luận đề tài gồm các phần chính như sau
I. Cơ sở lý luận và thực tiễn.
II. Nội dung của đề tài.
1. Bài tốn tính trực tiếp thể tích khối đa diện
2. Bài tốn tính gián tiếp thể tích khối đa diện
3. Vận dụng thể tích để giải các bài tốn khác
4. Thực nghiệm sư phạm
6. Các phương pháp nghiên cứu chính
+ Điều tra tìm hiểu việc dạy và học ở các lớp ơn thi TN THPT QG.
+ Dự giờ rút kinh nghiệm giảng dạy.
+ Tham khảo các bài viết, các ý kiến trao đổi về việc dạy và học tốn
trong các cuộc thảo luận về đổi mới phương pháp giảng dạy, trong các tài
liệu và sách tham khảo về bộ mơn tốn.
7. Tổng quan về đề tài và tính mới của đề tài
7.1. Tổng quan về đề tài
Từ một số bài tốn đơn giản xây dựng được các bài tốn mới, bài tốn
thực tiễn nhằm giúp học sinh khơng những ơn tập tốt phần thể tích khối đa
diện mà cịn biết vận dụng vào các bài tốn thực tế trong cuộc sống.
7.2. Tính mới của đề tài
Đề tài đã tạo cho đối tượng học sinh yếu, trung bình và khá non có niềm
tin để chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kỹ năng, khai thac va sang tao ra các bài
́ ̀ ́
̣
tốn về thể tích khối đa diện tư nh
̀ ưng kiên th
̃
́ ức cơ ban, bài t
̉
ập đơn giản.
Ngồi ra đề tài cịn góp phần bồi dưỡng cho đối tượng học sinh khá giỏi cách
tư duy độc lập, phát triển năng lực sáng tạo từ đó góp phần nâng cao chất
5
lương dạy học mơn Tốn và rút ngắn khoảng cách giữa miền núi với miền
đồng bằng.
B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
I.1. Cơ sở lý luận
I.1.1. Khái niệm kỹ năng
Kỹ năng là khả năng thực hiện một hành động với kết quả được xác
định thường trong một khoảng thời gian cùng năng lượng nhất định hoặc cả
hai.
I.1.2. Kỹ năng giải tốn
Kỹ năng giải tốn là khả năng vận dụng có mục đích những tri thức và
kinh nghiệm đã có vào giải những bài tốn cụ thể, thực hiện có kết quả một
hệ thống hành động giải tốn để đi đến lời giải của bài tốn một cách khoa
học.
Khi dạy học để rèn luyện kỹ năng giải tốn cho học sinh cần:
Giúp học sinh biết cách tìm tịi để tìm ra yếu tố đã cho, yếu tố phải tìm
và mỗi quan hệ giữa chúng;
Giúp học sinh hình thành một mơ hình khái qt để giải quyết bài tập,
các đối tượng cùng loại;
Xác lập được mối liên hệ giữa bài tập mơ hình với khái qt với kiến
thức tương ứng.
I.1.3. Khái niệm về năng lực
Theo moddun3 bồi dưỡng giáo viên Tốn THPT, chương trình giáo giáo
dục phổ thơng năm 2018“Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát
triển nhờ tố chất sẵn có và q trình học tập , rèn luyện, cho phép con người
huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như
hứng thú, niềm tin, ý chí,…thực hiện thành cơng một loại hoạt động nhất định,
kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể”.
Như vậy nói đến năng lực là nói đến cái gì đó tiềm ẩn bên trong một cá
nhân, một thứ phi vật chất. Song nó được thể hiện qua hành động và đánh giá
được nó thơng qua kết quả của hoạt động.
Thơng thường một người được gọi là có năng lực nếu người đó nắm
vững tri thức, kỹ năng, kỹ xảo của một loại hoạt động nào đó và đạt kết quả
cao hơn, tốt hơn so với trình độ trung bình của những người khác cùng tiến
hành hoạt động đó trong những điều kiện tương đương.
6
I.1.4. Năng lực Toán học
Năng lực Toán học được đánh giá trên hai phương diện: Năng lực
nghiên cứu tốn học và năng lực học tập tốn học.
Như vậy, năng lực tốn học là các đặc điểm tâm lí cá nhân đáp ứng
được các u của của hoạt động tốn và tạo điều kiện lĩnh hội các kiến thức,
kĩ năng, kĩ xảo trong lĩnh vực tốn học tương đối nhanh, dễ dàng, sâu sắc
trong những điều kiện ngang nhau.
Cấu trúc của năng lực tốn học:
Về mặt thu nhập thơng tin.
Chế biến các thơng tin đó.
Lưu trữ thơng tin.
Thành phần tổng hợp chung.
Năng lực sáng tạo thể hiện ở những khả năng sau:
Khả năng phát hiện ra những điểm tương đồng, khác biệt cũng
như mối liên hệ giữa nhiều sự vật, hiện tượng khác nhau trong đời sống.
Khả năng tìm tịi, phát hiện ra những vấn đề mới, những giải
pháp mới dựa trên những kiến thức, kinh nghiệm đã có hay những hạn chế,
bất cập đang tồn tại hiện hữu.
Khả năng giải quyết vấn đề bằng nhiều con đường, cách thức
khác nhau; phân tích, đánh giá vấn đề ở nhiều phương diện, góc nhìn khác
nhau.
Khả năng phát hiện ra những điều bất hợp lí, những bất ổn hay
những quy luật phổ biến trong những hiện tượng, sự vật cụ thể dựa trên sự
tinh tế, nhạy cảm và khả năng trực giác cao của chủ thể.
Để phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh có nhiều cách, tuy nhiên ở
đây chúng tơi chú trọng phát triển cho học sinh ở khả năng: Năng lực tư duy,
Năng lực tìm tịi cách giải, năng lực tìm tịi để sáng tạo ra bài tốn mới (Bài
tốn tương tự, bài tốn đảo, bài tốn tổng qt, bài tốn đặc biệt… )
I.1.5. Cơ sở lý thuyết
1) Cơng thức tính thể tích.
1.1. Thể tích khối chóp:
1
3
V = Sđáy .h
+ Sđáy : Diện tích mặt đáy.
+ h: Độ dài chiều cao khối chóp.
1
VS.ABCD = d ( S.( ABCD ) ) .SABCD
3
7
1.2. Thể tích khối lăng trụ: V = Sđáy .h
+ Sđáy : Diện tích mặt đáy.
+ h: chiều cao khối chóp.
* Lưu ý: Lăng trụ đứng có chiều cao chính là cạnh bên.
1.3. Thể tích khối hộp chữ nhật: V = a.b.c
1.4. Thể tích khối lập phương: V = a 3
* Chú ý:
Đường chéo của hình vng cạnh a là a 2
Đường chéo của hình lập phương cạnh a là a 3
Đường chéo của hình hộp chữ nhật có 3 kích thước a, b, c là:
a 2 + b2 + c2
Đường cao của tam giác đều cạnh a là
a 3
2
2) Cơng thức hình phẳng
2.1. Hệ thức lượng trong tam giác
a) Cho Δ ABC vng tại A, đường cao AH.
8
AB2 + AC2 = BC 2
AC 2 = CH.BC
AB2 = BH.BC
AH.BC = AB.AC
1
1
1
=
+
2
2
AH
AB AC 2
AB = BC.sin C = BC.cos B = AC.tan C = AC = cot B
AH 2 = BH.HC
b) Cho có độ dài ba cạnh là: a, b, c; độ dài các trung tuyến là m a , m b , mc ;
bán kính đường trịn ngoại tiếp R; bán kính đường trịn nội tiếp r; nửa chu vi
p.
Định lí hàm số cosin:
a 2 = b 2 + c 2 − 2bc.cos A; b 2 = c 2 + a 2 − 2a.cos B; c 2 = a 2 + b 2 − 2ab.cos C
Định lí hàm số sin:
a
b
c
=
=
= 2R
sin A sin B sin C
2.2. Các cơng thức tính diện tích
a) Tam giác:
1
1
1
2
2
2
1
1
1
S = bc.sin A = ca.sin B = ab.sin C
2
2
2
abc
S =
4R
S = pr
S = a.h a = b.h b = c.h c ( h a , h b , h c : ba đường cao)
S = p ( p − a ) ( p − b ) ( p − c )
AB.AC BC.AH
=
2
2
a 3
a2 3
, S=
∆ ABC đều, cạnh a: AH =
2
4
∆ ABC vuông tại A: S =
Ở đây:
+) a, b, c là các cạnh đối diện với các đỉnh tương ứng A, B, C.
+) ha; hb; hc là các đường cao của tam giác kẻ từ đỉnh A, B, C.
+) R là bán kính đường trịn ngoại tiếp tam giác
9
+) r là bán kính đường trịn nội tiếp tam giác
+) ra; rb; rc là bán kính đường trịn bàng tiếp (tiếp xúc ngồi tam giác)
+) P =
a+b+c
là nửa chu vi của tam giác
2
b) Hình vng: S = a 2
(a: cạnh hình vng)
S = ab
c) Hình chữ nhật:
(a, b: hai kính thước)
S đáy ch.cao AB. AD. sin BAD
d) Hình bình hành:
e) Hình thoi:
S
AB. AD. sin BAD
f) Hình thang:
S=
1
( a + b) h
2
1
AC.BD
2
(a, b: hai đáy, h: chiều cao)
1
2
g) Tứ giác có hai đường chéo vng góc: S = AC.BD
I.2. Cơ sở thực tiễn
I.2.1. Thuận lợi
Ban giám hiệu có 3 người thì có 2 người là chun mơn Tốn, ln quan
tâm, chỉ đạo sát sao việc dạy học bộ mơn Tốn của nhà trường.
Chúng tơi thường xun trao đổi về phương pháp dạy học nhằm nâng
cao chất lượng học tập của học sinh.
I.2.2. Khó khăn
Trường THPT Tương Dương 2 đóng trên địa bàn huyện miền núi cao
Tương Dương. Tương Dương là một huyện nghèo, người dân chủ yếu đang
lo kiếm cái ăn chứ chưa thực sự chăm lo đến việc học của con cái. Giao thơng
khơng thuận lợi, đa số học sinh đi học xa nhà phải ở trọ nên việc quản lý các
em học cũng gặp nhiều khó khăn.
Song song với điều kiện về hồn cảnh, vị trí địa lý thì Thể tích khối đa
diện là một chủ đề trừu tượng, nhiều em cảm thấy khơng thích học chủ đề
này.
I.2.3. Thực trạng của đề tài
Tỷ lệ đầu vào của trường thấp, khả năng tiếp thu cảu học sinh khơng
đồng đều, một số giáo viên cịn ngại đưa vào yếu tố sáng tạo khi dạy học
luyện tập tốn cho các em.
Trong giảng dạy nếu đơn thuần chỉ truyền thụ kiến thức cơ bản mà
qn đi hoạt động tìm tịi, sáng tạo, nghiên cứu thì bản thân người giáo viên
sẽ bị mai một kiến thức và học sinh cũng bị hạn chế khả năng suy luận, tư
duy sáng tạo.
10
Một số học sinh mang khuynh hướng học đối phó để thi nên khơng
hiểu sâu, hiểu rộng vấn đề nào đó của tốn học.
I.2.4. Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để
giải quyết vấn đề.
Để các em học tốt phần thể tích trước hết phải làm cho các em có
niềm tin, hứng thú để học tập. Muốn vậy, trước hết hãy bám sát đối tượng
để dạy kiến thức phù hợp.
Giáo viên phải khéo léo dẫn dắt, hướng dẫn để học sinh tìm tịi, sáng
tạo trong việc tìm lời giải cũng như sáng tạo bài tốn mới từ những bài tốn
đơn giản, quen thuộc.
Biết khai thác các kiến thức cơ bản để rèn luyện kỹ năng giải tốn và
phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh.
II. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
Chúng ta hãy bắt đầu với bài tốn tính thể tích khối chóp có đáy là tam giác
đều đơn giản
Bài tốn 1: Tính thể tích khối chóp S. ABC biết tam giác ABC đều cạnh a,
SA ABC và SA a 2 .
Lời giải.
Cách 1. Ta có
h
SA a 2 ; B
VS . ABC
1
Bh
3
S
ABC
1 a2 3
.
.a 2
3 4
a2 3
4
a3 6
12
11
Cách 2.
Kẻ đường cao BH của tam giác ABC .
Suy ra BH SAC . Do đó xem B là đỉnh
thì BH là đường cao của khối chóp.
Ta có
BH
a 3
, S
2
SAC
a2 2
2
VB.SAC
a3 6
.
12
Cách 3.
Gọi M là trung điểm cạnh BC suy ra
BC
SAM
Ta có
VS . ABC
2.VB.SAM
VB.SAM
1
.S
3
VS . ABC
SAM .BM
1 a2 6 a
.
.
3 4 2
a3 6
24
a3 6
.
12
Nhận xét. Với học sinh khá, giỏi thì bài tốn trên chẳng có vấn đề gì. Tuy
nhiên, với đối tượng học sinh của trường đầu vào đa số có học lực yếu và
trung bình thì lại là vấn đề khác, đơi khi ta phải cầm tay chỉ việc nhưng khơng
phải vì thế mà bỏ qua việc dạy học định hướng phát triển năng lực sáng tạo
cho người học. Chẳng hạn với bài tốn trên giáo viên nên đặt các câu hỏi
kích thích suy nghĩ của học sinh: Để tính thể tích khối chóp ta cần biết yếu tố
nào? Hãy chỉ ra chiều cao và đáy? Có những cách nào để tính diện tích đáy?
Em có thể giải bài tốn bằng cách khác được khơng?Từ bài tốn trên em hãy
giải bài sau.
Từ bài tốn trên giáo viên khéo léo kết hợp với các kiến thức cơ bản về
quan hệ song song, quan hệ vng góc và các tính chất hình học của các hình
quen thuộc ta có thể sáng tạo ra các bài tốn phù hợp với từng đối tượng học
sinh.
12
1. Tính trực tiếp thể tích khối đa diện và bài tốn liên quan.
Định hướng 1. Thay đổi giả thiết về chiều cao để sáng tạo bài tốn thể tích
mới
Bài 1.1. Tính thể tích khối chóp S. ABC biết tam giác ABC đều cạnh a và
chiều cao SA vng góc với đáy và góc giữu SB với mặt đáy bằng 60 0 .
Lời giải.
Ta có
SBA 60 0
SB; ABC
SA a. tan 60 0
VS . ABC
1
.S
3
ABC
a 3
1 a2 3
.
.a 3
3 4
.SA
a3
4
Bài 1.2. Tính thể tích khối chóp S. ABC biết tam giác ABC đều cạnh a và
chiều cao SA vng góc với đáy và góc giữu mặt phẳng (SBC ) với mặt đáy
bằng 60 0 .
Lời giải:
Gọi M là trung điểm của BC,vì tam giác
ABC đều nên AM ⊥ BC SM ⊥ BC ( Định
lý 3 đường vng góc) .
Vậy góc ((SBC);(ABC)) = SMA 60 0 .
1
3
1
3
Ta có V = B.h = SABC.SA
Tam giác SAM vng tại A có SMA 600
SA
AM . tan 60 0
3a
2
3
Vậy V = 1B.h = 1SABC.SA = a 3
3
3
8
Bài 1.3. Tính thể tích khối chóp S. ABC biết các tam giác ABC và SBC đều
ABC .
cạnh a và mặt bên SBC
13
Lời giải.
+ Gọi H là trung điểm cạnh AB . Suy ra SH
ABC
là đường cao của khối chóp( do SAB
).
+ Các tam giác SAB và ABC đều cạnh a nên ta
có
VS . ABC
1 a2 3 a 3
.
.
3 4
2
a3
8
Bài 1.4. Tính thể tích của khối chóp S. ABC biết tam giác ABC đều cạnh a,
cạnh bên SB a 3 hai mặt bên (SAB) và (SAC) cùng vng góc với mặt đáy
(ABC).
Hướng dẫn:
SAB
SAC
ABC
ABC
h
SA
Áp dụng định lý Pitago trong tam giác
SAB ta tính đươc SA a 2 . Từ đó ta tính
được
VS . ABC
1
Bh
3
1 a2 3
.
.a 2
3 4
a3 6
12
Nhận xét. Các bài 1.1; 1.2; 1.3 và 1.4 vừa giúp các em ơn tập các kiến thức
cơ bản vừa giúp các em nhìn nhận ban đầu về việc trực tiếp tính đường cao
để tính thể tích khối chóp.
Bài 1.5. Tính thể tích khối chóp tam giác đều S. ABC có tất cả các cạnh bằng
a.
( Bài tập 1, SGK hình học 12, trang
25)
Nhận xét. Bài tốn này với đối tượng học sinh trung bình và yếu thì có thể
đặt các câu hỏi sau nhằm giúp học sinh nhớ lại kiến thức về đường cao trong
hình chóp đều: Em hãy nêu tính chất của hình chóp đều?(Mặt đáy, cạnh bên,
chiều cao?).
Khi đã giúp học sinh nhớ lại các tính chất cơ bản về hình chóp đều giáo
viên u cầu học sinh xác định và tính chiều cao của khối chóp, từ đó tính
được thể tích của khối chóp.
14
Lời giải.
Cách 1. Gọi H là chân đường cao của khối chóp
kẻ từ S thì H là trọng tâm của tam giác ABC
2
. AM
3
AH
2 a 3
.
3 2
a 3
.
3
Xét tam giác SAH vng tại H , áp dụng định lý
Pitago, suy ra
SH
SA 2
AH 2
1
.S
3
Do đó VS . ABC
a 2
3
ABC .SH
a3 2
.
12
Giáo viên có thể đặt thêm câu hỏi: Em có thể giải cách khác được
khơng? Hãy thử tìm hình vẽ liên quan mật thiết đến hình đã cho. Nếu học sinh
khơng giải được thì giáo viên có thể vẽ hình, phân chia lắp ghép khối đa diện
từ đó gợi ý để học sinh sáng tạo các cách giải khác.
Cách 2.
Dựng hình chóp S . A B C sao cho
A,B,C lần lượt là trung điểm của B C ,
C A , A B . Khi đó dễ thấy hình chóp
S . A B C có các cạnh SA , SB , SC đơi một
vng góc và SA SB SC .
VS . ABC
1
VS . A B C
4
Ta có SA 2 SC
SA
SB
Vậy VS . ABC
1
.SA .SB .SC
24
2
SC
4a 2
a 2
a3 2
12
15
Cách 3.
Dựng hình lăng trụ SMN. ABC như hình
vẽ bên.
Từ giả thiết ta có: MNCB là hình
vng; Các tam giác MSC, NSB là các
tam giác vng cân, suy ra:
SH
BM , SH
SH
BM
2
MNBC
a 2
2
1 2 a 2
.a .
3
2
VS .MNCB
VS . ABC
MC và SH
1
VS .MNCB
2
a3 2
6
a3 2
12
Cách 4.
Dựng hình lập phương SMBN.PAQC như hình
bên.
Ta có:
VP. ACS
VM . ABS
VQ. ABC
VS . ABC
1
VMBNS . AQCP
3
1
VMBNS . AQCP . Suy ra
6
V N .BCS
1
.SM 3
3
1
3
a
2
3
a3 2
.
12
16
Cách 5.
Với đối tượng học sinh khá giỏi giáo
viên có thể u cầu học sinh chứng minh
cơng thức: VSABC
1
..d .SA.BC. sin SA; BC trong
6
đó d là khoảng cách giữa 2 đường thẳng
SA và BC (ở đây d MN ), SA; BC là góc
giữa 2 đường thẳng SA và BC . Từ đó ta
cũng dễ dàng tính được VS . ABC
a3 2
.
12
Cách 6.
Gọi M , N , P, Q, I , J lần lượt là trung điểm của SB,AC,SC,AB,SA,BC và G là
giao điểm của PQ,MN,IJ
Ta thấy tứ giác MINJ là hình vng. Dễ dàng chứng minh được PQ là
đường vuuong góc chung của SC và AB nên PQ MINJ suy ra P.MINJ là hình
a
2
chóp tứ giác đều có tất cả các cạnh đều bằng . Ta có
VPMINJQ 2VP.MINJ
1
1
2. .PG. .MN .IJ
3
2
1
.PQ.MN .IJ
6
17
1
VS . ABC Nên
8
Vì VSMPI V ANQI VCNPJ VBMQJ
VPMINJQ
VS . ABC
VS . ABC
VSMPI
V ANQI
VCNPJ
1
PQ.MN .IJ
3
2VPMINJQ
Ta tính được: PQ MN IJ
Do đó VS . ABC
VBMQJ
1
VS . ABC
2
a
2
a3 2
.
12
Nhận xét.
Như vậy chúng ta thấy rằng việc tính thể tích khối đa diện có thể tính
trực tiếp theo cơng thức tính thể tích, tuy nhiên đơi khi chúng ta có thể phân
chia, lắp ghép khối đa diện để tính, hoặc có thể dùng tỷ số thể tích
Từ bài 1.5 với học sinh khá giỏi chúng ta có thể u cầu học sinh giải
bài tốn sau nhằm sáng tạo trong việc tìm lời giải bài tốn.
Bài 1.6. Tính thể tích của khối chóp S. ABC biết SA BC a , SB AC b ,
SC AB c .
Đáp số: VS . ABC
1
6
a2
c2 b2 b2
c2
2
a2 a2
b2
c2
.
Nhận xét.
Rõ ràng bài tập 1.6 là tình huống có vấn đề khi các em cố gắng tìm chiều
cao của khối chóp. Tuy nhiên, giáo viên có thể định hướng để các em giải
theo các cách giải cịn lại của bài 1.5.
Từ bài tốn 1.5 giữ ngun cạnh đáy, cạnh bên bằng a thay bởi b ta có bài
1.7:
Bài 1.7. Tính thể tích của khối chóp đều S. ABC . Biết cạnh đáy bằng a, cạnh
bên bằng b.
Hướng dẫn: Với cách giải tương tự cách 1 bài 1.4 ta có kết quả
VS . ABC
1 2
a 3b 2
12
a 2 . 1
18
Vẫn cho khối chóp đều lúc đó đáy vẫn là tam giác đều nhưng ẩn đi
bằng cách giữ ngun cạnh bên bằng b , cho chiều cao SH x . Ta có bài tốn
1.8
Bài 1.8. Tính thể tích của khối chóp đều S. ABC . Biết cạnh bên bằng b, chiều
cao SH x .
Nhận xét. Giáo viên có thể đặt các câu hỏi gợi ý: Giả thiết cho chúng ta biết
những gì?(Câu trả lời mong đợi: Cạnh bên và chiều cao) Cần tính cái gì để
tính được thể tích? (Câu trả lời mong đợi: Diện tích đáy) Hãy tìm mỗi liên hệ
giữa các đại lượng của giả thiết để tính diện tích đáy? (Câu trả lời mong
đợi: Từ giả thiết tính AH AM . Từ đó tính cạnh đáy và diện tích đáy).
Hướng dẫn giải.
Áp dụng định lý Pytago trong tam giác SAH
tính được
AH
AM
b2
3 2
b
2
x2
x2
Đặt cạnh đáy bằng a , áp dụng định lý Pytago
ta tính được
3 b2
a
S
ABC
x2
3 3 b2
4
x2
VS . ABC
3
.x. b 2
4
x 2 . 2
Nhận xét. Giữ ngun cạnh bên bằng b, cho góc giữa cạnh bên và đường
cao, hoặc góc giữa cạnh bên và mặt đáy, hoặc góc giữa mặt bên và mặt đáy
ta có các bài tốn 1.9; 1.10; 1.11 như sau:
Bài 1.9. Tính thể tích của khối chóp đều S. ABC . Biết cạnh bên bằng b, góc
giữa cạnh bên và chiều cao bằng .
19
Hướng dẫn giải.
Tam giác AHS vng tại H có ASH
nên áp dụng hệ thức lượng trong tam giác
vng ta tính được:
SH
b. cos ; AH
b.sin
AM
3
.b. sin .
2
Từ đó tính được:
BC
3.b. sin
VS . ABC
S
3 3 2
b . sin 2
4
ABC
3 3
b 1 cos 2
4
cos . (3)
Bài 1.10. Tính thể tích của khối chóp đều S. ABC . Biết cạnh bên bằng b, góc
giữa cạnh bên và mặt đáy bằng .
Hướng dẫn giải.
Tương tự như trên áp dụng cơng thức
Hệ thức lượng trong tam giác vng SAH
ta tính được
SH
b. sin
AH
b. cos
S
ABC
VS . ABC
AM
3 3 2
b cos 2
4
3 3
b 1 sin 2
4
3
b cos
2
sin
BC
3b cos
. (4)
Bài 1.11. Tính thể tích của khối chóp đều S. ABC . Biết cạnh bên bằng b, góc giữa
mặt bên và mặt đáy bằng .
20
Lời giải.
Gọi M là trung điểm cạnh BC. Do S. ABC là hình chóp đều nên chân
đường cao H của hình chóp trùng với trọng tâm của tam giác đều ABC
Đặt SH h , AB a
h
tan
Ta có HM
AH
2h
tan
AM
3h
tan
(do H là trọng tâm của tam giác ABC )
Xét tam giác SAH vng tại H , ta có
SH 2 SA 2 AH 2
h
2
b. tan
h
4 tan 2
3b
AM
4 tan
2
2
thay vào
ta được
a 3
(đường cao trong tam giác đều)
2
2 3b
a
S
b
2h
tan
2
4 tan 2
ABC
3 3b 2
4 tan 2
Vậy VS . ABC
1
.S
3
ABC
.h
3b 3 tan
4 tan 2
4 tan 2
. (5)
21
Ngồi ra đối với đối tượng học sinh khá, giỏi để phát huy kỹ năng giải tốn và
năng lực sáng tạo trong giải tốn giáo viên có thể định hướng tiếp: Từ bài 1.7
nếu cố định cạnh bên bằng b, cịn cạnh đáy cho bằng x thay đổi. Tìm x để thể
tích VS . ABC đạt giá trị lớn nhất, ta có bài 1.12:
Bài 1.12. Cho hình chóp đều S.ABC có cạnh bên bằng b, cạnh đáy bằng x thay
đổi thỏa mãn x 0; b 3 . Tìm x để thể tích của khối chóp đã cho đạt giá trị lớn
nhất.
Hướng dẫn giải.
1 2
x 3b 2
12
Từ kết quả bài 1.7 ta suy ra VS . ABC
Đặt f x
1 2
x 3b 2
12
x 2 với x
x2
0; b 3 .
3
b
Khảo sát hàm số f x ta được đạt giá trị lớn nhất bằng khi x b 2 .
6
Từ bài các bài 1.8; 1.9; 1.10 cho cạnh bên bằng b cố định, các yếu tố cịn lại
thay đổi và u cầu tìm thể tích lớn nhất ta cho học sinh rèn luyện thêm các bài
tốn sau:
Bài 1.13. Cho khối chóp đều S. ABC . Biết cạnh bên bằng b cố định, chiều cao
SH x thay đổi. Tìm x để thể tich khối chóp đã cho đạt giá trị lớn nhất.
Bài 1.14. Cho khối chóp đều S. ABC . Biết cạnh bên bằng b cố định, góc giữa
cạnh bên và chiều cao bằng thay đổi. Tìm để thể tích của khối chóp lớn
nhất.
Bài 1.15. Cho khối chóp đều S. ABC . Biết cạnh bên bằng b, góc giữa cạnh bên
và mặt đáy bằng .
Tiếp tục khai thác kết quả bài 1.7: VS . ABC
1 2
a 3b 2
12
1
2a 2 .2a 2 . 3b 2
24
a2
a2
Áp dụng bất đẳng thức Cơsi ta có:
2a .2a . 3b
2
2
2
a
2
2a 2
2a 2
3b 2
3
a2
3
a2
b2
3
Từ đó ta có bài tốn 1.16
22
Bài 1.16. Cho khối chóp đều S. ABC . Biết cạnh đáy bằng a, cạnh bên bằng b.
1
24
Gọi V là thể tích của khối chóp đã cho. Chứng minh rằng: V
a2
b2
3
.
Tương tự bài 1.16 cho học sinh rèn luyện thêm các bài tốn sau:
Bài 1.17. Cho khối chóp đều S .A BC có cạnh đáy A B = a các cạnh bên
bằng b có thể tích là V . Chứng minh rằng V
2
60
a2
2b 2
3
.
Bài 1.18. Cho khối chóp đều S .A BC có cạnh đáy A B = a các cạnh bên
bằng b có thể tích là V . Chứng minh rằng V
1
120
3a 2
b2
3
.
Định hướng 2. Thay đổi giả thiết về đáy, hoặc kết hợp thay đổi giả thiết cả
đáy lẫn chiều cao để tạo ra bài tốn mới
Nhận xét. Từ bài tốn 1 nếu thay đáy thành tam giác vng, tam giác cân, tam
giác thường, hoặc thay tam giác bởi tứ giác, ngũ giác… chúng ta có thể sáng
tạo ra một lớp bài tốn nhằm phát triển tư duy và năng lực sáng tạo cho học
sinh. Chẳng hạn trong bài tốn 1 nếu chúng ta thay đáy là hình vng cạnh a ta
có bài tốn 1.19
Bài 1.19. Tính thể tích khối chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vng cạnh a,
cạnh bên SA vng góc với mặt phẳng đáy và SA a 2 .
Lời giải.
h
SA a 2
B
a2
VS . ABCD
a3 2
3
Nhận xét: Từ bài tốn 1.19 ta có
BC
CD
SAB
SAD
BC
CD
SB
và SC tạo với mặt
SD
đáy SCA 450 . Ta có bài tốn 1.20:
Bài 1.20. Cho khối chóp S. ABC có đáy ABC là tam giác vng cân tại A, AB a ,
23
các tam giác SAB, SAC lần lượt vng tại B và C , SA tạo với đáy một góc
bằng 450 . Tính thể tích của khối chóp S. ABC .
Lời giải.
Kẻ đường cao SH . Suy ra
AB
AB
SH
SB
AB
SHB
AB
BH (1)
Tương tự ta chứng minh được
AC
SHC
AC
CH (2)
Từ (1) và (2) suy ra tứ giác ABHC là hình vng
cạnh a. Từ đó tính được: SH a 2
Do đó VS . ABC
a3 3
6
Từ bài 1.20 thay góc giữa SA với mặt đáy bởi góc giữa 2 mặt phẳng ta có bài
1.21:
Bài 1.21. Cho khối chóp S. ABC có đáy ABC là tam giác vng cân tại A, AB a ,
các tam giác SAB, SAC lần lượt vng tại B và C , góc giữa 2 mặt bên SAB và
SAC bằng 60 0 . Tính thể tích của khối chóp S. ABC .
( Trích từ câu 49, đề minh họa, BGD, 2020)
Hướng dẫn.
Cách 1. Dựng đường cao SD và DH, DK lần lượt vng góc với SB và SC
(hình vẽ). Dễ dàng chứng minh được
DH
DK
SAB
SAC
Góc giữa 2 mặt bên SAB
và SAC chính là góc HDK 60 0 . Đặt SD h , từ đó biểu diễn được DH, DK
theo h và a và tính cos HDK . Suy ra h=a. Tính được VS . ABC
a3
6
24
Cách 2. Dựng BM vng góc với SA. Suy ra SA cũng vng góc với CM. Chứng
minh được góc BMC 120 0 . Tính được SA a 3 SD a . Từ đó tính được
thể tích
Từ bài tốn 1.19 ta thay hình vng ABCD bởi hình chữ nhật có chiều dài
bằng 2a , chiều rộng bằng a ta có bài tốn 1.22, từ đó ta có bài 1.23 như sau:
Bài 1.22. Tính thể tích khối chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật có
chiều dài bằng 2a, chiều rộng bằng a. Cạnh bên SA vng góc với mặt
phẳng đáy và SA a 2 .
Bài 1.23. Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vng tại A, AB a,
2a , ABS
ACS
khối chóp S. ABC .
AC
90 0 , SA tạo với đáy một góc 60 0 . Tính thể tích của
25