一、解这类题的一般步骤
首先要做的是 “定位两点”,先在立体图形上明确两个点分别在哪几个面上,比如是在前面和上面,还是左面和后面,尤其要注意两点是否在相对的面上 —— 如果是相对面,那路径肯定要经过中间的相邻面,这一步不能急着展开,先把位置摸清楚,后续展开才不会偏。
接着是 “确定展开方向”,核心是 “让两点所在的相邻面连成一个平面”。因为只有把立体图形的两个(或多个)相邻面展开成连续的平面,两点之间的路径才能从立体上的折线变成平面上的直线 —— 这就是 “化折为直” 的关键。
展开时要盯着两点所在面的 “公共棱”,沿着公共棱展开,就能让两个面自然拼接成一个平面,保证两点都在这个平面里。
然后得 “梳理所有展开可能”,很多立体图形不是只有一种展开方式,比如两点可能对应不同的相邻面组合,这时候要把所有能让两点在同一平面的展开方式都列出来,不能想到一种就停,不然很可能漏掉更短的路径。
最后是 “筛选最短距离”,用勾股定理的核心逻辑算出每种展开方式下两点间直线的长度,再对比这些长度,最小的那个就是答案。算完后最好再检查一遍:展开的平面是不是真的由原立体图形的面组成,边长有没有拼接错,确保没因展开失误导致结果偏差。
二、常见题型的核心要点
初中阶段最常考的是 “长方体(含正方体)” 和 “圆柱体” 这两类。
长方体(正方体)的关键在 “找相邻面组合”。正方体因为各面边长相等,展开方式更规律,但长方体长宽高不同,两点所在的相邻面组合会更多样 。
比如一个点在前面左上角,另一个点在上面右下角,可能需要展开 “前面 + 上面”,也可能展开 “前面 + 右面 + 上面”(如果两点位置特殊),核心是抓住 “两点所在面的公共棱”,沿着不同公共棱展开,就会对应不同的平面形状,只要确保展开后两点在同一平面即可。
圆柱体的重点是 “侧面展开的对应关系”。圆柱侧面展开后是一个长方形,这个长方形的一边对应圆柱的 “高”,另一边对应圆柱底面圆的 “周长”—— 这是很多同学容易混的地方。
解题时要先明确:两点分别在圆柱的哪个部分(比如一个在顶面圆周,一个在底面圆周),展开侧面后,顶面和底面的圆周会变成长方形的两条长边(或短边),再把两点对应到长方形的边上,就能用 “化折为直” 的思路找路径。
三、必须避开的几个坑
第一个坑是 “没定位就展开”。很多同学拿到题就急着把图形拆开展开,结果展开后发现两点根本不在同一个平面上,或者路径对应不上原立体图形的棱,这都是因为一开始没把两点的位置摸透。
解决办法是先在立体图形上做标记,比如用文字记清 “点 A 在前面靠左侧的棱上,点 B 在上面靠右侧的顶点”,再思考展开方向。
第二个坑是 “展开方式漏算”。比如长方体只想到 “前面 + 上面” 的展开方式,没考虑 “左面 + 上面” 或 “前面 + 右面”,导致最后算出来的不是最短距离。
其实只要先列出 “两点所在的所有相邻面组合”,比如点 A 在面 1,点 B 在面 2,就找面 1 和哪些面相邻、面 2 和哪些面相邻,再组合出能让两者相连的面,就能把所有展开方式都覆盖到。
第三个坑是 “圆柱展开边长搞混”。有的同学会把圆柱底面的半径当成底面周长,导致展开后长方形的边长算错,或者把 “高” 和 “底面周长” 的位置弄反,比如把高当成长方形的长,底面周长当成宽,结果路径方向完全错了。
记住:圆柱侧面展开的长方形,一边是圆柱上下两个面之间的距离(也就是高),另一边是底面圆绕一圈的长度(底面周长),展开前先在草稿纸上写清 “长方形的长 = 底面周长,宽 = 圆柱的高”,再对应两点位置。
第四个坑是 “不理解‘化折为直’的本质”。有些同学以为展开只是 “把图形摊平”,却不知道为什么展开后直线就是最短路径 。
其实立体图形上蚂蚁爬的路径是折线(比如从前面爬到上面,要经过两个面的交线),展开后两个面连成一个平面,折线就变成了直线,而平面上两点之间直线最短,这才是核心逻辑。
如果不理解这点,遇到稍微变形的题目(比如带凹槽的立体图形)就会慌,只要抓住 “让路径所在的面连成平面,找直线距离”,就能应对大部分情况。
其实这类题只要按 “定位 — 展开 — 算距离” 的步骤来,避开漏算、错算的坑,多练几道题就能找到感觉,不用怕复杂的展开方式,关键是把每一步的逻辑理清楚,“化折为直” 的妙用自然就懂了。
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