論圓柱與圓錐的表面積與體積

最近我們?cè)谔剿鲌A柱與圓錐的表面積與體積,說真的雹嗦,這些問題有點(diǎn)難范舀,因?yàn)閳A錐與圓柱是立體圖形,還是個(gè)旋轉(zhuǎn)體俐银,我們要一步一步地嚴(yán)格的推理證明尿背,我們做到了這一點(diǎn)端仰。

第一步捶惜,我們要溫故,我們回顧了以前學(xué)過的立體圖形荔烧,也明白各個(gè)立體圖形的表面積和體積怎么求了吱七,又想了一下圓錐和圓柱跟長(zhǎng)方體與正方體之間的關(guān)系,然后就是知新了鹤竭,我們要探索圓錐圓柱踊餐,他們的表面積和他們的體積明確了,學(xué)習(xí)目標(biāo)就開始精確部分圓錐臀稚,圓錐圓錐圓錐的表面積和體積該如何求吝岭。

圓柱:表面積

我們可以用以千球表面積的方法來求,比如這里有一個(gè)正方體吧寺,我們?nèi)绾吻筮@個(gè)正方體的表面積窜管?可以把這個(gè)正方體展開,分成六個(gè)正方形稚机,然后把正方形的面積求出來相加幕帆,那么圓柱的表面積也應(yīng)該是如此,我們的方法是把圓柱展開赖条,展開之后也就是兩個(gè)大小同樣的圓失乾,和一個(gè)長(zhǎng)方形,我們算出圓的面積和長(zhǎng)方形的面積纬乍,把他們相加就是圓柱的面積了碱茁,現(xiàn)在我們社員的半徑是r,那圓的面積就是r2兀仿贬,(r的平方乘以兀)纽竣,有兩個(gè)相同的圓,就是2×r2兀诅蝶,現(xiàn)在我們就要算長(zhǎng)方形的面積退个,如果我們要算長(zhǎng)方形的面積畫募壕,需要長(zhǎng)和寬,寬在這個(gè)原柱中就是高h(yuǎn)语盈,那么長(zhǎng)是什么呢舱馅?你會(huì)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)就是圍城底面的周長(zhǎng),所以長(zhǎng)就是圓的周長(zhǎng)刀荒,圓的半徑是r代嗤,周長(zhǎng)就是2兀r,長(zhǎng)方形的長(zhǎng)和寬有了缠借,就知道它的面積該怎么算了干毅,面積也就是2兀r×h,那圓柱的表面積也就是2兀rh+2r2兀泼返,等于說要想知道圓柱的表面積硝逢,只用知道半徑和高就行了。(原稿)

原稿

圓錐:表面積

我們還是用以前的方法來求圓錐的表面積绅喉,第一步還是要有一個(gè)圓錐渠鸽,然后把這個(gè)圓錐展開,如果要想知道圓錐展開后是什么圖形的話柴罐,我們就要做一個(gè)圓錐徽缚,圓錐也是旋轉(zhuǎn)體,那么是什么革屠?幾何圖形圍成圓錐的呢凿试?我們有兩種猜想,第一是三角形似芝,第二是一個(gè)扇形那婉,我們嘗試構(gòu)思一下,覺得都可以圍成圓錐国觉,所以我們必須要實(shí)地操作一下吧恃,我先畫了一個(gè)扇形,又畫了一個(gè)三角形麻诀,剪下來痕寓,最后扇形圍成一個(gè)圓錐,所以圓錐展開以后是一個(gè)扇形蝇闭,和一個(gè)圓形呻率,圓形也就是圓錐的底面。

我們算出圓的面積和扇形的面積呻引,然后加起來就是圓錐的表面積了礼仗,但是,要想知道圓和扇形的面積話,必須知道圓的半徑和扇形的半徑元践,有些人問圓和扇形的半徑會(huì)不會(huì)一樣韭脊?我們知道兩點(diǎn)之間線段最短,我們畫一個(gè)在這個(gè)圓中經(jīng)過中心的線段单旁,就是圓的直徑沪羔,但圓錐是從開端用空中繞了一圈,才到了那個(gè)鐘點(diǎn)象浑,就說明善的直徑不等于圓的直徑蔫饰,半徑也就當(dāng)然不相等,所以現(xiàn)在我們明白愉豺,至少需要兩個(gè)信息篓吁,圓的半徑和扇形的半徑。

接下來就要算表面積了蚪拦,圓的面積杖剪,是底面半徑是r,面積就是r2兀外盯,接下來我們看扇形的面積摘盆,扇形的半徑是R,我們用大R來表示饱苟,因?yàn)樯刃蔚陌霃胶蛨A的半徑不一樣,我們還要知道圓心角的角度狼渊,我們?cè)O(shè)圓心角的角度是n箱熬,那么扇形的面積就是r2兀xn/360,那么把扇形的面積加圓的面積狈邑,就是圓錐的表面積城须,那么圓錐的表面積就是r2兀xn/360xr2兀。

但是這個(gè)法則還有一些略處米苹,因?yàn)槲覀儾荒苤苯又缊A錐展開后的扇形的角度糕伐,所以我們最好用另一種方法,求扇形的面積蘸嘶,那就是1/2lR良瞧,l,是弧AB的長(zhǎng)度训唱,這種法則已經(jīng)在扇形的面積中證明過了褥蚯,所以是可行的,那我們現(xiàn)在要知道弧AB的長(zhǎng)度了况增,其實(shí)胡就是圓的周長(zhǎng)赞庶,因?yàn)槭呛鼑橇耍酌嬉簿褪蔷墸f明圓的周長(zhǎng)就是弧歧强,半徑就是R澜薄,這個(gè)扇形的半徑還被稱作為母線,那扇形的面積就是摊册,那么扇形的面積就是1/22兀r×R表悬,那么圓錐的表面積就是1/22兀r×R+r2兀。

這個(gè)法則明顯就比我第一個(gè)求的法子更好一些丧靡,現(xiàn)在我們就要一步一步求圓錐和圓柱的體積了蟆沫。(原稿)

寫圓錐的表面積確實(shí)有點(diǎn)多

圓柱:體積

其實(shí)原著跟我們求圓的面積很像,只不過圓是二維的原著是三維的温治,也就是原著加了一個(gè)條件高饭庞,我現(xiàn)在分割一個(gè)圓柱,如下圖熬荆。

首先我們要有一個(gè)圓柱舟山,肯定的它的高,底面的半徑卤恳,然后分割這個(gè)圓柱累盗,其實(shí)分的越小越好,陰謀越小就越近突琳,似一個(gè)三角體若债,但是我們是做不到把應(yīng)援的周長(zhǎng)分成三角形的底,我們想象一下拆融,分出來的就是三角體蠢琳,然后把它展開,把這些三角體拼成一個(gè)長(zhǎng)方體镜豹,我們知道長(zhǎng)方體的體積怎么算傲须,就是長(zhǎng)乘寬乘高,那么這個(gè)長(zhǎng)方體的長(zhǎng)是多少呢趟脂?長(zhǎng)方體的寬是多少呢泰讽?,我們?cè)谇箝L(zhǎng)和寬的時(shí)候想到了圓的面積昔期,方法一毛一樣已卸,只不過少了個(gè)高,如圖五镇眷,我們們是如何組成長(zhǎng)方形的咬最,就是把圓的周長(zhǎng)分割,然后拼欠动,兩個(gè)長(zhǎng)方形的長(zhǎng)加起來就是圓的周長(zhǎng)永乌,那這個(gè)長(zhǎng)方體的長(zhǎng)呢惑申?,也是圓的翅雏,周長(zhǎng)的一半圈驼,所以是1/22兀r,寬就是圖中的半徑望几,r绩脆,那么長(zhǎng)方體的高是什么呢?橄抹,長(zhǎng)方體的高就是圓柱的高h(yuǎn)靴迫,三個(gè)條件都有了,那么體積是什么呢楼誓?就是長(zhǎng)乘寬乘高玉锌,也就是1/22兀r×r×h,我們來化解一下疟羹,就是1/22兀r×r×h=r刂魇兀×r×h=r2兀h,你會(huì)發(fā)現(xiàn)就是圓柱的底面積乘高榄融,這就是圓柱體積的法則参淫。

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圓錐:體積

圓錐的體積這個(gè)嗯,有點(diǎn)難說愧杯,因?yàn)樗彩窍巡牛D(zhuǎn)體,但是我認(rèn)為圓錐的體積和它同底面積等高的圓錐的體積有關(guān)系民效,于是我做了一個(gè)同底面積等高的一對(duì)圓錐和圓柱憔维。

然后我們就去操場(chǎng)上弄些土,也把土弄得細(xì)點(diǎn)畏邢,要不然吐個(gè)吐會(huì)有奸細(xì)為一項(xiàng)圓錐和圓柱的體積,我們先裝滿圓錐检吆,然后把圓錐上的土了舒萎,原著最后我們到了三次,差不多就把圓柱倒?jié)M了蹭沛,所以可能圓錐的體積就是和他同底面積等高的圓柱體積的1/3臂寝,事實(shí)上就是這樣,我們只能用物理實(shí)驗(yàn)來證明摊灭,不能用數(shù)學(xué)來推理咆贬,但等我們上了大學(xué),在研究這方面時(shí)便知分曉帚呼,所以圓錐的體積就是1/3r2兀h掏缎。

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