最近我们在探索圆柱与圆锥的表面积与体积,说真的,这些问题有点难,因为圆锥与圆柱是立体图形,还是个旋转体,我们要一步一步地严格的推理证明,我们做到了这一点。
第一步,我们要温故,我们回顾了以前学过的立体图形,也明白各个立体图形的表面积和体积怎么求了,又想了一下圆锥和圆柱跟长方体与正方体之间的关系,然后就是知新了,我们要探索圆锥圆柱,他们的表面积和他们的体积明确了,学习目标就开始精确部分圆锥,圆锥圆锥圆锥的表面积和体积该如何求。
圆柱:表面积
我们可以用以千球表面积的方法来求,比如这里有一个正方体,我们如何求这个正方体的表面积?可以把这个正方体展开,分成六个正方形,然后把正方形的面积求出来相加,那么圆柱的表面积也应该是如此,我们的方法是把圆柱展开,展开之后也就是两个大小同样的圆,和一个长方形,我们算出圆的面积和长方形的面积,把他们相加就是圆柱的面积了,现在我们社员的半径是r,那圆的面积就是r2兀,(r的平方乘以兀),有两个相同的圆,就是2×r2兀,现在我们就要算长方形的面积,如果我们要算长方形的面积画,需要长和宽,宽在这个原柱中就是高h,那么长是什么呢?你会发现长就是围城底面的周长,所以长就是圆的周长,圆的半径是r,周长就是2兀r,长方形的长和宽有了,就知道它的面积该怎么算了,面积也就是2兀r×h,那圆柱的表面积也就是2兀rh+2r2兀,等于说要想知道圆柱的表面积,只用知道半径和高就行了。(原稿)
圆锥:表面积
我们还是用以前的方法来求圆锥的表面积,第一步还是要有一个圆锥,然后把这个圆锥展开,如果要想知道圆锥展开后是什么图形的话,我们就要做一个圆锥,圆锥也是旋转体,那么是什么?几何图形围成圆锥的呢?我们有两种猜想,第一是三角形,第二是一个扇形,我们尝试构思一下,觉得都可以围成圆锥,所以我们必须要实地操作一下,我先画了一个扇形,又画了一个三角形,剪下来,最后扇形围成一个圆锥,所以圆锥展开以后是一个扇形,和一个圆形,圆形也就是圆锥的底面。
我们算出圆的面积和扇形的面积,然后加起来就是圆锥的表面积了,但是,要想知道圆和扇形的面积话,必须知道圆的半径和扇形的半径,有些人问圆和扇形的半径会不会一样?我们知道两点之间线段最短,我们画一个在这个圆中经过中心的线段,就是圆的直径,但圆锥是从开端用空中绕了一圈,才到了那个钟点,就说明善的直径不等于圆的直径,半径也就当然不相等,所以现在我们明白,至少需要两个信息,圆的半径和扇形的半径。
接下来就要算表面积了,圆的面积,是底面半径是r,面积就是r2兀,接下来我们看扇形的面积,扇形的半径是R,我们用大R来表示,因为扇形的半径和圆的半径不一样,我们还要知道圆心角的角度,我们设圆心角的角度是n,那么扇形的面积就是r2兀xn/360,那么把扇形的面积加圆的面积,就是圆锥的表面积,那么圆锥的表面积就是r2兀xn/360xr2兀。
但是这个法则还有一些略处,因为我们不能直接知道圆锥展开后的扇形的角度,所以我们最好用另一种方法,求扇形的面积,那就是1/2lR,l,是弧AB的长度,这种法则已经在扇形的面积中证明过了,所以是可行的,那我们现在要知道弧AB的长度了,其实胡就是圆的周长,因为是狐围城了,底面也就是缘,说明圆的周长就是弧,半径就是R,这个扇形的半径还被称作为母线,那扇形的面积就是,那么扇形的面积就是1/22兀r×R,那么圆锥的表面积就是1/22兀r×R+r2兀。
这个法则明显就比我第一个求的法子更好一些,现在我们就要一步一步求圆锥和圆柱的体积了。(原稿)
圆柱:体积
其实原著跟我们求圆的面积很像,只不过圆是二维的原著是三维的,也就是原着加了一个条件高,我现在分割一个圆柱,如下图。
首先我们要有一个圆柱,肯定的它的高,底面的半径,然后分割这个圆柱,其实分的越小越好,阴谋越小就越近,似一个三角体,但是我们是做不到把应援的周长分成三角形的底,我们想象一下,分出来的就是三角体,然后把它展开,把这些三角体拼成一个长方体,我们知道长方体的体积怎么算,就是长乘宽乘高,那么这个长方体的长是多少呢?长方体的宽是多少呢?,我们在求长和宽的时候想到了圆的面积,方法一毛一样,只不过少了个高,如图五,我们们是如何组成长方形的,就是把圆的周长分割,然后拼,两个长方形的长加起来就是圆的周长,那这个长方体的长呢?,也是圆的,周长的一半,所以是1/22兀r,宽就是图中的半径,r,那么长方体的高是什么呢?,长方体的高就是圆柱的高h,三个条件都有了,那么体积是什么呢?就是长乘宽乘高,也就是1/22兀r×r×h,我们来化解一下,就是1/22兀r×r×h=r兀×r×h=r2兀h,你会发现就是圆柱的底面积乘高,这就是圆柱体积的法则。
圆锥:体积
圆锥的体积这个嗯,有点难说,因为他也是,旋转体,但是我认为圆锥的体积和它同底面积等高的圆锥的体积有关系,于是我做了一个同底面积等高的一对圆锥和圆柱。
然后我们就去操场上弄些土,也把土弄得细点,要不然吐个吐会有奸细为一项圆锥和圆柱的体积,我们先装满圆锥,然后把圆锥上的土了,原著最后我们到了三次,差不多就把圆柱倒满了,所以可能圆锥的体积就是和他同底面积等高的圆柱体积的1/3,事实上就是这样,我们只能用物理实验来证明,不能用数学来推理,但等我们上了大学,在研究这方面时便知分晓,所以圆锥的体积就是1/3r2兀h。