在整个小学数学阶段中,可以把数学分为三个板块,算数,几何,统计与概率,今天详细来谈谈几何这大板块。
几何,其实就是图形,但是图形也是分类的,比如有平面图形,也有立体图形,所以我们可以把几何分为几个部分来讲,一维线,二维平面图形,三维立体图形。
一维~线
首先我们来确定什么是线,线是直的,线具体分为线段、直线、射线,那么这三条线又是什么概念呢?直线,它没有一个准确的端点,它可以两边无限延长的的,这就是直线的性质。射线,它是有一个端点,然后另一条边可以无限地延长,我们生活中有很多射线,比如在灯光秀中,你看见灯光,它其实就是一条射线,红外线,绿外线,手电筒,也是射线,这就是射线的性质。线段,它有两个端点,这条线是有限制,不能无限延长。这就是三条性质不一的线。
假如你的面前有一条线,你会怎么来表达这条线的长度呢?在古代,还没有,现在西方统一标准的基准单位,那他们怎么表达这条线的长度呢?所以我们就遇到了问题,一条线,我们表达会不统一。其实在古代,他们也有表示的方法,寸、拃、丈,这三个单位就是他们测量一条线的基准,但是他们是怎么得来的呢?其实原本只有一个计量单位,在实际使用中,肯定会有一些问题,就是一条线的长度不满足这个单位,那么他们就得发明单位更小的基准,所以就有了进置,比如十拃就是一仗,所以每一个测量基准中都是有进置的。那么在现代,我们用什么基准呢?在西方,他们用了厘米毫米、米、分米,他们的国家相对于其他国家来说都要强盛,所以他们的计量方法就成了国际的标准,所以现代的已经统一了基准,就是厘米、毫米…,现在我们采用的是十进制,十毫米等于一厘米,十厘米等于一分米,十分米等于一米。
那我们现在已经有了一个统一的测量基准,那么如何测量呢?第一肯定是需要确定一条线的起点,就是端点,然后我们来测量这条线,看这条线有几个这样的基准,这样我就可以得知一条线的长度。
这就是一维~线的长度。
二维~平面图形
平面图形的定义是什么?就是一个部分,如果在这个平面内,他就是一个平面图形,比如长方形,他有长和宽,在这个平面内,他就是一个平面图形。
那么你学过哪些平面图形?
有长方形,正方形,在我们学这些图形的时候,有两个重要的部分,就是周长和面积,现在先来看看正方形和长方形的周长面积。长方形的周长,其实就是它的四条边的长度加起来,就是这个平面内它的边缘的长度就是这个图形的周长,那么我们只要把长方形它的长和宽的长度量出来,加起来就是正长方形的周长,正方形,那我们量出它的边长,然后加起来就是正方形的周长了。那我们现在来看它们的面积。正方形和长方形面积,我们可以用两种方法来解释,就是拉伸系数和平移变换,现在我们有一个小正方形,然后我们把这个图形拉伸,我们是把这个正方形拉伸了,那我们先把它横向拉伸a倍,再向纵向拉伸b倍,那么他一共拉伸了多少倍?就是a乘b倍,也就是运用了乘法。平移变化,就是一个单位小正方形,用它来摆成了一个长方形,那我们怎么算这个长方形的面积?就是看他这个长方形,一共有几个这个单位小正方形?,一个一个数,用的就是加法,但是拉伸系数用的就是乘法,这就是求长方形和正方形的面积方法。
接下来就是平行四边形梯形三角形的面积,其实它们的面积运用的是割补方法,比如一个直角三角形,你可以再补一个跟它相同的直角三角形,那么就可以拼成一个长方形或者正方形,长方形面积就是长乘宽,再除以二就是这个三角形的面积,那么在这个三角形中,长方形的长和宽,就是三角形的底和高,所以三角形面积就是底乘高除以二。平行四边形,沿着平行四边形高切意切一刀,然后就是两个梯形,这两个梯形的斜边是一样的,就可以把它拼成一个长方形,长乘宽,长和宽在这个平行四边形中就是底和高,所以平行四边形面积就是底乘高。梯形,我们找一个一般梯形,沿着它相对的对角线切一刀,就是两个三角形,三角形的面积,我们已经知道该如何求了,底乘高除以二,这两个三角形的底和高,就是梯形的上底和下底,三角形的高就是梯形的高,所以梯形面积就是(下底加上底)乘高除以二,我们运用勾股求出这些图形的面积。
然后我们在六上学习了圆的面积,我们把圆分割成近似的三角形,然后把分割成近似三角形后的圆展开,就是两个部分,这时我突然发现,可以买那两个部分,拼成一个长方形,长方形的面积,我们已经会求了,就是长乘宽,那么这个长方形的长和宽在这个圆中是什么呢?长就是周长的一半,宽就是圆的半径,长是兀r,宽就是r,那么圆的面积就是兀r2,但是这个方法有什么不好的地方呢?就是我们无法做到把这个圆分割成三角形,只能分割成近似的三角形,但是如果我们用大脑使用极限思想,想象把这个圆分割成无数份,那么分割出来的图形就是三角形,它的底边也就是直的,那么这个方法就成立了。
三维~立体图形
立体图形就像现实生活中的,是个三维世界,我们就像一个立体图形,不过是一个不规则的,立体图形最重要的两个点就是体积和表面积,一个长方体表面积就是它,每个面的面积加起来,就是他的表面积,现在我们来算一下圆锥的表面积,我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,现在我们设圆的半径是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,现在如果我们要算长方形的面积话,需要长和宽,宽在这个圆柱中就是高h,那么长是什么呢?你会发现长就是围成底面的周长,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。现在就是圆锥的表面积。我们想象把这个圆锥展开,最后想到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,那我们现在要知道弧AB的长度了,其实弧就是圆的周长,因为是弧围成了底面,也就是边缘,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。
接下来就是体积,我们可以用拉伸系数和单位小木块来得知这个长方体的体积,比如这里有一个单位基准小正方体,然后把这个正方体三维拉伸,拉伸a倍,拉伸b倍,拉伸c倍,那他一共拉伸了多少倍?就是a×b×c,我们算它的体积,运用到了乘法。另一种就是单位基准小正方体,来铺满这个长方体,看有多少个这个单位基准小正方体,运用到了加法,这就是这个长方体的体积,正方体同理。
接下来就是圆锥,还有圆柱的体积了。
我这样分割一个圆柱,其实分的越小越好,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?长方体的长呢?长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。
然后就是圆锥的体积了,我有一个猜想,就是圆锥的体积和它同底面积等高的圆柱的体积的1/3,所以我们就做了这样的一对圆锥和圆柱,我们就去操场上弄些土,我们先装满圆锥,然后把圆锥上的土倒入圆柱,最后我们倒了三次,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,所以圆锥的体积就是它的底面积乘高乘以1/3。
这就是小学数学几何大版块的所有的内容,下期再见,拜拜✋。