计算圆木根数是利用梯形面积公式吗?

学习“梯形的面积计算”时,教材98页编排有这样一道习题:“我们经常见到圆木、钢管等堆成像下图的形状,请计算图中圆木的总根数。”(如图1)



教学中,我让学生先自主尝试解答,之后组织全班交流。

从学生的角度看,这道题是安排在学习梯形面积之后的练习中,学生受思维定势的影响很容易想到梯形面积,而且这样计算的结果用计数法验证也是正确的。因此,班里大多数学生都认为,这堆圆木的“横截面像个梯形”,“上层根数相当于梯形的上底,下层根数相当于梯形的下底,层数相当于梯形的高”,而“梯形面积=(上底+下底)×高÷2”,所以,“圆木的总根数=(顶层根数+底层根数)×层数÷2”。甚至,还十分肯定地说:“求圆木总根数,就是应用梯形面积计算公式。”

我鼓励其他学生提出质疑:对于这种方法,你有什么疑问吗?

生:我有疑问,这道题目的要求是求圆木的总根数,而不是求那个“横截面”的面积,为什么能用梯形面积公式去计算呢?是什么道理?

师:谁能解答他的疑问?

生:因为这个梯形的面里摆满了圆木,所以求梯形面积其实就是求圆木的根数。

生:可是,如果仔细看,这个截面并不是一个标准的梯形啊,它的边线不是直的线段,而是一些弯的弧线。另外,圆木并没有填满整个梯形的“面”,圆木之间有空隙呀!

生:还有,为什么要把这堆圆木的层数看成梯形的“高”,而不把它看作梯形的“腰”呢?它看起来不是更像“腰”吗?

生:如果把“层数”看作“腰”,就跟求梯形面积的公式没关系了,这怎么能说“求圆木总根数,是应用梯形面积计算公式”呢?

几个同学的质疑让全班同学陷入了沉思,大家面面相觑,用期待的眼光盼着老师来指点迷津。

我说:除了用梯形面积公式计算圆木根数之外,刚才我还看到有同学这样列式,2+3+4+5+6+7+8,可以吗?(可以)怎样求它们的和呢?有巧算的办法吗?

生:可以用2+8=10,3+7=10,4+6=10,再用10×3+5=35(根)。

师:真好!如果把这一列数字倒着写过来,写成一列新数:8+7+6+5+4+3+2,也是7个数。再把两列共14个数相加,用(2+8)×7=70,也就是用(最上层根数+最下层根数)×层数,就算出了两列数字的和,再除以2就是一列数字的和了,70÷2=35。想一想,这种算法跟梯形面积的计算方法有联系吗?

生:哦,我明白啦!我们在研究梯形面积的计算方法时,是用两个完全一样的梯形拼成了一个平行四边形,用转化的方法来计算梯形的面积,如果再有同样的一堆木头,如果能倒放在旁边,也就能组成了一个平行四边形,这样每层的根数就一样多了,每层的根数就是2+8=10根,用10×7=70(根)就算出了两堆这样的木头的数量,然后除以2就是一堆的数量了。

全班同学对该生报以热烈掌声!

我说:如果在这堆木头再填上一层,最上层1根,这堆木头就堆成了什么形状了?

      生:三角形。

 出示图2:


 我说:堆成了三角形,又该怎样求这堆木头的根数呢?是用三角形面积公式吗?试一试。

生尝试列式,全班交流。

生:用三角形面积公式计算,8×8÷2=32(根)

我说:想一想,圆木的根数会是32根吗?

生:不可能!刚才还有35根呢,现在添上1根,怎么会是32根呢?

我说:看来,计算圆木根数,不能简单地理解成圆木堆成什么形状,就用那种形状的面积计算公式求圆木的根数。还有不同的想法吗?

生:(1+8)×8÷2=36(根)我想象有一堆完全一样的三角形圆木倒着放在旁边,就拼成了一个平行四边形。每层都是(1+8)根,共有8层,(1+8)×8就算出两个木堆的根数,再“÷2”就是一堆圆木的根数了。

看来,学生已经不再把这个计算方法看作梯形的面积公式了。他们在计算木头的根数没有死死盯住一个式子的表象,他们的脑子里是有具体的“形”的。

我说:现在我们明白了,求圆木总根数的计算公式可以写成:总根数=(顶层根数+底层根数)×层数÷2,表面上看,它确实很像梯形面积计算公式:梯形面积=(上底+下底)×高÷2。但实质上并不是。其实,这道题是求等差数列2、3、4、5、…8的和的问题,计算公式应是:和=(首项+末项)×项数÷2,到了中学同学们就会学到这个知识了。

……

  学生惊奇地发现,这个算式就是自然数(即等差数列)的求和公式。在上述利用几何模型(梯形面积)得出自然数(等差数列)求和公式的过程中,不就自然渗透了几何直观的思想方法吗?

可见,“吃透”教材,弄清楚:数学内容的本质是什么?具体知识内容的来龙去脉是什么?……才能更好地开发与落实数学内容的教育价值。

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