圆柱与圆锥

  在之前五年级时,我们已经学习了正方体和长方体,它们都是立体图形。并且在之前,我们还学习了图形的构成,有折叠,平移,旋转,展开等构成方式。

折叠:


  折叠就是把二维图形变成三维图形。

平移:

  平移也是把二维图形变成三维图形,但是它看的是二维图形的运动轨迹。

展开:


  展开和平移,折叠有不同,因为平移,折叠是把二维图形变成三维图形,但是展开却是把三维图形变成二维图形。

  根据之前学的这些图形构成,我们可以把圆柱体和圆锥体引出来了。

  圆柱体的建构,可以先从平移来看


圆柱体的平移就是把一个圆垂直向上移动一定距离,运动轨迹就是圆柱体。

  接下来是展开


  展开时候可以看到圆柱体展开后就是两个圆和一个长方形。

  然后是旋转。圆柱体的旋转有两种办法,第一种是以长方形的长或宽的中点为对称轴,顺时针或逆时针旋转180°,它的运动轨迹就是圆柱体。第二种办法是直接以长方形的长或宽为旋转轴,顺时针或逆时针旋转360°,它的运动轨迹就是圆柱体。

  然后是折叠的建构方法:

让长方形的两条长或者两条宽重合,形成一个圆柱体。

  圆锥的建构和圆柱的流程相似。首先先把圆锥体展开成二维图形:

  展开后的圆锥是一个扇形(或者可以理解为曲边三角形)加一个圆。

  然后是旋转,旋转的话只能按照一个直角三角形来转,绕着直角三角形的直角边,顺时针或者逆时针旋转360°,运动轨迹就是圆锥体。折叠的话就是按照一个曲边三角形来看,让两条直边重合,折叠形成圆锥体。

  然后是圆锥体和圆柱体的命名:


  圆柱体的底面,就是圆柱体上面和下面的两个圆。圆柱体的高是两个底面圆心相接形成的一条线。而底面半径就是两个圆的半径。侧面,既可以理解为展开后的长方形,也可以理解为除了两个底面以外的面积。


圆锥体的底面是圆锥体唯一的圆。高是顶点到底面圆心的距离形成的线。侧面既可以理解为展开后的扇形(曲边三角形),也可以理解为除圆以外的面积。母线是从顶点垂直往下,到底面任意一个点的线。

  圆柱的表面积,可以先看一下圆柱体的展开图,就是两个圆和一个长方形,这时就可以知道,圆柱体的表面积就是圆柱的侧面积和底面积,就是一个长方形和两个圆的面积。这样就可以推导出圆柱体表面积公式了。长方形的面积,就是长乘宽,而在一个展开的圆柱体中,长方形的长就是底面的周长,长方形的宽就是圆柱体的高。底面周长:2πr,高:h。底面面积:πrr(πr的方),因为有两个底面,所以要看为:2πrr(2πr的方)。把这些加起来,就是:2πrh➕2πrr。

  圆锥体公式推导也同样,先把圆锥体展开,为一个曲边三角形和圆。如果按照曲边三角形的话,三角形的面积公式是底乘高➗2,这时候我们可以看到,曲边三角形的底就是底面的周长:2πr,高就可以理解为母线,所以就是2πrl➗2。

  接下来就是体积了。圆柱体的体积可以切割一下,把它分割之后,可以看为一个长方体:


把它看成长方体之后,可以给长方体和圆柱体对应一下。长方体的高就是圆柱体的高,而长方体的长是底面周长的一半,长方体的宽是圆柱体的底面半径。长方体的体积公式是长✖️宽✖️高,所以可以对应一下,圆柱体的高✖️底面周长的一半✖️底面半径等于圆柱体的体积,对应一下字母。圆柱体的高:h,底面周长的一半:2πr➗2,底面半径:r。h2πr➗2r。合一下,把r合在一起,把2抵消掉,最后留下的公式就是,πrrh。

  圆锥体的体积怎么算呢?可以先做一个实验,找到一个圆柱体容器,和圆柱体容器同底等高的圆锥体容器,先在圆柱体容器中装满水,再倒入圆锥体容器中,可以发现,刚好可以倒3次。说明与圆柱体同底等高的圆锥体是那个圆柱体的1/3。这时候我们已经知道了圆柱体的体积公式,就可以推导出圆锥体的体积公式是:1/3πr的方。

  接下来是实际应用。实际应用中,归纳了几类常用的题型:

圆柱体:

1.已知底面半径,高,求体积,表面积。

2.已知底面周长,面积,求体积,表面积。

3.已知体积,表面积,求高,半径。

圆锥体:

1.已知母线,底面半径,求表面积。

2.已知表面积,底面半径,求母线。

  最后我还想探索一下,比如说圆台的体积和表面积的求法。或者球体的体积和表面积的求法。

  圆柱和圆锥的探索就到这里了,希望对于它们的探索可以帮助之后更多的学习。

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