在“运动”中探索立体图形的计算问题
教学目标:
1、学生通过观察、比较,了解几何中点动成线、线动成面、面动成体的基本知识。
2、学生通过计算、推导,掌握图形垂直移动中图形体积公式的推导以及适用范围,探索图形旋转中一些复杂图形的体积计算。尝试推导侧面积公式的适用范围,
3、学生通过合作、讨论交流,感受到数学的奥秘,激发学生学习数学的乐趣。
教学重点:
图形垂直移动:图形体积公式的推导以及适用范围,尝试推导侧面积公式的适用范围
图形旋转:一些复杂图形的体积计算。
教学难点:
图形旋转:一些复杂图形的体积计算。
教学过程:
提问:同学们,你能用一个公式,表示出长方体、正方体、圆柱的体积吗?(体积=底面积×高)
谈话:是的,它们的体积都能用底面积×高来表示。你知道为什么它们都能用这个公式来表示?但我们学习数学不仅要知其然,还要知其所以然。这个公式还能表示其他立体图形的体积吗?带着这个疑问,我们今天要再次打开图形几何的数学之门,一起来进行探究。
一、知识准备:
谈话:瞧,这是一个点。我们水平移动这个点,它的移动轨迹就变成了一条线。在数学上,我们称之为“点动成线”,这条线的长短就是长度。
这是一条线段,我们向上平移这条线段,它在平移过程中所经过的区域就变成了一个长方形,长方形是一个平面图形。由一条线移动变成了一个平面图形,在数学上,我们称之为“线动成面”,这个面的大小就是面积。
提问:你知道面动成什么吗?
这是一个长方形,怎样移动变成一个立体图形呢?这样可以吗?(演示)
垂直于它所在的平面向上运动,像这样(演示)它的移动轨迹就能变成一个……(长方体),是的。今天这节课我们说的面的运动都是垂直于图形所在的面进行移动。像刚才这样垂直于所在平面移动一个长方形,这个长方形所经过的空间就变成了一个长方体,在数学上,我们称之为“面动成体”,这个空间的大小就是体积。
(图形的平移)
二、体积公式:
(1)分析
谈话:知道了“面动成体”,下面这个图形你能说一说他们都是由什么图形移动得到的吗?
(圆柱、正方体)
(2)归纳
对比:通过找一找,我们发现长方体、圆柱、正方体都能看成是把一个图形移动产生的。在以前的学习中,我们还知道了体积=底面积×高。结合面动成体的知识,你能说一说底面积和高在平移过程中,分别表示的是什么吗?
生:底面积表示被移动图形的面积,高表示移动的距离。
明确:是的,从面动成体的角度看,体积也等于被移动图形的面积×移动的距离。
提问:这个长方体除了看成是把底面的长方形向上平移向上移动以外,还能怎样看?(侧面向左移动)
明确:在计算长方体的体积的时候,除了底面积×高外,还可以用横截面积×长,而在面动成体的角度看,横截面积其实也是被移动图形的面积,长就是移动的距离。
看来不管是底面积×高,还是横截面积×长,其实都是被移动图形的面积×移动的距离。
(3)运用
提问:根据刚才我们的所学,那这些立体图形的体积,你会求吗?(4题)
(4)完善概念
提问:这个图形的体积也能用被移动图形的面积×移动的距离吗?为什么?
生:因为从上往下有的地方不一样。
提问:怎样的图形才能够运用这个公式呢?
生:从上往下粗细完全一样。
小结:是的,像刚才这些从下往上粗细完全一样的立体图形,在数学上我们叫作:直柱体。直柱体的体积才能用:被移动图形的面积×移动的距离来算体积。在计算的时候,我们要先找到是谁在移动,再看它移动了多少距离,就能求出这个立体图形的体积了。
过渡:通过刚才的“面动成体”,我们对体积公式:底面积×高又有了新的认识。平面图形除了垂直于所在平面移动能够形成立体图形外,你知道怎样运动图形也能形成立体图形呢?(旋转)下面我们就要从图形旋转入手,进行复习。
(图形的旋转)
三、长方形旋转
探究题:把长方形ABCD绕一边进行旋转,得到的图形会是什么?并求出它的体积和表面积。
四、三角形旋转
探究题:把1个直角三角形进行旋转,得到的图形会是怎样的?并求出它的体积。
基础 :(1) (2) 特殊: 拓展:
五、梯形旋转
探究题:把直角梯形ABCD绕一边进行旋转,得到的图形会是什么?并求出它的体积。
小结:刚才我们通过旋转圆柱、三角形、梯形得到了许多不同的立体图形,并计算出了他们的体积。在解题的过程中,我们首先要确定旋转轴。然后想象并画出旋转后所形成的立体图形,一般就是圆柱、圆锥或者它们的组合图形。最后找到它们的底面半径和高,进行计算。
六、全课总结:
提问:今天你学习了什么?
揭示:今天我们认识了“点动成线、线动成面、面动成体”,运用“面动成体”的知识,我们进一步理解了体积公式:体积=底面积×高,也就是被移动图形的面积×移动的距离。接着我们还计算了通过旋转形成的立体图形的体积,它的解题步骤是:1、确定旋转轴。2、确定立体图形。3、确定半径和高。4、计算体积。