從一個土豆大小談起

時間：2024-09-17 22:00:37 論文范文我要投稿

從一個土豆大小談起

        這是一堂數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課。同學(xué)們根據(jù)復(fù)習(xí)內(nèi)容——立體圖形的體積計算，早把學(xué)具一一作了準(zhǔn)備。有的拿來了長方體的鐵盒，有的拿來了正方體的紙盒，有的拿來了圓柱形的鐵桶，有的拿來了圓錐形的量杯……誰知老師卻提來半桶水和一包細(xì)砂土，還帶來一架稱重量的天平，弄得同學(xué)們“丈二和尚摸不頭腦”，紛紛議論“老師要干什么呀？”“是不是換復(fù)習(xí)內(nèi)容了？”……這時，老師從兜里拿出一個土豆兒，高高舉起來，說：“今天咱們復(fù)習(xí)立體圖形的體積計算，看誰能用學(xué)過的知識，計算出土豆兒的體積？”說著，神秘地看了看大家。頓時，教室里靜了下來。誰都知道，我們雖然學(xué)過正方體、長方體和圓柱體、圓錐體的體積計算，但是土豆兒，方不方、圓不圓，凸凸凹凹，是個不規(guī)則的形體，那怎么計算它的體積呢？大家你看看我，我看看你，一時，誰也不知怎么辦？
        正當(dāng)同學(xué)們困惑不解的時候，老師拿起土豆兒，“咚”的一聲，將它放入長方體的鐵罐內(nèi)，然后微笑著，用期待的目光看著同學(xué)們。
        “老師，我想出辦法了！”小昆興沖沖地走上講臺，他先用尺子從里面量出長方體鐵罐的長（a）、寬（b ）和高（h[,1]），然后將土豆兒放入罐內(nèi)，并用細(xì)砂把鐵罐填滿。他怕砂子表面不平，還用尺子沿罐邊將砂面刮平。
        這時，有人插話：“要是知道砂子的體積，土豆兒的體積就等于鐵罐的容積減去砂子的體積。”
        小昆看了看插話的同學(xué)，繼續(xù)有條不紊地操作。他小心翼翼地將土豆兒從罐內(nèi)取出，唯恐帶出砂子，接著再用小三角板將罐內(nèi)的砂面刮平，并測出砂面的高度（h[,2]），然后對大家說：“罐內(nèi)砂面的高度由h[,1] 降到h[,2]，就是因?yàn)槿〕鐾炼箖旱木壒剩裕炼箖旱捏w積可以這樣計算。”說著，就在黑板上板書起來。
        土豆兒體積＝長方體鐵罐容積－鐵罐內(nèi)砂子體積＝ V[,1] － V[,2] ＝abh[,1] － abh[,2]“其實(shí)，小昆的計算方法可以改進(jìn)”。還是剛才插話的那位同學(xué)，指著小昆的板書說：“abh[,1] － abh[,2]，就是ab（h[,1] － h[,2]），也就是說，土豆兒的體積只要用鐵罐的底面積乘以砂面的高度差就可以了。”
        “砂子面的高度差就是從罐內(nèi)取出土豆兒后，砂面下降的高度，所以，計算土豆兒的體積，只要用長方體鐵罐的底面積乘以砂面下降的高度就可以了。你們看——”大為同學(xué)不僅進(jìn)一步改進(jìn)了計算方法，而且還在黑板上畫出示意圖。土豆兒體積＝長方體鐵罐的底面積× 砂面下降的高度V ＝ abh[,3]
這時，教室里的氣氛熱烈起來了。
        “要是鐵罐不漏水的話，用水代替砂子，照小昆的方法，也可以計算出土豆兒的體積。”
        “用小昆的方法，如果用正方體的容器，也可以計算土豆兒的體積。”（見圖）土豆兒的體積＝正方體容器的底面積× 砂（水）面下降的的高度V ＝ a[2]h“只要容器的容積大于土豆兒的體積，都可以用上面的方法。你們看，我用這個鐵盒也照樣可以。”二剛說著，高高地舉起他帶來的口小底大的鐵皮盒。這時，老師一邊在黑板上畫示意圖，一邊鼓勵二剛：“可以。請你具體講一講。”“雖然這個容器的底兒是長方形，但是計算容積時，應(yīng)該用它的橫截面的面積，也就是梯形的面積乘以容器的長。”說著，他干凈利索地操作起來——放入土豆兒，填滿砂子，刮平砂面，取出土豆兒，刮平盒內(nèi)砂面，測量容器的橫截面上底（a），下底（即砂面的寬度）（b），砂面下降的寬度（h），及容器的長（f）。
        然后，板書計算方法：土豆兒體積＝橫截面面積× 容器的長度V ＝ 1 ／ 2（a ＋ b）hf“測量橫截面的面積，也可以用中位線乘以高。”又有人插話。“當(dāng)然可以！”二剛指著容器內(nèi)，取出土豆兒后，橫截面上空出部分所呈現(xiàn)的梯形，胸有成竹地說，“只要測出中位線（m）和高（h）就可以。”
        土豆兒體積＝砂面下降橫截面面積× 容器的長V ＝ mhf“剛才，同學(xué)們都利用計算直棱柱體積的方法，巧妙地解決了土豆兒體積計算。大家想一想，還有別的方法嗎？”老師指著同學(xué)們帶來的其它學(xué)具，啟發(fā)大家。
        這次，小剛同學(xué)搶先發(fā)了言：“我利用圓柱形的有機(jī)玻璃桶，照樣可以計算土豆兒體積。”
        “那你試試看。”老師說。小剛自信地走上講臺，開始操作：他把圓柱形的有機(jī)玻璃桶舉到圓柱形的玻璃缸上方，用水將桶注滿，然后把土豆兒輕輕地、慢慢地放進(jìn)桶里。這時，桶內(nèi)的水沿著桶的邊沿流入缸內(nèi)，直到水滴停止。
接著他從里面測量了玻璃缸的底面直徑和缸內(nèi)的水面高度，然后，在黑板上板書：
        土豆兒體積＝排出的水的體積＝玻璃缸的底面積× 流入缸內(nèi)的水面高度
        V ＝ sh
        ＝ πr[2]h
        ＝ π（d ／ 2）[2]h       “這樣測量不準(zhǔn)確！”
        “可不，桶的側(cè)面還粘有不少水呢！”不少同學(xué)提出了意見。
        老師走上講臺，親切安慰了小剛幾句，然后對大家說：“誰能做得準(zhǔn)確一些呢？”
話音剛落，小昆再次走上講臺。他先把土豆兒放進(jìn)桶內(nèi)，然后小心地將桶注滿水，接著用兩把小尺子輕輕地插入桶內(nèi)，去夾土豆兒。雖然動作很小心，但是桶內(nèi)的水還是溢出一點(diǎn)兒，不過量很少，而且他不再測量流出的水的體積，而是舉起取出土豆兒后的桶，對大家說：“剛才滿桶的水，現(xiàn)在桶內(nèi)水面下降了。這下降部分的體積，就是土豆兒的體積。”小昆見同學(xué)們都在認(rèn)真聽講，接著說：“所以，只要從里面量出桶底的直徑和取出土豆兒后水面下降的高度，就可以算出土豆兒的體積了。”
        正當(dāng)小昆拿起尺子要測量時，大為高高地舉起右手發(fā)言：“我認(rèn)為小昆的測量方法還是不夠準(zhǔn)確。”
        “那你來——”
        大為大大方方地走上講臺，先往圓柱形的空桶內(nèi)注進(jìn)半桶左右的水，并用紅粉筆在桶的外側(cè)面做上水面高度的記號，然后對大家說：“桶內(nèi)注水的多少，得估計能沒過整個土豆兒。”接著他輕輕地將土豆兒放地桶里，眼看著桶內(nèi)的水面很快上升，直到土豆兒整個浸沒在水中。這時，他拿起尺子測量桶內(nèi)水面上升的高度（h），桶底的底面直徑（d）。
        最后，大為轉(zhuǎn)過身去，在黑板上畫出示意圖，并寫出計算土豆兒體積的方法。
        同學(xué)們都一致認(rèn)為：大為的計算方法既簡單又準(zhǔn)確，不過也有人說：“用大為的辦法，必須在放進(jìn)土豆兒之前，預(yù)先估計到先注入桶內(nèi)的水，能完全浸沒整個土豆兒，否則就更不準(zhǔn)確了。”大為聽了，連連點(diǎn)頭說“ 是”。
        “下面請二林同學(xué)發(fā)言。”隨著老師的話音，二林高高地舉著圓錐形的玻璃容器，神氣地問：“你們能用它來測量土豆兒的體積嗎？”
        “那你會嗎？”同學(xué)們反問。
        “請大家看——”二林先在黑板上畫了兩幅示意圖，然后指著左邊的圖對大家說：
        “這是照小昆方法，先將土豆兒放入容器內(nèi)，用砂子把容器填滿，刮平砂面，再取出土豆兒；然后從里面測量圓錐形容器的底面直徑（d[,1]）、高（h[,1]），測量取出土豆兒后容器內(nèi)砂面的直徑（d[,2]）、高（h[,2]）。這樣，就可以利用圓錐體積計算公式，求出土豆兒的體積。”
        二林的話剛講完，二剛邊舉手邊站起來，說：“為什么不直接利用底面積乘以砂面下降或水面上升的高度，來計算呢？”
        二林指了指圖上——取出土豆兒后，砂子下降部分和放入土豆兒后，水面上升部分。
        “這——”一時不知道說什么好。
        這時，老師走上前，在黑板上另行畫出二林所指的部分，說：“大家還記得‘趣自旋轉(zhuǎn)來’一文中提到的圓臺嗎？現(xiàn)在我們能理解到二林的程度就可以了。不過，大家在計算1 ／ 3π（d[,2] ／ 2）[2]h[,2] － 1 ／3π（d[,1] ／ 2）[2]h[,1] 時，可以把1 ／3π 提出來，使計算簡便些。那么，下面請大家再想想，還有別的計算方法嗎？”說著，指了指講臺上的天平，對大家說：“我還可以用它來計算土豆兒的體積呢！你們行嗎？”教室里暫時安靜下來。
        “老師，我行！”隨著一聲自信的回答，小玲走上講臺，先把土豆兒放在平天上稱出重量，然后用小刀切出棱長1 厘米的小方塊土豆兒——修改了好幾次才切成，并稱出這小塊的重量，就在黑板上板書：
        土豆兒體積＝土豆兒重量÷ 每立方厘米的土豆兒重量“其實(shí)，用不著非切成小正方體。”大為補(bǔ)充，“只要切成長方體的小塊，量出它的長、寬、高，稱出它的重量就可以。”老師對同學(xué)們的發(fā)言非常滿意，不時地點(diǎn)頭稱好。
        最后，老師作總結(jié)：“同學(xué)們，剛才我們通過計算土豆兒的體積，系統(tǒng)地復(fù)習(xí)了立體圖形的體積計算。課下，請大家思考下面兩個問題：
        （1）柱體（棱柱和圓柱）的體積計算與哪兩個基本因素有關(guān)？
        （2）物體的體積大小與它的形狀變化有沒有關(guān)系？與它的重量之間有沒有關(guān)系？

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