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圆环面积公式图解:一招“大圆减小圆”,永久避开(R-r)²陷阱 | 小学数学深度指南:典型例题精讲

适用年级

五年级

难度等级

⭐⭐⭐

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最近更新

2025-12-20

圆环面积:避开陷阱,掌握“大圆减小圆”的数学之美

💡 阿星解密:为什么公式长这样?

想象一下,你有一个圆环饼干(甜甜圈)。你想要知道饼干“圈”的部分有多大面积。你肯定不会直接测量那个“圈”,对吧?聪明的办法是:先算出整个大饼干(包括中间的空洞)的面积,再减去中间那个被挖掉的小洞的面积。剩下的,不就是你手里那个“圈”的面积了吗?

这就是圆环面积的核心思想:大圆面积 减去 小圆面积

公式就是:大圆面积 πR² - 小圆面积 πr² = π(R² - r²)。

⚠️ 超级大坑预警: 很多人会想当然地认为,既然环宽是(R - r),那面积可能就是π(R - r)²。这大错特错!面积是“平方相减”,不是“半径相减再平方”。你可以想象一下,一个环宽很薄但半径很大的巨型游泳圈,它的面积会非常大,绝不可能是(R - r)²算出来的那么一点点。

👀 看图说话:圆环的诞生


大圆半径 R 小圆半径 r 圆环面积 S = πR² - πr² = π(R² - r²)

关键点拨: 动画展示了圆环是如何从“一个大圆”中“挖去一个小圆”而形成的。那个被挖去的、看不见的小圆面积(πr²),就是计算中必须减去的“隐形数字”。如果你只盯着环看,很容易忽略它,但我们的公式正是通过“先加后减”(想象完整的圆,再减去空洞)的逻辑,巧妙地抓住了它。

🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通

【母题演示】一个圆环,外圆半径是3厘米,内圆半径是2厘米。求圆环面积。

🔍

阿星的显微镜(画图验证):

我们用字符画来感受一下大小:

    大圆边界: ○○○○○○○
                ○       ○
    小圆边界:   ○○○○○   (内部实心部分)
                ○       ○
    大圆边界: ○○○○○○○
    

直观上,圆环就是大圆(○)和小圆(内部实心)之间的“一圈”。

标准算式:

大圆面积:π × 3² = 9π (平方厘米)

小圆面积:π × 2² = 4π (平方厘米)

圆环面积:9π - 4π = 5π (平方厘米)

合并公式:S = π(3² - 2²) = π(9 - 4) = 5π (平方厘米)

【易错陷阱】一个圆环形铁片,外直径是10米,内直径是6米。求铁片的面积。

⚠️

阿星的避雷针:

大多数人会怎么错:

错误1(掉进大坑):直接用直径计算 (10 - 6)² × π = 4² × π = 16π (平方米)

错误2(半路掉坑):(10÷2 - 6÷2)² × π = (5-3)² × π = 4π (平方米)

图解陷阱:

题目给的是直径,不是半径!错误1完全混淆了半径和直径。错误2虽然意识到了要算半径,但最后一步又掉进了“(R-r)²”的陷阱。从图上看,环的面积是一整个“圈”,而 (R-r)² 只是一个以环宽为边长的小正方形的面积,这比真正的环面积小得多!

正确思路:

回到核心隐喻“大圆减小圆”。

1. 先求半径:外半径 R = 10 ÷ 2 = 5 (米);内半径 r = 6 ÷ 2 = 3 (米)。

2. 再代入公式:S = π(R² - r²) = π(5² - 3²) = π(25 - 9) = 16π (平方米)

看,正确结果是16π,而错误1的“16π”只是数字巧合,过程和思路完全错误!

【高手进阶】学校操场的环形跑道,直道部分忽略不计,内侧圆形跑道半径为36米,跑道宽1.2米。铺设塑胶,每平方米造价150元,求铺设跑道需要多少钱?

🚀

思维迁移:

这本质上还是一个圆环面积问题!

1. 识别模型:“跑道”就是内侧圆和外侧圆之间的环。

内圆半径 r = 36米。

外圆半径 R = 内半径 + 环宽 = 36 + 1.2 = 37.2米。

2. 计算圆环面积:S = π(R² - r²) = π(37.2² - 36²)。这里可以巧算:平方差公式 (37.2+36)×(37.2-36) = 73.2 × 1.2。

所以 S ≈ 3.14 × (73.2 × 1.2) = 3.14 × 87.84 ≈ 275.82 (平方米)。

3. 计算总价:275.82 × 150 ≈ 41373 (元)。

关键: 把“跑道宽度”识别为“环的宽度 (R - r)”,是解决问题的第一步。生活问题就这样被转化成了我们熟悉的数学模型。

📝 阿星的定海神针(口诀):

圆环像块大饼干,外圆内圆要分清。
面积相减别忘记,半径平方不能省。

🚀 举一反三:巩固练习

练习一

一个圆环,外半径8分米,内半径5分米,求它的面积。

练习二

一个圆环,外直径是12厘米,环宽是2厘米。许多同学会算错,你敢挑战吗?

练习三

一个圆形花园中心有一个圆形喷泉,花园直径20米,喷泉直径4米。求可以种花的面积是多少?


📚 答案与解析

【答案速查】

练习一: S = π(8² - 5²) = π(64 - 25) = 39π (平方分米)。
练习二: 【易错点】环宽2厘米是R-r,不是直径差。外半径R=12÷2=6厘米,内半径r= R - 环宽 = 6-2=4厘米。面积S=π(6² - 4²)=π(36-16)=20π(平方厘米)。
练习三: 这就是“大圆(花园)减小圆(喷泉)”模型。外半径10米,内半径2米。面积S=π(10² - 2²)=π(100-4)=96π(平方米)。

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