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圆锥侧面展开一看就懂:从“一卷纸”到“一块披萨”的零基础神奇变身术:典型例题精讲

适用年级

六年级

难度等级

⭐⭐⭐

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最近更新

2025-12-20

🎯 圆锥侧面展开:从一卷纸到生日帽,看透几何的华丽变身

💡 阿星起步:圆锥侧面展开 的底层逻辑

想象一下,你有一个完整的生日派对圆锥帽(就是那种尖尖的帽子)。它的侧面,是一个光滑的曲面。现在,阿星想用一张彩纸,完美地糊出这个侧面,该怎么办呢?

最聪明的办法是:把圆锥的侧面,沿着一条线剪开,然后摊平在桌面上。你会发现,它变成了一个扇形——就像一块披萨或者一把折扇的形状。

这里的魔法在于:摊平后,扇形的这条弯弯的边(我们叫它“弧长”),它的长度,必须刚好等于圆锥底面那个圆的周长。为什么呢?因为这条弯边,原来就是紧紧地裹在圆锥底面上的!如果长度对不上,要么就包不住,要么就会多出一大截。

这就是我们一切计算的起点:扇形弧长 = 圆锥底面周长

接下来,我们用数学语言翻译这个魔法:
- 设扇形的圆心角(就是这块“披萨”张开的角度)是 \( n \) 度。
- 扇形的半径,其实就是圆锥的母线(从锥顶到底面边缘的斜线段),设为 \( R \)。
- 圆锥底面的半径设为 \( r \)。

那么,整个圆的周长是 \( 2\pi R \),我的“披萨”只取了 \( \frac{n}{360} \) 这么多,所以:
扇形弧长 = \(\frac{n}{360} \times 2\pi R\)

圆锥底面周长 = \( 2\pi r \)

让两者相等:\(\frac{n}{360} \times 2\pi R = 2\pi r\)

你看,等式两边都有 \( 2\pi \),可以同时约掉(就像约分一样),得到:\(\frac{n}{360} \times R = r\)

最后,把 \( n \) 解出来:\( n = \frac{r}{R} \times 360 \)

看,公式出来了!它的本质就是:用底面半径和母线半径的比,去决定你的“披萨”该切多大一块。 \( r \) 和 \( R \) 的比值越小,扇形圆心角 \( n \) 就越小,侧面展开图就越“瘦”;比值越大(最大为1,此时是平面圆),展开图就越“胖”。

🔥 三级跳挑战:从入门到大神

【入门例题】一个圆锥的底面半径 \( r = 3 \text{ cm} \),母线长 \( R = 9 \text{ cm} \)。求其侧面展开图的圆心角 \( n \) 的度数。

🌱

阿星拆解:这就是最直接的套用公式。我们已经知道核心公式:\( n = \frac{r}{R} \times 360 \)**。

第一步:确认数据。 题目给了 \( r = 3 \),\( R = 9 \)。单位都是 cm,可以直接用。

第二步:代入公式。 把数字代进去:\( n = \frac{3}{9} \times 360 \)

第三步:逐步计算。
1. 先算分数:\( \frac{3}{9} = \frac{1}{3} \) (约分,分子分母同除以3)
2. 再乘以360:\( \frac{1}{3} \times 360 = 120 \)

第四步:得出结论。 所以,圆心角 \( n = 120^\circ \)。

【进阶例题】一个圆锥的底面直径为 \( 10 \text{ cm} \),母线长为 \( 1 \text{ m} \)。求其侧面展开图的圆心角。

⚠️

阿星敲黑板:这道题的陷阱有两个!第一,给的是“直径”不是“半径”。第二,单位不统一,一个是 cm,一个是 m。不处理好这两点,直接算肯定会错。

第一步:处理“直径”陷阱。 公式里的 \( r \) 是底面半径。已知直径 \( d = 10 \text{ cm} \),所以半径 \( r = d \div 2 = 10 \div 2 = 5 \text{ cm} \)。

第二步:处理“单位”陷阱。 公式要求 \( r \) 和 \( R \) 单位一致。现在 \( r = 5 \text{ cm} \), \( R = 1 \text{ m} = 100 \text{ cm} \)。(记住:1米 = 100厘米)

第三步:代入公式。 现在 \( r = 5 \),\( R = 100 \),单位都是 cm。代入:\( n = \frac{5}{100} \times 360 \)

第四步:计算。
1. \( \frac{5}{100} = 0.05 \) 或 \( \frac{1}{20} \)
2. \( 0.05 \times 360 = 18 \) 或者 \( \frac{1}{20} \times 360 = 18 \)

第五步:得出结论。 圆心角 \( n = 18^\circ \)。你看,单位不统一的话,如果你错误地用 \( 5 \text{ cm} \) 除以 \( 1 \text{ m} \),就会得到 \( 5 \),再乘以360得到 \( 1800^\circ \),这比一个圆(360°)还大好几倍,显然是荒谬的。

【拔高例题】用一个圆心角为 \( 216^\circ \),半径为 \( 10 \text{ cm} \) 的扇形铁皮,卷成一个圆锥形漏斗(接缝忽略不计)。求这个漏斗的底面半径 \( r \)。

🚀

思维迁移:这道题像是给我们的故事“倒着放电影”!之前是我们有一个圆锥,去求展开的扇形。现在是先有一个扇形,把它卷回去变成圆锥。但核心魔法丝毫没有变:扇形的弧长,卷起来后必须等于圆锥的底面周长

第一步:抓住不变的核心关系。 弧长 = 底面周长。这是铁律。

第二步:分别用字母表示。
- 扇形弧长:圆心角 \( n = 216^\circ \),半径 \( R = 10 \text{ cm} \)。弧长 = \( \frac{216}{360} \times 2\pi \times 10 \)
- 底面周长:设底面半径为 \( r \),则周长 = \( 2\pi r \)

第三步:建立等式并求解。
列出等式:\( \frac{216}{360} \times 2\pi \times 10 = 2\pi r \)
观察等式,两边都有 \( 2\pi \),可以放心地约掉:\( \frac{216}{360} \times 10 = r \)
第四步:计算。
1. 化简分数 \( \frac{216}{360} \),分子分母先同除以72:\( \frac{216 \div 72}{360 \div 72} = \frac{3}{5} \)
2. 计算:\( r = \frac{3}{5} \times 10 = 6 \)

第五步:得出结论。 漏斗的底面半径 \( r = 6 \text{ cm} \)。

看,虽然题目是“逆向”的,但我们紧紧抓住了“弧长=底面周长”这个最本质的桥梁,问题就迎刃而解了。

📝 阿星必背口诀:
圆锥展开变扇形,
弧长底面周相等。
半径相比乘三百六,
正反活用套路省。

🚀 举一反三:变式挑战

变式一:模仿练习

一个圆锥的底面半径 \( r = 4 \text{ cm} \),母线长 \( R = 12 \text{ cm} \)。求其侧面展开图的圆心角 \( n \)。

变式二:逆向思维

已知一个圆锥的侧面展开图是半径为 \( 8 \text{ cm} \),圆心角为 \( 90^\circ \) 的扇形。求该圆锥的底面半径 \( r \)。

变式三:综合挑战

用一个圆心角为 \( 150^\circ \) 的扇形,卷成一个底面半径为 \( 5 \text{ cm} \) 的圆锥。请问,原来扇形的半径 \( R \) 是多少?


解析与答案

【详尽解析】

变式一(模仿练习)解析:
直接套用公式 \( n = \frac{r}{R} \times 360 \)。
代入:\( n = \frac{4}{12} \times 360 = \frac{1}{3} \times 360 = 120^\circ \)。
答案: \( 120^\circ \)。

变式二(逆向思维)解析:
抓住核心:扇形弧长 = 圆锥底面周长。
扇形弧长:\( \frac{90}{360} \times 2\pi \times 8 = \frac{1}{4} \times 16\pi = 4\pi \) cm。
设底面半径为 \( r \),则底面周长 \( = 2\pi r \)。
建立等式:\( 2\pi r = 4\pi \) → 两边同除以 \( 2\pi \) → \( r = 2 \)。
答案: 底面半径 \( r = 2 \text{ cm} \)。

变式三(综合挑战)解析:
核心依然是:扇形弧长 = 圆锥底面周长。
已知圆锥底面半径 \( r = 5 \),所以底面周长 \( = 2\pi \times 5 = 10\pi \)。
设扇形半径为 \( R \),弧长 = \( \frac{150}{360} \times 2\pi R = \frac{5}{12} \times 2\pi R = \frac{5\pi R}{6} \)。
建立等式:\( \frac{5\pi R}{6} = 10\pi \) → 两边先同除以 \( \pi \):\( \frac{5R}{6} = 10 \) → 两边再同乘以6:\( 5R = 60 \) → 最后同除以5:\( R = 12 \)。
答案: 原来扇形的半径 \( R = 12 \text{ cm} \)。

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