圆锥体积公式图解:为什么总是要乘1/3?看完削铅笔就懂了!:典型例题精讲
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2025-12-20
削铅笔的数学奥秘:1/3到底藏在哪里?| 圆锥体积完全图解
💡 阿星解密:为什么公式长这样?
想象一下,你有一支崭新的六角铅笔。它原本是一个圆柱体。当你用卷笔刀“咔嚓咔嚓”把它削尖时,就得到了一个圆锥体。这个圆锥,它的底面和原来铅笔的底面一样大(等底),它的高度也和铅笔没削之前一样高(等高)。
阿星告诉你一个惊人的秘密:被你削下来的木屑体积,正好是剩下铅笔尖(圆锥)体积的2倍! 换句话说,圆锥的体积只占那个等底等高圆柱的 1/3。
👀 看图说话:等底等高的圆柱与圆锥
关键点拨(慢动作回放):
这个“1/3”就是最容易被忽略的“隐形数字”!公式 \(V_{柱} = \pi r^2 h\) 算出的是“整支铅笔”的体积。而圆锥(铅笔尖)的体积是它的三分之一,所以公式是 \(V_{锥} = \frac{1}{3} \pi r^2 h\)。绝大多数错误,都是因为忘记乘上这个“1/3”。
🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通
【母题演示】一个圆锥的底面半径是 2 cm,高是 3 cm。它的体积是多少?
阿星的显微镜(画图验证):
想象一个和它等底等高的圆柱:底面半径也是2cm,高也是3cm。
圆柱体积 (整支铅笔): ●●●
圆锥体积 (铅笔尖): ●
削去的体积: ●●
看!圆锥(●)只占了圆柱(●●●)的三份中的一份。
标准算式:
\( V_{柱} = \pi \times 2^2 \times 3 = 12\pi \, (cm^3) \)
\( V_{锥} = \frac{1}{3} \times V_{柱} = \frac{1}{3} \times 12\pi = 4\pi \, (cm^3) \)
【易错陷阱】一个圆锥的底面直径是 6 dm,高是 1 m。它的体积是多少立方分米?
阿星的避雷针:
大多数人会怎么错:
错误1:\( V = 3.14 \times 6^2 \times 1 \) (直接用直径当半径算)
错误2:\( V = 3.14 \times 3^2 \times 1 \) (单位没统一,高是1米不是1分米)
错误3:\( V = 3.14 \times 3^2 \times 10 \) (以上都对,但忘了乘1/3!)
图解陷阱:图上会出现两个关键数据:直径6dm和高1m。如果把它们直接画在一起,会显得非常不协调,因为1m=10dm,高度是底面直径的将近2倍!这提醒我们单位必须统一。
正确思路(代入削铅笔隐喻):
1. 统一单位:高 1 m = 10 dm。
2. 找出半径:半径 r = 直径 ÷ 2 = 6 ÷ 2 = 3 dm。
3. 套用公式,牢记1/3:
\( V = \frac{1}{3} \times \pi \times 3^2 \times 10 = 30\pi \, (dm^3) \)
【高手进阶】工地有一个近似圆锥形的沙堆。测得它的底面周长是18.84米,高是2.5米。如果每立方米沙重1.5吨,这堆沙重多少吨?
思维迁移:这不再是简单的套公式。你需要像侦探一样,从生活场景中识别出“圆锥模型”。然后分三步走:① 通过周长求出半径(关键一步)→ ② 算出圆锥体积(别忘1/3)→ ③ 根据单位重量求总重。这考查的是将“削铅笔”核心原理应用于复杂现实问题的能力。
📝 阿星的定海神针(口诀):
圆锥体积要记清,三分之一不能扔。
底乘高后再除三,单位统一计算灵。
🚀 举一反三:巩固练习
一个圆锥底面半径3厘米,高5厘米。体积是多少?(基础复现)
一个圆锥体积是 25.12 cm³,高是 6 cm。它的底面积是多少?(陷阱识别:公式逆用,仍有1/3)
一个冰淇淋蛋筒(圆锥形)高12cm,口部直径6cm。如果里面装满冰淇淋,冰淇淋的体积大约是多少?(生活应用)
📚 答案与解析
【答案速查】
练习一:\( \frac{1}{3} \times \pi \times 3^2 \times 5 = 15\pi \approx 47.1 \, (cm^3) \)
练习二:由 \( 25.12 = \frac{1}{3} \times S_{底} \times 6 \) 得 \( S_{底} = 12.56 \, (cm^2) \)
练习三:半径r=3cm, \( V = \frac{1}{3} \times \pi \times 3^2 \times 12 = 36\pi \approx 113.04 \, (cm^3) \)
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