别再死记硬背!用“铺积木”游戏,3步彻底搞懂长方体体积 | 零基础友好:典型例题精讲
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2025-12-20
长方体体积:从“铺积木”到玩转空间!
💡 阿星起步:长方体体积的底层逻辑
想象一下,你要给心爱的玩具小车做一个车库,或者想知道新买的鱼缸能装多少水。这背后都在问同一个问题:这个长方体形状的“容器”,它里面能放下多少“东西”? 这个东西,就是“空间的大小”,数学上叫“体积”。
别怕“体积”这个词,我们就把它想成:需要多少块标准的小积木,才能把这个长方体严丝合缝地填满。我们的核心隐喻就是:单位体积的累积。
来,我们动手“铺”一下:
1. 铺满底层:假设我们有一堆棱长1厘米的小正方体积木。先铺长方体的底层。看看这个底面的长能摆几块(比如 \( 5 \) 块),宽能摆几排(比如 \( 4 \) 排)。那么铺满这一层,就需要 \( 5 \times 4 = 20 \) 块小积木。
2. 向上累加:一层铺好了,这个长方体有多高呢?比如能往上摞 \( 3 \) 层。那么总共需要的小积木数就是:\( 20 \, (\text{一层块数}) \times 3 \, (\text{层数}) = 60 \) 块。
3. 发现规律:看明白了吗?总块数 = 长边能摆的块数 × 宽边能摆的排数 × 高能摆的层数。这也就是长方体体积公式:体积 = 长 × 宽 × 高。
所以,公式 \( V = a \times b \times h \) 不是魔法,它只是在说:先铺满一层(长×宽),再把这一层重复累加“高”那么多遍。这就是“单位体积的累积”,一切从此开始!
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】一个长方体的长是 \( 6 \, \text{cm} \),宽是 \( 5 \, \text{cm} \),高是 \( 4 \, \text{cm} \)。它的体积是多少?
阿星拆解:这道题直接给出了长、宽、高,就像给了你“铺积木”的三个关键数字。
第1步:明确公式。 体积 = 长 × 宽 × 高。
第2步:对应代入。 长 \( a = 6 \),宽 \( b = 5 \),高 \( h = 4 \)。把它们代入公式:
体积 \( V = 6 \times 5 \times 4 \)。
第3步:按序计算。 先算 \( 6 \times 5 = 30 \),再算 \( 30 \times 4 = 120 \)。
第4步:带上单位。 我们用来“铺”的假想小积木是 \( 1 \, \text{cm}^3 \)(1立方厘米),所以最终答案是:\( 120 \, \text{cm}^3 \)。
思考: 这 \( 120 \, \text{cm}^3 \) 意味着,我们需要120块1立方厘米的小积木,才能铺满这个长方体。
【进阶例题】一个文具盒长 \( 2 \, \text{dm} \),宽 \( 10 \, \text{cm} \),高 \( 0.5 \, \text{dm} \)。它的体积是多少立方厘米?
阿星敲黑板:这道题的陷阱非常典型——单位不统一!长和高用了分米(dm),宽用了厘米(cm)。但我们的“小积木”是 \( 1 \, \text{cm}^3 \),所以必须把所有边长都换算成以“厘米”为单位,才能知道各边能摆多少块积木。
第1步:统一单位。 目标单位是厘米(cm)。记住:\( 1 \, \text{dm} = 10 \, \text{cm} \)。
长:\( 2 \, \text{dm} = 2 \times 10 = 20 \, \text{cm} \)
宽:\( 10 \, \text{cm} \) (保持不变)
高:\( 0.5 \, \text{dm} = 0.5 \times 10 = 5 \, \text{cm} \)
第2步:应用公式。 体积 \( V = 长 \times 宽 \times 高 = 20 \times 10 \times 5 \)。
第3步:计算。 \( 20 \times 10 = 200 \),\( 200 \times 5 = 1000 \)。
第4步:带上正确单位。 因为边长都化成了厘米,计算出的就是立方厘米:\( V = 1000 \, \text{cm}^3 \)。
核心: 就像铺积木前,你要确保测量长、宽、高的尺子刻度是一样的!单位统一是计算的“入场券”。
【拔高例题】要给一个室内游泳池的底面和四面墙壁贴瓷砖。游泳池长 \( 25 \, \text{m} \),宽 \( 10 \, \text{m} \),深 \( 2 \, \text{m} \)。贴瓷砖的面积是多少平方米?如果想把这个游泳池注满水,需要多少立方米的水?
思维迁移:题目问了两件事,第二件事“需要多少立方米的水”其实就是求游泳池这个长方体的容积(体积)。虽然场景从“积木”变成了“水”,但本质没变:把游泳池想象成一个巨大的、空的长方体容器,我们需要知道用“1立方米”的小水块去填满它,需要多少块。
我们先解决第二问(体积问题):
第1步:识别长方体的长、宽、高。 游泳池内部:长 \( 25 \, \text{m} \),宽 \( 10 \, \text{m} \),高(即深度)\( 2 \, \text{m} \)。单位已经是米,完美统一。
第2步:运用“单位体积累积”思想。 想象用 \( 1 \, \text{m}^3 \) 的水块去填充。底层(池底)可以铺 \( 25 \times 10 = 250 \) 块,水深 \( 2 \, \text{m} \) 意味着可以铺2层。
第3步:计算总体积。 总水块数 = \( 250 \times 2 = 500 \)。所以需要水的体积是 \( 500 \, \text{m}^3 \)。
看,虽然场景复杂了,但一旦抽取出“求内部空间大小”这个原型,我们依然是在做“长×宽×高”的“铺积木”游戏。
(第一问是求表面积,提示:五个面的面积之和,你可以试试看!)
📝 阿星必背口诀:
体积计算很简单,长宽高来相乘算。
单位统一第一步,谨防陷阱在此处。
现实问题莫慌张,抽取长方体原型帮。
🚀 举一反三:变式挑战
一个巧克力盒的长、宽、高分别是 \( 12 \, \text{cm}, 8 \, \text{cm}, 5 \, \text{cm} \)。它的体积是多少?
已知一个长方体的体积是 \( 240 \, \text{dm}^3 \),长是 \( 8 \, \text{dm} \),高是 \( 5 \, \text{dm} \),它的宽是多少?
从一块棱长 \( 1 \, \text{dm} \) 的正方体木料上,切下一个长 \( 8 \, \text{cm} \)、宽 \( 5 \, \text{cm} \)、高 \( 4 \, \text{cm} \) 的小长方体后,剩下部分的体积是多少立方厘米?
解析与答案
【详尽解析】
入门例题答案: \( 120 \, \text{cm}^3 \)。
进阶例题答案: \( 1000 \, \text{cm}^3 \)。
拔高例题答案: 贴瓷砖面积 \( 390 \, \text{m}^2 \) (过程:底面积\(25\times10=250\),前后面\(25\times2\times2=100\),左右面\(10\times2\times2=40\),总和\(250+100+40=390\))。需要水 \( 500 \, \text{m}^3 \)。
举一反三解析:
变式一:\( V = 12 \times 8 \times 5 = 480 \, \text{cm}^3 \)。(直接应用公式)
变式二:已知 \( V = a \times b \times h \),则 \( b = V \div (a \times h) = 240 \div (8 \times 5) = 240 \div 40 = 6 \, \text{dm} \)。(公式逆用)
变式三:核心提示:单位统一! 大正方体体积:\( 1 \, \text{dm} = 10 \, \text{cm} \),所以 \( V_{大} = 10 \times 10 \times 10 = 1000 \, \text{cm}^3 \)。小长方体体积:\( V_{小} = 8 \times 5 \times 4 = 160 \, \text{cm}^3 \)。剩余体积:\( 1000 - 160 = 840 \, \text{cm}^3 \)。
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