不会量?那就“挤”水!排水法求体积:小白秒变大神的魔术:典型例题精讲
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五年级
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最近更新
2025-12-20
排水法求体积:把“看不见”的体积,变成“看得见”的水
💡 阿星起步:排水法求体积 的底层逻辑
想象一下,你有一个奇形怪状的石头,想知道它到底占多大地方(体积)。用尺子量?它长得歪七扭八,根本没法量!这就像你想知道一团海绵吸了多少水,但没法把它拆开摊平一样。
这时候,我们的主角「排水法」就闪亮登场了。它的核心思想超级简单,就叫做 “体积代换”。
你想啊,如果一个杯子装满了水,你往里扔一块石头,会发生什么?水会被石头“挤走”,要么溢出来,要么水位会升高。那部分被“挤走”的水的空间,不就是石头占掉的空间吗?
所以,我们聪明的祖先就想到了:我不用直接量你(不规则物体),我量你“挤走”了多少水就行了!
具体怎么操作呢?找一个规则形状的容器(比如长方体鱼缸、圆柱体杯子),先放一些水,记下水面的高度。然后把那个不规则物体(比如石头、铁块)完全浸没到水里,水面一定会上升,再记下新的高度。
水面上升的那一部分水的体积,就等于你放入的物体的体积。
这就是排水法的全部秘密:用看得见、算得出的(水的体积),去替换那个看不见、算不出的(不规则物体的体积)。它解决了我们生活中测量无数奇怪东西体积的大难题!
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】一个长方体玻璃缸,从里面量,长是 \(5\) 分米,宽是 \(4\) 分米。里面装有 \(2\) 分米深的水。现在将一块石头完全浸没入水中,这时水面升高到 \(2.5\) 分米。这块石头的体积是多少立方分米?
阿星拆解:
1. 理解题意:石头放进水里,把水“挤”上去了。上升的那部分水的体积 = 石头的体积。
2. 找关键数据:
- 容器底面积:长 \(5\) × 宽 \(4\) = \(20\) 平方分米。
- 原来水深:\(2\) 分米。
- 现在水深:\(2.5\) 分米。
3. 计算水面上升的高度:\(2.5 - 2 = 0.5\) 分米。
4. 计算上升部分水的体积(这部分就是石头体积):
底面积 \(20\) × 上升高度 \(0.5\) = \(10\) 立方分米。
5. 得出结论:石头的体积是 \(10\) 立方分米。
【进阶例题】一个底面为正方形的容器,边长是 \(20\) 厘米。放入一个铁块后,水面上升了 \(5\) 厘米。这个铁块的体积是多少立方分米?
阿星敲黑板:
⚠️ 陷阱警报! 题目给的容器边长单位是“厘米”,水面上升高度也是“厘米”,但最后问的体积单位是“立方分米”!如果你直接用厘米算,得出答案就是立方厘米,那就掉坑里了。
化解之道:两种思路。
思路一(先算,最后换算单位):
1. 铁块体积 = 底面积 × 上升高度 = \((20 \times 20) \times 5 = 400 \times 5 = 2000\) 立方厘米。
2. 单位换算:\(2000\) 立方厘米 = \(2\) 立方分米(因为 \(1\) 立方分米 = \(1000\) 立方厘米)。
思路二(先换算单位,再算,更推荐):
1. 先把所有长度单位换成“分米”:
容器边长 \(20\) 厘米 = \(2\) 分米。
水面上升 \(5\) 厘米 = \(0.5\) 分米。
2. 再计算:铁块体积 = 底面积 × 上升高度 = \((2 \times 2) \times 0.5 = 4 \times 0.5 = 2\) 立方分米。
记住:计算体积时,务必保持所有长度单位一致,最后再看题目要求什么单位!
【拔高例题】一个圆柱形水杯,底面内直径是 \(10\) 厘米,高是 \(15\) 厘米,原有水高 \(8\) 厘米。将一个圆锥形金属零件完全浸没在水中后,水面高度变为 \(10\) 厘米。这个零件的体积是多少立方厘米?
思维迁移:
是不是看到“圆柱形”、“圆锥形”有点懵?别怕!“体积代换”的核心逻辑一点都没变!
不管容器是长方体、圆柱体,还是别的什么形状,也不管你放进去的物体是石头、铁块还是圆锥,只要它被完全浸没,那么:水面上升部分的体积 = 放入物体的体积。
1. 抓住不变的核心:我们要求的是零件(圆锥)的体积,等于水面上升部分的水的体积。
2. 计算上升部分的水的体积:这部分水在容器里,形状和容器一样,是一个圆柱体。
上升高度:\(10 - 8 = 2\) 厘米。
圆柱底面半径:\(10 \div 2 = 5\) 厘米。
圆柱(上升部分水)体积 = 底面积 × 高 = \((\pi \times 5^2) \times 2 = (25\pi) \times 2 = 50\pi\) 立方厘米。(如果取 \(\pi \approx 3.14\),则体积为 \(157\) 立方厘米)
3. 得出结论:这个圆锥形零件的体积就是 \(50\pi\) 立方厘米(或 \(157\) 立方厘米)。你看,我们根本不需要圆锥的体积公式!这就是“代换”的魅力。
📝 阿星必背口诀:
排水求体积,代换是核心。
上升溢出水,等于物体身。
单位要统一,完全浸没稳。
容器啥形状,公式要用准。
🚀 举一反三:变式挑战
一个长 \(8cm\)、宽 \(5cm\) 的长方体水槽,水深 \(3cm\)。放入一个玻璃球后,水深变成 \(3.4cm\)。玻璃球的体积是多少?
在一个底面积是 \(50cm^2\) 的容器里,放入一个体积为 \(120cm^3\) 的物体并完全浸没,水面会上升多少厘米?
一个长方体鱼缸,长 \(1.2\) 米,宽 \(0.5\) 米,现有水 \(0.3\) 米深。现在将一块假山石完全浸入水中,水面上升了 \(1.5\) 厘米。这块假山石的体积是多少立方分米?
解析与答案
【详尽解析】
入门例题答案:\(10\) 立方分米。过程见上方拆解。
进阶例题答案:\(2\) 立方分米。过程见上方敲黑板部分。
拔高例题答案:\(50\pi\) 或 \(157\) 立方厘米(取 \(3.14\) 时)。过程见上方思维迁移部分。
变式挑战解析:
- 变式一:上升高度 \(0.4cm\)。体积 = \(8 \times 5 \times 0.4 = 16\) 立方厘米。核心提示:最基础的直接应用。
- 变式二:上升高度 = 物体体积 ÷ 底面积 = \(120 \div 50 = 2.4\) 厘米。核心提示:这是公式的逆向应用,\(V_{\text{物}} = S_{\text{底}} \times h_{\text{升}}\),所以 \(h_{\text{升}} = V_{\text{物}} \div S_{\text{底}}\)。
- 变式三:关键陷阱:单位! 长宽高用“米”,上升用“厘米”。
统一单位为“分米”最佳:长 \(12\) dm,宽 \(5\) dm,上升高度 \(0.15\) dm。
底面积 = \(12 \times 5 = 60\) 平方分米。
假山石体积 = \(60 \times 0.15 = 9\) 立方分米。核心提示:单位不统一是最高发的错误,务必先统一再计算。
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