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1张动图讲透拼正方体难题:为什么不是4个是8个?- 阿星小学数学指南:典型例题精讲

适用年级

三年级

难度等级

⭐⭐⭐

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最近更新

2025-12-20

至少需要多少块小积木才能拼成一个大立方?—— “拼正方体”问题深度解密

同学们,你们是不是觉得,4个小正方形就能拼成一个大正方形,所以4个小正方体也应该能拼成一个大正方体?恭喜你,踩中了最经典的思维陷阱!今天,阿星老师将带你用“眼睛”和“双手”,而不是死记硬背,来彻底征服这类题目。

💡 阿星解密:为什么公式长这样?

我们的大脑常常被二维的“平面思维”欺骗。在纸上,4个小正方形(2×2)的确能组成一个大正方形。但世界是立体的!一个真正的“大正方体”,它的长、宽、高必须完全相等。想象一下搭乐高:如果你想搭一个最小号的实心大立方体,你至少需要几层?答案是:2层。而每一层,又至少需要2行2列(4个)。所以,最少需要 2 × 2 × 2 = 8 个小方块!这才是三维世界的“最小单元”。

👀 看图说话:从二维陷阱到三维真相

二维陷阱:看起来像个“大正方形” 但它是扁平的,没有高度! 4个方块? ❌ 高 (2层) 长 (2列) 宽 (2行) 三维真相:2 × 2 × 2 = 8 8个方块! ✅

关键点拨:图上的动画展示了思维的“慢动作”:我们先被平面的4个方块欺骗了,但真正的正方体必须“站起来”。“长、宽、高”三个维度上,小正方体的个数必须一样多。最小的可能性就是每个维度上放2个,总数就是 2 × 2 × 2 = 8。那个容易被忽略的“隐形数字”就是高度上的“2”,它是从二维升到三维的关键。

🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通

【母题演示】一个棱长为4厘米的正方体木块,表面涂上红色。把它切成棱长为1厘米的小正方体。一共能得到多少块小正方体?

🔍

阿星的显微镜(画图验证):

别急着算!想象(或画草图)把这个4厘米的大立方体,像切蛋糕一样切开。

沿着长切:4厘米 ÷ 1厘米 = 4(段) → 得到4“片”
沿着宽切:同样得到4“列”
沿着高切:同样得到4“层”

我们用“·”代表一个1厘米的小方块,看看一层有多少个:
第1层:····
第2层:····   => 一层有 4 × 4 = 16 个
第3层:····   => 共有 4 层
第4层:····
    

标准算式:大正方体每条棱的长度是小正方体的几倍,就能切成几个。所以是:\((4 ÷ 1) × (4 ÷ 1) × (4 ÷ 1) = 4 × 4 × 4 = 64\)(块)

【易错陷阱】有一些棱长为2厘米的小正方体,至少要用多少个这样的小正方体,才能拼出一个体积是64立方厘米的大正方体?

⚠️

阿星的避雷针:

大多数人会怎么错:64 ÷ (2×2×2) = 64 ÷ 8 = 8(个)。看似正确,但这是个陷阱!

图解陷阱:8个小正方体(2×2×2)拼出的确实是一个体积为8×8=64立方厘米的正方体吗?不!2×2×2拼出的是一个棱长为4厘米的大正方体(因为2厘米×2=4厘米)。它的体积是4×4×4=64立方厘米。但是,题目问的是“至少要用多少个”,8个恰恰就是答案。等等,这怎么是陷阱了?

正确思路(思维修正):这道题本身计算没错,但它是一个“思维惯性”陷阱。很多同学看到“体积64立方厘米”,会先去想大正方体棱长是多少(∛64=4厘米),然后再算4÷2=2,最后2×2×2=8个。这虽然绕了路,但结果正确。真正的易错点在于,如果你只记住了“8个”这个结论,而忘了“8个对应的是棱长翻倍(2倍)”,那么当题目条件变化时,你就会出错。比如:用小正方体拼一个棱长为6厘米的大正方体,需要多少个?必须是 (6÷2)×(6÷2)×(6÷2)=27个,而不是用体积去算。

【高手进阶】爸爸要把24个棱长为5厘米的正方体茶叶盒,装进一个大纸箱里。为了打包牢固,他希望纸箱的内部空间刚好是一个正方体,并且茶叶盒紧密放置,不留空隙。这个纸箱的棱长至少是多少厘米?

🚀

思维迁移:这不再是简单的“切”或“拼”,而是“装盒”。核心模型是:大正方体(纸箱)的体积,必须是单个小正方体(茶叶盒)体积的整数倍,并且为了“刚好是正方体”,小正方体必须能在大正方体的长、宽、高三个方向上摆满整数个。也就是说,大正方体的棱长必须是5厘米的整数倍。我们要找一个最小的整数n,使得n×n×n ≥ 24。因为当n=2时,2×2×2=8 < 24(装不下)。当n=3时,3×3×3=27 ≥ 24。所以纸箱棱长至少是 3 × 5 = 15厘米

📝 阿星的定海神针(口诀):

拼立方,看三维,长宽高上个数同。
最小单元八块积木,牢记脑中不出错!

🚀 举一反三:巩固练习

练习一

一个棱长为6分米的正方体冰块,融化成水后,倒入棱长为2分米的正方体模具中,可以注满多少个模具?(基础复现)

练习二

用棱长为3厘米的小正方体拼成一个表面积是294平方厘米的大正方体,至少需要多少块?(陷阱识别:别被表面积带偏,先求棱长)

练习三

学校庆典要用小彩灯装饰一个巨大的空心正方体灯架。灯架棱长10米,每隔1米需要挂一盏灯,每条棱上都要挂(顶点处也挂)。一共需要多少盏灯?(生活应用:本质是“植树问题”在三维棱上的应用)


📚 答案与解析

【答案速查】
练习一:(6÷2)³ = 3³ = 27(个)
练习二:大正方体每个面面积:294÷6=49(平方厘米),棱长为7厘米。需要块数:(7÷3)?不是整数!说明不能用完整的小正方体拼成,题目可能隐含“可切割”或本身是陷阱。若必须完整,则大正方体棱长需是3的倍数,且表面积满足条件。比7大的最小3的倍数是9,此时表面积9×9×6=486≠294。所以此题在完整小正方体条件下无解,旨在提醒注意“能否拼成”的前提。
练习三:每条棱两端挂灯,属于“两端都种”。每条棱需要:10÷1 + 1 = 11(盏)。正方体有12条棱,但8个顶点处的灯被3条棱共享。总灯数 = 顶点数8 + 棱中间灯数(每条棱有9盏中间灯 × 12条棱)/ 每盏中间灯属于1条棱?不对。正确计算:总灯数 = 8(顶点) + (12条棱 × (11-2)盏中间灯) = 8 + 12×9 = 116(盏)。

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