在小学六年级数学的学习中,圆柱与圆锥的体积是一个重要的知识点。圆柱的体积公式是基础几何概念,对于理解和解决实际问题至关重要。这里我们将深入探讨这些概念,并通过具体的题目解析来帮助理解。
圆柱的体积可以通过底面积乘以高来计算。用字母表示,如果圆柱的体积是 V,底面积是 S,高是 h,那么圆柱的体积公式为 V=Sh。例如,在题目中提到的第(1)和(2)个小问题,当底面半径是 r,高是 h 时,体积公式变为 V=πr²h。这是基于圆的面积公式 A=πr² 和矩形面积公式 A=lw 的结合,因为圆柱的侧面可以展开成一个长方形,长是圆周长,宽是高。
第(3)题中,一个高为 5cm 的圆柱被横切为两部分,表面积增加的部分是两个新增加的圆形底面,总面积为 20cm²。因此,一个底面面积是 10cm²,所以圆柱的体积 V=Sh=10cm² × 5cm = 50cm³。
第(4)题中,圆柱的底面直径是 4 分米,侧面展开后是一个正方形,意味着圆柱的底面周长等于高,即 2πr=h,由于直径是4分米,半径r=2分米,所以 h=2π × 2=4π 分米。而侧面展开是正方形,所以高也是4π 分米。圆柱的体积 V=Sh=πr²h=π × (2分米)² × (4π分米)=157.7536立方分米。
第(5)题涉及圆柱体尺寸变化对体积的影响。如果高缩小为原来的1/2,体积也会缩小为原来的1/2;底面积不变,体积保持不变;如果底面积扩大到原来的2倍或3倍,体积也会相应地扩大2倍或3倍;而半径扩大到原来的2倍或3倍,底面积会变成原来的4倍或9倍,相应的体积也会增加4倍或9倍。若高扩大到原来的1/5,体积则会缩小为原来的1/5。
第(2)题的判断部分:
(1)错误,侧面积相等的两个圆柱,体积可能不同,因为底面积可能不同。
(2)正确,长方体、正方体和圆柱体的体积确实可以用底面积乘以高来计算,这是基本的体积计算方法。
(3)正确,圆柱形容器的容积就是它所能容纳的物体的体积。
(4)正确,如果圆柱底面积不变,高扩大3倍,体积确实会扩大3倍。
第(3)题中,正方体木料加工成最大圆柱的问题,圆柱的直径等于正方体的边长,高也等于边长,所以圆柱体积是 50.24 立方分米。
第(4)题是一根钢管的体积计算,需要减去两个圆柱体(管壁)的体积,得到钢管内部的空间体积,解出为9.0432立方分米。
第(5)题中,已知水桶的容积和内底面积,可以求出原有水的高度,然后根据新的比例关系,计算出新桶装满水的质量,最后得出原来的桶装水的质量为32463/4=8115.75千克。
第(6)题是关于圆柱形状改变后体积不变的问题。设原水桶的高为 h,半径为 r,现在高变为 12h,半径变为 2r,根据体积不变的原理,可以解出原水桶装水的质量为40千克的两倍,即原来的水桶可以装水 20千克。
通过以上分析,我们可以看到,掌握圆柱体的体积公式及其应用是解决问题的关键,同时要理解几何体的尺寸变化如何影响体积,以及如何利用这些知识解决实际问题。这些基础概念不仅在小学数学中很重要,也是未来学习更多几何和代数知识的基础。