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    探索立体

    发布时间:2020-12-12 17:26:55 作者:冬青好 

    这个活动有三部分:

    1. 造立体的模型。
    2. 探索欧拉公式。
    3. 估计表面积和体积。

    1. 做模型

    你会做以下立体的 模型。 它们全是 多面体 ,前五个叫 柏拉图立体,你可以用以下的模板 来做立体的模型。 打印在纸上,或者,如果你的打印机可以的话,打印在卡片上会更好。也可以把模板粘在卡片上,再剪下来(待会你会知道我我为什么提议用卡片)。

    20201212171848.png

    你只需 把模板 (连带突出部分)剪下来,顺着线条折叠, 再用胶把突出部分粘到相连的面上。 粘最后一个突出部分时要小心慢慢做, 可能会有些困难,建造指示这页了解多些怎样制作模型。

    2. 探索欧拉公式

    完成所有模型后,数数每个立体的 顶点、棱和面 。 你要一边数一边画上标志,这样你便不会忽略或多数。 数的时候,用记号笔把每个顶点涂一个颜色,把每条棱涂另一个颜色,也把每个面涂另一个颜色。 数完以后,把答案填到下面的列表上:

    立体 F
    面的数量
    V
    顶点的数量
    E
    棱的数量
    F + V - E
    立方体        
    四面体        
    八面体        
    二十面体        
    十二面体        
    正四棱锥        
    五棱锥        


    计算 F + V - E,填进最后一列。

    发现什么?

    每个答案应该都是一样的。
    这个结果叫 欧拉公式。
    它适用于所有 多面体。

    估计表面积

    在上面的列表的”细节“列里链接到的页里有多面体的体积和表面积的公式,而这些公式是相当复杂的。 例如,十二面体的公式是:

    十二面体:

    表面积 = 3×√(25+10×√5) × (棱的长度)2
    体积 = (15+7×√5)/4 × (棱的长度)3

    哇! 很复杂,对不?
    我们来看看怎样用我们的模板或模型去估计表面积和体积:

    表面积

    要估计表面积,我们可以用网格和 数格子。

    但用模板会比较容易。 为什么? 你注意到立体的表面积和模板的面积是一样的,不要算突出部分的面积,它们不是表面积的一部分。

    例子:五棱锥,我用了 1 cm2 的格子.

    20201212172142.png

    我估计五棱锥的表面积为大约 98cm2

    用同一方法去估计每个立体模型的表面积。

    完成以下列表:

    立体 表面积的近似值 (cm2)
    立方体  
    四面体  
    八面体  
    二十面体  
    十二面体  
    正四棱锥  
    五棱锥  

     

    估计体积

    在发现容积活动,你用一个量杯去测量杯子或容器的容积(或体积)。

    20201212172410.png

    用水或牛奶来盛满我们这些立体是不妥的。

    但我们可以用沙或盐。
    如果你没有沙子,拿一包 500g 或 1 lb 的盐。
    但盐用完以后就不能用来做菜了!

    用一个小漏斗来倒盐。在模型的一个顶点开一个小洞,然后从小洞倒盐进去模型,倒满为止。

    你现在应该明白为什么我建议你用卡片来做立体模型了。若你用普通纸张,立体的面就会变形,你的答案便会不准确 。

    以二十面体为例:

    20201212172505.png

    盛满立体模型后,再把盐倒出来到一个量杯里。量杯的单位可能是毫升(ml),1 ml 的容积正好是 1 cm3.

    在量杯里的盐的表面要水平和平坦,看看量杯里的盐的体积,越准确越好。

    我做这实验时,盐的体积是 199 cm3,所以二十面体的体积的近似值也是 199 cm3.

    每个立体模型都这样做(盐可以重复再用)。

    完成以下列表:

    立体 体积近似值 (cm3)
    立方体  
    四面体  
    八面体  
    二十面体  
    十二面体  
    正四棱锥  
    五棱锥  

     

    更新:20210423 104229     


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