圆柱的体积
[教学内容]《义务教育课程标准实验教科书·数学》(青岛版)五年级下册第四单元信息窗3。
【课标要求及解读】
课标要求:《圆柱的体积》一节属于结合具体情境,探索并掌握圆柱体积的计算方法,并能解决简单的实际问题。
课标解读
行为动词“探索”。 独立或与他人合作参与特定的数学活动,理解或提出问题,寻求解决问题的思路,发现对象的特征及其与相关对象的区别和联系,获得一定的理性认识。动词“掌握”同类词:能。
中心词“方法”。实际指圆柱的体积计算公式V=sh。
由此看来,课标对这部分知识的要求可以分为两个层次:第一层次是要求学生经历获取知识的过程,要给学生提供充足的探索空间和思考空间。让学生通过动手操作,亲自体验把圆柱的底面平均分成若干份,然后沿高切开,可以拼成近似的长方体,平均分的份数越多,拼成的几何体越接近长方体。第二层次是能够运用圆柱的体积公式解决一些简单的实际问题。
【教材分析】
圆柱是人们在生产、生活中经常遇到的几何形体。圆柱和圆锥是在学生已经学习了圆的面积的计算、长方体的体积、圆柱的认识等相关知识的基础上进行教学的,是小学阶段图形和几何知识的最后一部分内容。本节课圆柱的体积同时又是为学生下节课学习圆锥做好充分准备的一节课,它和圆锥都是以后进一步学习几何知识的基础。本节课的学习会使学生对立体图形的认识更深入、更全面,有利于进一步发展学生的空间观念,为进一步学习和解决实际问题打下基础。
教材呈现:学生借助圆面积公式的推导过程,猜想圆柱的体积可能是把圆柱转化成长方体来推导的。然后教师通过提供学具,让学生亲自动手操作,模仿圆面积公式的推到方法,将圆柱割拼为近视的长方体。通过观察切拼前的圆柱和切拼后的长方体的关系,认识到圆柱体的体积和长方体的体积相等,而且他们是等底等高的,从而总结出圆柱体积的计算方法。在这一过程中渗透转化、化圆为方和极限的数学思想方法。最后让学生应用公式自己尝试解决问题。
【学情分析】
学生在四年级学习平面图形的面积,五年级上学期学习了长方体和正方体的相关知识,会求长方体和正方体的体积,本学期第一单元学习圆的面积。他们已经掌握了一些几何知识,了解部分几何图形之间的转化方法,具备了一些基本的解决数学问题的能力和技巧。因此对本节课的内容理解起来并不是很困难,但学生的立体空间观念还不是完全成熟,形体之间的转化还有一定的困难。所以本节课让学生利用以前研究圆的面积时用到的“化圆为方”的方法进行猜想,让学生根据猜想想办法,把圆柱通过割、拼转化成长方体进行验证,在猜想、验证的过程中体会“转化”等数学思想方法,发展空间观念。
【核心素养渗透点分析】
核心素养渗透点
1.认识和理解圆柱体和转化后的长方体之间的联系,并能尝试对它们之间的联系进行推理描述,作出判断,在这个过程中发展学生思维的条理性和逻辑性。
2.在猜测圆柱体积的计算公式时,学生根据已有经验猜测出不同的公式,此时应引导学生进行质疑,可以是底面直径乘高吗?侧面积乘高吗?鼓励学生敢于坚持自己的意见,不人云亦云,形成独立的个人见解和看法,培养学生质疑反思的精神。
3. 运算能力:圆柱的体积计算中涉及到整数、小数的乘法,步骤较多,计算难度较大。本节课借助解决问题的过程帮助学生梳理计算步骤,并通过一定的运算训练,正确熟练地解决问题,发展学生的运算能力。
4.推理能力:在解决实际问题的过程中,引导学生分析题意,梳理解题思路解决稍复杂的实际问题。
[教学目标]
1.结合具体情境,通过探索与发现理解圆柱体与切拼后的长方体的关系,并掌握圆柱体积的计算方法;能利用圆柱体积计算公式,解决简单的实际问题。
2.经历探索圆柱体积计算公式的过程,进一步发展学生的空间观念。
3.初步体会数学知识的产生、形成与发展的过程,体验数学活动充满着探究与创造,体会学数学的乐趣。在观察与实验、猜测与验证、交流与反思等活动中,初步了解并掌握一些数学思想方法。
[教学重点]理解并掌握计算圆柱体积的方法。
[教学难点]用转化的方法推导圆柱的体积,能够找到圆柱体和长方体各部分的对应关系。
[教学准备]教具:课件、圆柱体学具。学具:每组一套萝卜切成的圆柱体,小刀。
【评价设计】
环节一创设情境怎样求圆柱的体积达成目标3体会学习圆柱体积公式的必要性。
环节二探究求圆柱体积的方法达成目标1、3
环节三猜想圆柱的体积公式和动手操作验证猜想达成目标1、2、3
环节四观察圆柱体和长方体的关系得出结论达成目标1、3
巩固练习达成目标1
[教学过程]
一、创设情境,提出问题
师:同学们,知道这是哪里吗?对,我们学校的教学楼大门。用数学的眼光仔细观察这幅图,你能提出什么问题?
预设1:这个圆柱体半径、直径、周长是多少?
预设2:它的占地面积是多少?
预设3:给它的周围刷上涂料,需要粉刷的面积是多少?
预设4:这个柱子有多重?(每立方米重2吨)
师:同学们的想法真不少,这节课我们就研究其中的一个问题:圆柱的体积。
(板书课题)
【设计意图】导入环节,从生活中常见的例子导入新课,从中培养学生在生活中发现数学问题、提出问题的意识。激发学生探究新知的欲望。
二、自主学习,小组探究
(一)猜想
师:什么是圆柱的体积?
预设:圆柱所占空间的大小。
师:怎样求圆柱的体积,你有什么好的办法吗?
预设1:把大柱子缩小,然后再想办法。
师:怎么缩小?想什么办法?
预设:把单位米改成分米,然后做成模型。
预设2:用橡皮泥捏个圆柱形模型,然后再改成长方体,通过测量计算出圆柱体模型的体积,然后再把立方分米改成立方米就行了。
预设3:把模型浸入水中,用我们上学期学过的知识看看上升的水的体积是多少就行了。
师:这两种方法有什么相同之处?你还有什么想说的?
预设:都是把圆柱转化成了以前学过的长方体来解决。这样太麻烦了,如果有公式就好了。
师:如果像长方体那样有现成的公式就好了,怎么办?你猜猜,圆柱体的体积与什么有关?公式是什么?
预设1:圆柱体的体积=底面周长乘高
预设2:=底面直径乘高
预设3:=底面积乘高。
师:分析一下,哪个可能性高一些?
预设:第一个求的侧面积。第二个直径乘高得到的是面积,不能是体积。
师:你能说说你是怎么想的?
预设:我们前面学习圆的时候是把圆转化成长方形的,无数个等圆叠在一起就是圆柱,无数个相同的长方形叠在一起就是长方体,所以把圆柱转化成长方体就可以了。
(二)回顾旧知,铺垫引领
教师利用课件动态演示把圆等分切割,拼成近似长方形,找出它们间的关系,进而推导出圆面积计算公式的过程。(见图1)
长方形的面积= 长 × 宽
圆 的 面 积 = 圆周长的一半×半径
S= πr×r
S=πr?
【设计意图】充分运用学生已有的知识经验,让学生回忆学习将圆形转化成近似长方形的过程,为后面圆柱体积的探究学习做好铺垫。
(三)提供素材,自主研究
师:圆柱可以转化成长方体吗?我们的猜想正确吗?怎么办?
预设:验证。
师:拿出你们的学具,动手试一试吧。
请学生拿出切成圆柱体的萝卜和小刀,以小组为单位,联想圆形面积的转化方式,合作探究将圆柱转化为长方体的方法。
友情提示:
1.以小组为单位,动手做一做,把圆柱体转化成近似的长方体?
2.观察对比,这个圆柱体和转化后的近似长方体有什么关系?
3.根据长方体体积的计算公式,想办法推导出圆柱体体积公式?
小组合作探究,动手操作,教师巡视并参与指导。
【设计意图】假设和猜想是科学的天梯,是科学探究的重要一环。本环节让学生亲自动手操作,再次感受“化曲为直”、“画圆为方”的方法。让学生动手操作,去发现规律和获取数学知识。
(四)全班交流
师:哪个小组愿意展示一下你们小组的研究结果?
预设1:圆柱的底面是圆形的,我们把圆柱体底面分成完全一样的小扇形,然后把圆柱切开,这样就可以拼成一个近似的长方体啦。
师:关于这种转化,你还有什么发现?
预设2:我们组发现,将圆柱等分的份数越多,拼成的立体图形就越接近长方体。
引导学生发现:
转化后的形状变了,但是体积没有变,底面的面积没有变,高也没有变。
(五)分析关系
引导说出:圆柱体转化成长方体后,虽然形状变了,但是长方体的体积和原来圆柱的体积相等,长方体的底面积等于圆柱的底面积,长方体的高等于圆柱的高。
(六)总结公式
师:我们来看一看课件演示。(见图5)
图2
分别将圆柱体平均分成16份、32份、64份的割拼过程。
学生观察、思考并回答发现了什么?
引导观察:分的份数越多,拼成的图形就越接近长方体。
师:其实大家刚才又用了“化圆为方”的方法将圆柱转化成了长方体。你现在能总结出圆柱体积的计算公式吗?并说说你是怎么想的。
根据学生的回答板书:
长方体的体积 = 底面积 × 高
圆柱的体积 = 底面积 × 高
V = Sh
同桌互相说说自己对这个公式的理解,再完整地说说整个推导过程。
【设计意图】这部分内容是这一节课的重点也是这一节课的难点,采取小组合作的形式,让学生主动探究,使新旧知识融为一体,让学生自己找出联系推导公式,弄清每个细节的含义,为以后灵活运用公式打下基础。
三、汇报交流,评价质疑
(一)师:要求圆柱的体积,必须知道哪些条件?
预设1:圆柱的底面积和高。
预设2:圆柱体的底面半径和高。
预设3:圆柱体的底面直径和高。
预设4:圆柱体的底面周长和高。
生每说出一种方法,都让他们自己出题然后找同学解答。
(二)判断正误
(三)求下列圆柱体的体积
(四)解决生活问题
柱子的底面周长是3.14米,高3米,如果每立方米需要混凝土2吨,那么浇筑这样的两根柱子一共需要混凝土多少吨?
学生在练习本上写出解答过程,将自己的解答在小组内交流,然后全班汇报,并说明这样解答的理由。
(五)拓展
师:关于圆柱体和切拼后的长方体你还有什么发现?
预设1:长方体的前面就是圆柱体侧面积的一半
预设2:长方体的表面积比圆柱体的表面积多了两个面。
师:把切拼后的长方体换一种放置形式,怎样求它的体积?还等于底面积乘高吗?它的底面积是多少?
【设计意图:变化中寻不变,一方面帮助学生真正理解圆柱体积公式,不是必须拼接后的面作为底面,另一方面培养学生的发散思维,让优等生吃得饱。】
问题:如果每根柱子需要粉刷的面积是6平方米,底面半径是0.2米,你知道这根柱子的体积是多少吗?
预设1:先根据侧面积求圆柱体的高,再利用底面积乘高
预设2:利用刚刚的结论侧面积的一半是圆柱的前面。用侧面积的一半乘半径。
四、拓展发现
抽象概括,总结提升
师:通过今天的学习,你有哪些收获?
预设1:我学会了用转化的方法将圆柱体转化成长方体,从而找到计算圆柱体体积的计算公式。
预设2:我知道在转化时,将圆柱等分的份数越多,拼出的立体图形就越接近长方体。
师:这节课我们从身边的景物入手,自己提出问题、解决问题。在解决问题的过程中,借助圆面积公式的推导过程,猜想圆柱体也可以转化成长方体,从而猜测圆柱体的体积公式,通过动手操作进行切拼,验证了我们的猜想,最后得出结论。在这个过程中我们又一次体验了转化、化圆为方和极限的数学思想。其实在数学中,不仅长方体、正方体、圆柱的体积可以用底面积乘高来进行计算,还有一些几何体的体积也可以用底面积乘高,这些几何体都称之为直棱柱,感兴趣的同学课后可以继续研究。
【设计意图】通过对所学知识的整理回顾,使知识更加系统,既能训练学生的语言表达能力,又能培养学生的归纳概括能力;同时通过对本节所学知识的总结与回顾,还能使学生学到的知识系统化、完整化。后面直棱柱的拓展则是对学有余力的孩子一个提升。
[板书设计]