【学习案例】用一张A4纸制作一个容积最大的立体图形[2]

学习案例】用一张A4纸制作一个容积最大的立体图形 [2]

①提出猜想

研究的问题:用一张长方形铁皮做一个容积最大的储蓄罐(底面另配、铁皮的厚度忽略不计)。

学生猜想1:用长方形铁皮能够做出长方体、正方体、圆柱等立体图形的侧面。

学生猜想2:不同形状的立体图形中,圆柱的容积最大。

学生猜想3:底面是正方形的长方体容积比较大。

②操作活动

用长方形铁皮做立体图形的侧面,先思考可以制作成哪些立体图形,再比较哪个容积最大。

分类思考:这些立体图形可分为两类,一类是横着折的,立体图形的高等于长方形的宽;另一类是竖着折的,立体图形的高等于长方形的长。可以先找出等高的图形中哪个立体图形容积最大,再比较。

概念明晰:因为铁皮的厚度忽略不计,容积近似于体积,因此可以通过计算各种立体图形的体积来解决问题。

容积比较:这些立体图形都是直柱体,体积的通用公式是“底面积×高”。因为用同一张长方形制作,当高相等时,只要比较底面积即可。

③验证建模

侧面为同一张长方形,即底面周长相同,如何比较底面积呢?在周长相等的情况下,圆的面积最大,因此圆柱的容积最大。

两个圆柱,哪一个容积更大?

用假设的方法思考,设长方形的长为2π,宽为π,那么两个圆柱的容积分别是π2

用一般的方法思考,设长方形的长为a,宽为b,通过计算比较这两个圆柱的容积。

④得出结论

把储蓄罐设计成圆柱的形状,且用长方形的长作为圆柱底面的周长,宽作为圆柱的高时,该储蓄罐的容积最大。

⑤拓展延伸

如果用长方形的铁皮制作圆柱形的容器,成品还要包括上、下底面,这一张长方形铁皮用哪种规格比较合适?此时容积又是多少?

在此类学习中,操作前的分析、操作后的思考尤为重要,这会使得操作有方向,操作有提升。同时,教师还要注意到,不同内容、不同形式的操作活动背后其实有着某些相同的数学思维和数学理解,对之进行正迁移,能使学生形成系统的知识经验,在操作中反思,在运用中提升。