把一个圆形纸片沿两条半径剪开,取下一块。这块图形有两条直边,还有一段弯边,它就是扇形。
两条半径和一段弧
左图的 O 是圆心。OA、OB 都是半径,弯边 AB 是圆上的一段弧。两条半径在圆心处夹出的角,叫圆心角。
右图也有弯边,但直边没有连到圆心,围成它的不是“两条半径和一段弧”,所以它不是扇形。别只凭“像一块西瓜”来判断。
先认图,再比较
把同一个圆平均分成 4 个扇形,每一块都占全圆的四分之一。平均分成 2 个扇形,每一块就是半圆。扇形也可以大于半圆。
在同一个圆里,把两条半径的开口张大,所选那段弧也变长,围住的面积就变大。换成另一个大小不同的圆,只看开口大小便不够了。
基础练习
- 指着左图,说出圆心、两条半径和弧。圆心角的顶点在哪里?
- 将同一个圆平均分成 4 份,每份是扇形吗?两份合起来占全圆的几分之几?
- 右图为什么不是扇形?请说图形的组成,不要只说“看着不像”。
- 同一个圆中的两个扇形,一个占四分之一,一个占二分之一,哪一个面积大?
基础练习答案
- 圆心是 O;半径是 OA、OB;弧是弯边 AB。圆心角的顶点在 O。
- 沿半径平均分成 4 份,每份是扇形;两份合起来占二分之一。
- 它由一条直线段和一段弧围成,没有两条半径。
- 占二分之一的面积大,因为比较的是同一个圆。
提高选学:计算扇形面积与弧长
先学会圆的周长、面积和分数乘法,再读下面的计算。认识扇形不需要先记这些公式。
圆心角占整圈的几分之几
整个圆的圆心角是 360°。圆心角是 90° 的扇形,占整个圆的 90/360=1/4;圆心角是 180° 的扇形,占整个圆的 1/2。
例如把同一个圆按圆心角平均分成 4 份,四个扇形绕圆心旋转后能互相重合,面积和弧长都相等。90° 对应其中一份,各占全圆的 1/4。用同样的等分关系,可以理解下面的式子:
扇形面积 = 圆的面积 × 圆心角/360
= πr² × n/360
弧长 = 圆的周长 × 圆心角/360
= 2πr × n/360
其中 n 表示圆心角的度数,本课讨论 0°<n<360° 的扇形。数值题按 π 取 3.14 计算。
扇形有两样“长度”容易混:
- 弧长:只是那段弯边的长度;
- 扇形周长:弧长再加两条半径。
扇形周长 = 弧长 + 2r
圆心角相同、半径不同的两个扇形,形状相同、大小不同,面积比等于半径的平方比。半径相同、圆心角不同的两个扇形,圆心角越大,面积和弧长都越大。
例子
例 1:半径 6 厘米、圆心角 90° 的扇形
90/360=1/4。
面积:3.14×6²÷4=113.04÷4=28.26(平方厘米)
弧长:3.14×6×2÷4=37.68÷4=9.42(厘米)
周长:9.42+6×2=9.42+12=21.42(厘米)
例 2:半径 10 厘米、圆心角 72° 的扇形
72/360=1/5。
面积:3.14×10²÷5=314÷5=62.8(平方厘米)
弧长:3.14×10×2÷5=62.8÷5=12.56(厘米)
例 3:半径 3 米、圆心角 120° 的扇形
120/360=1/3。
面积:3.14×3²÷3=28.26÷3=9.42(平方米)
弧长:3.14×3×2÷3=18.84÷3=6.28(米)
易错
- 算扇形面积时忘记乘圆心角/360,直接写成 πr²,算出的是整个圆。
- 把弧长公式和面积公式混用。弧长用 2πr,面积用 πr²。
- 算扇形周长时只算弧长,忘记加两条半径。
- 认为圆心角大的扇形面积一定大。半径不同时不能只比圆心角。
- 认为圆心角不能超过 180°。大于 180° 的扇形也存在,只是占整个圆的比例超过 1/2。
- 圆心角是 90° 时,把面积算成整个圆的 90 倍或 1/90,比例算错。
练习
- 半径 4 厘米、圆心角 90° 的扇形,面积和弧长各是多少?
- 半径 9 分米、圆心角 120° 的扇形,面积和弧长各是多少?
- 半径 3 米、圆心角 60° 的扇形,面积和弧长各是多少?
- 一个扇形占所在圆的 1/8,它的圆心角是多少度?
- 半径 5 厘米、圆心角 180° 的扇形,周长和面积各是多少?
- 判断:圆心角越大,扇形面积一定越大。
答案
- 面积 3.14×4²÷4=50.24÷4=12.56(平方厘米);弧长 3.14×4×2÷4=25.12÷4=6.28(厘米)。
- 面积 3.14×9²÷3=254.34÷3=84.78(平方分米);弧长 3.14×9×2÷3=56.52÷3=18.84(分米)。
- 面积 3.14×3²÷6=28.26÷6=4.71(平方米);弧长 3.14×3×2÷6=18.84÷6=3.14(米)。
- 360×1/8=45(度)。
- 弧长 3.14×5=15.7 厘米,周长 15.7+10=25.7 厘米;面积 3.14×5²÷2=78.5÷2=39.25(平方厘米)。
- 不一定。只有在半径相同或相等的圆中,圆心角越大,扇形面积才一定越大。