M为什么实验室 · 小学数学
五、六年级 · 基础

圆锥的体积

先会:圆柱体积、除以3

底面和高都一样,圆锥能装的水比圆柱少多少?先把两个容器的内部底面和高度对齐,再看灌装演示。

先找圆锥的高

圆锥的顶点到底面圆心的垂直线段标作高h,旁边的斜线不是高。

本课研究直圆锥。它有一个圆形底面、一个顶点,侧面是弯曲的。顶点在底面圆心的正上方,顶点到底面圆心的线段垂直于底面,这条线段的长度就是高。沿外侧斜着量出的长度不是高,不能代入体积公式。

指图检查:底面半径、高分别是哪一条线?答案是底面圆心 O 到圆周的线段,以及顶点 A 到 O 的垂直线段。

圆锥和圆柱的体积怎样比较

圆锥和圆柱的底面一样大、高也一样时,圆锥只占圆柱的一部分。这个比是 1:3,不是 1:2。

可以观察这样的灌装演示:用内部等底等高的圆锥、圆柱容器,把圆锥装满水再倒进圆柱,连续倒三次,圆柱恰好装满。实际演示有读数和操作误差,但能帮助理解“三份圆锥装一份圆柱”。

计算时可以用这个结论:圆锥体积等于与它等底等高的圆柱体积的 1/3。灌水演示能帮我们看懂这个关系,但一次演示还不能证明所有圆锥都这样;光看“上面越来越细”,也得不出 1/3。读懂演示的意思就可以,不用在家做实验。

   圆锥              圆柱
     △               ┌────┐
    △△               │    │
   △△△               │    │
  △△△△               └────┘
 逐渐缩小            每层一样

关系式:

V圆锥=1/3×S底×h
V圆柱=S底×h=3×V圆锥

等底等高能保证体积比为 1:3。若没有这个条件,不能直接套这个比例,要分别计算。有些底面和高都不同的圆锥、圆柱,体积也可能恰好是 1:3。

下面计算中,π 取 3.14。

例子

例 1:给底面积

S=30 cm²,h=9 cm。

V=1/3×30×9=10×9=90(cm³)

例 2:给半径

r=3 m,h=4 m。

S底=3.14×3²=28.26(m²)
V=1/3×28.26×4=28.26×4÷3=113.04÷3=37.68(m³)

例 3:沙堆

沙堆底面直径 4 m,高 1.5 m。

r=2 m
S底=3.14×2²=12.56(m²)
V=1/3×12.56×1.5=12.56×0.5=6.28(m³)

易错

  • 忘记乘 1/3,把圆锥体积算成圆柱体积。
  • 把 1/3 重复乘。V=1/3Sh 中三个数相乘,1/3 只出现一次。
  • 没有比较底面和高,就认定圆锥是题中圆柱的 1/3。等底等高时可直接判断;其他情况需要计算。
  • 把直径当半径。d=4 m,r=2 m。
  • 把“某个圆柱”读成“任意圆柱”。每个圆锥都能找到等底等高的圆柱,但换一个圆柱不一定仍有这个体积比。
  • 体积单位写成平方单位。

只有高一样,还能说三分之一吗

一个圆锥与一个圆柱同高,但圆锥的底面积是圆柱的 2 倍。圆锥体积还是圆柱的 1/3 吗?

看解释

不是。设圆柱底面积为 S、高为 h,它的体积是 Sh;圆锥底面积为 2S,体积为 (1/3)×2S×h,是圆柱的 2/3。等底等高时才能直接用 1:3。

练习

  1. 圆锥底面积 24 dm²,高 6 dm,体积是多少?
  2. 圆锥底面半径 2 cm,高 9 cm,体积是多少?
  3. 圆锥底面直径 6 m,高 5 m,体积是多少?
  4. 一个圆锥的体积是 60 cm³,底面积是 20 cm²,高是多少厘米?
  5. 一个圆柱与一个圆锥等底等高,圆柱体积是 90 cm³,圆锥体积是多少?
  6. 判断:任何一个圆锥的体积都是某个圆柱的 1/3。

答案

  1. 1/3×24×6=48(dm³)。
  2. 3.14×2²=12.56(cm²);1/3×12.56×9=37.68(cm³)。
  3. r=3 m;3.14×3²=28.26(m²);1/3×28.26×5=47.1(m³)。
  4. 60×3÷20=9(cm)。
  5. 90÷3=30(cm³)。
  6. 对。对任何一个圆锥,都能取一个与它等底等高的圆柱,这就是题目说的“某个圆柱”。若改成“任意圆柱”,则不成立。
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