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六年级上册 · 第四单元 圆 · 单元首页

圆

认识圆和扇形,看看怎样把曲线转化成直线来研究。学会用 C = 2πr 算圆的周长,用 S = πr² 算圆的面积,再研究圆和正方形组成的图形。

圆的知识一张图串起来

从直线图形走进平面上的第一个曲线图形,我们围绕“一中同长”和“化曲为直”认识了圆的特征、周长、面积与组合图形:

① 特征:圆,一中同长也 O r d 圆心 O 定位置,半径 r 定大小 同圆中 d = 2r,有无数条对称轴 扇形:两条半径和一段弧围成 ② 周长:化曲为直 周长 C 周长 ÷ 直径 = π(π ≈ 3.14) C = πd 或 C = 2πr ③ 面积:切拼转化长方形 πr r 近似长方形:长 πr,宽 r S = πr²(注意 r² = r × r) 组合图形:圆环 S = π(R² − r²) 外方内圆与外圆内方
圆的特征与周长:在同一个圆里,所有半径都相等,直径是半径的 2 倍(d = 2r)。任意一个圆的周长除以直径的商是一个固定的数,叫做圆周率 π(π 是无限不循环小数,计算时通常取 3.14),周长公式 C = πd = 2πr。
圆的面积与方圆关系:把圆分成许多小扇形拼成近似长方形,长是圆周长的一半 πr,宽是半径 r,所以面积 S = πr²。圆环面积 S = π(R² − r²);外方内圆时圆的面积占正方形的 π4(约 0.785d²,四周余料约 0.86r²);外圆内方时圆的面积是正方形的 π2 倍(四角余料约 1.14r²)。

动手试:切拼圆,看清近似长方形的长和宽

切换等分份数(4 份 → 8 份 → 16 份 → 32 份),再点“拼合 / 展开”,观察分的份数越多,拼成的图形越接近什么?它的长和宽分别对应圆的哪一部分?

三个最容易踩的“坑”

✗ 错法 1:拿直径直接代进面积或圆规看到“直径 8 cm”,圆规两脚就张开 8 cm,或者算面积直接列式 3.14 × 8²。
✓ 正解 1:看到直径先除以 2 求半径养成口诀习惯:“见直径 d,先算 r = d ÷ 2”,圆规张口和面积公式用的都是半径 r。
✗ 错法 2:把 r² 算成 r × 2半径 r = 4 cm 时,把 4² 算成 4 × 2 = 8,结果面积算错成 25.12 cm²。
✓ 正解 2:r² 表示两个半径相乘 r × r先单独算出 r² = 4 × 4 = 16,再去乘 3.14,得到 3.14 × 16 = 50.24(cm²)。
✗ 错法 3:圆环用 (R − r)²;半圆周长忘加直径把圆环面积算成 π(R − r)²;算半圆周长只算圆周长的一半 πr,漏了底下的直边。
✓ 正解 3:大圆减小圆;半圆周长要封口圆环面积是 π(R² − r²);半圆的周长包括圆弧和一条直径:C半圆 = πr + 2r。

数学文化与生活里的圆

《墨经》“圆,一中同长也”:两千多年前我国墨子就指出,圆有一个中心,从中心到圆周各处的长度都相等。正因为“一中同长”,车轮做成圆形、车轴装在圆心,车子行驶时车轴离地面的高度始终等于半径 r,才会平稳不颠簸;马路上的圆形井盖无论怎么翻转,直径都一样长,永远掉不进略小一圈的井口里。

刘徽“割圆术”与祖冲之算 π:魏晋数学家刘徽从圆内正六边形出发,不断倍增边数“以直代曲”逼近圆;南北朝数学家祖冲之进一步把圆周率 π 精确到 3.1415926 和 3.1415927 之间,并给出密率 ,这一纪录在世界上保持了约一千年。

单元闯关(共 10 题)

本单元计算题中,圆周率 π 均取 3.14 计算。先看清题目给的是半径 r 还是直径 d,再动笔!

直接用

第 1 题:要用圆规画一个直径是 8 cm 的圆,圆规两脚叉开的距离(也就是半径)应该是多少厘米?

直径 8 cm
圆规两脚的距离是半径。直径是半径的2倍,8÷2=4,所以圆规应叉开4厘米。
A B C D E O

第 2 题:观察圆 O 中的三条线段:线段 AB 通过圆心 O 且两端都在圆上;线段 CD 两端都在圆上但没有通过圆心;线段 OE 一端在圆心 O、另一端在圆内。哪一条说法是正确的?

AB通过圆心,两端都在圆上,符合直径的两个条件。CD没通过圆心,OE没伸到圆上,所以CD不是直径,OE也不是半径。选B。
O 图① O P 图② O 图③

第 3 题:观察上方三个圆中的涂色部分和角,哪一个图中的角是圆心角、涂色部分是扇形?

图①的角顶点在圆心,涂色部分由两条半径和一段圆弧围成,符合圆心角和扇形的条件。图②顶点在圆上,图③由三条直边围成,所以选图①。

第 4 题:一个圆形花坛的半径 r = 5 m。绕这个花坛走一圈,周长是多少米?(π 取 3.14)

半径 5 m
一圈的长度是圆的周长。先由半径5米求直径:2×5=10米,再算3.14×10=31.4米。

第 5 题:妙想用软尺绕一棵古树树干围了一圈,量得树干横截面的周长是 12.56 dm。这棵古树树干横截面的直径是多少分米?(π 取 3.14)

树干一圈长 12.56 dm
把树干横截面看成圆,周长=π×直径。因此直径=12.56÷3.14=4分米,填4。

容易错

第 6 题:一个圆形靶盘的直径是 8 dm,它的面积是多少平方分米?(π 取 3.14)

直径 8 dm
直径8分米,半径是8÷2=4分米。面积=π×半径×半径=3.14×4×4=50.24平方分米。不能把直径直接当半径。

第 7 题:把一个半径为 r 的圆分成许多相等的小扇形(块数为偶数),上下交错、沿半径边完全拼合且不重叠,排成两端各露出一条半径边的近似长方形拼图。比较近似的长、宽,以及保留圆弧边界的实际拼图的面积和周长,下面哪种说法完全正确?

这里比较的是保留圆弧边界的实际拼图。切拼只是把原来的小扇形换位置,没有重叠,也没有增加或减少小扇形,所以面积完全不变。全部圆弧仍在拼图的外边界上,合起来的长度还是原圆周长2πr;两端还各露出一条长为r的半径边,所以实际拼图的周长是2πr+2r,比原圆多2r。小扇形的块数有限,拼图的长边仍是弯曲的;把它近似看成长方形时,长约为圆周长的一半πr,宽约为r,不能把这些近似量当作有限拼图的精确直边长度。因此选C。A把近似的长说成整个圆周长,并误认为周长不变;B也错在认为实际拼图的周长不变。

第 8 题:一块圆环形状的玉璧,量得它的外直径是 10 cm,中间圆孔的内直径是 6 cm。这块玉璧正面的圆环面积是多少平方厘米?(π 取 3.14)

外直径 10 cm,内直径 6 cm
圆环面积=外圆面积-内圆面积。外半径10÷2=5厘米,内半径6÷2=3厘米,所以面积是3.14×(5×5-3×3)=50.24平方厘米。

想一想

r = 4 cm 底部直径 d = 8 cm

第 9 题:如图,一张半圆形纸片的半径 r = 4 cm(底部直边的长是直径 8 cm,π 取 3.14)。这张半圆形纸片的周长和面积分别是多少?

先算半圆弧长:3.14×4=12.56厘米,再加底边直径8厘米,周长是20.56厘米。面积是整圆的一半,3.14×4×4÷2=25.12平方厘米,所以选B。
r² 大正方形 4r² = 40 cm²

第 10 题:如图(外方内圆),在一张面积是 40 cm² 的正方形纸里剪出一个最大的圆。把大正方形平均分成 4 个边长为 r 的小正方形(每个小正方形面积是 r²),不用硬求半径 r,算一算这个最大圆的面积是多少平方厘米?(π 取 3.14)

最大圆的直径等于正方形边长。图中把大正方形分成4个面积为r²的小正方形,r²=40÷4=10。圆面积=πr²=3.14×10=31.4平方厘米。

学完了圆,往下还会遇到什么?

  • 本册综合与实践“体育中的数学”:400 米标准跑道是由两条直道和两个半圆形弯道拼成的。外圈跑道的半径比内圈大,跑一圈外圈比内圈多跑多少米?起跑线该往前移多少米?用本单元的 C = 2πr 就能算清楚。
  • 六年级下册“圆柱与圆锥”:从平面走向立体!圆柱的上下两个底面都是圆,把圆柱的侧面沿高剪开是一个长方形,长方形的长正好是底面圆的周长 2πr;算圆柱和圆锥的体积时,第一步都要先算底面圆的面积 πr²。
  • 到了初中:八年级会正式认识圆周率 π 是一个无理数;九年级会进一步研究圆的对称性与旋转性质,学习一般圆心角所对的弧的长度怎么算、扇形面积怎么算,以及直线和圆的位置关系。

本单元 7 节分课复习

想针对某一个知识点再巩固一下?点下面的分课链接进入:

  • 4.1 认识圆 —— 用圆规画圆,认识圆心 O、半径 r、直径 d 与 d = 2r,体会“圆,一中同长也”。
  • 4.2 认识扇形 —— 认识弧、圆心角和扇形,理解在同圆或等圆中扇形大小与圆心角的关系。
  • 4.3 圆的周长 —— 用绕绳法、滚圆法“化曲为直”,认识圆周率 π,掌握 C = πd = 2πr。
  • 4.4 圆的面积 —— 把圆等分切拼转化成近似长方形,推导并运用 S = πr²。
  • 4.5 圆环和组合图形面积 —— 用“加一加、减一减、割补拼合”求圆环 S = π(R² − r²) 与组合图形面积。
  • 4.6 外方内圆与外圆内方 —— 借助小正方形和对角线三角形,巧妙求出方与圆之间的面积关系。
  • 4.7 用圆设计图案(选学) —— 分析太极图、风车图、四叶草图中的圆心和半径,用圆规和直尺画出美丽图案。

往后学 · 初中数学

把这一单元学扎实,到了初中就能顺畅接上下面的内容:

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