歡迎來到面積與體積嘅世界!

各位同學好!準備好探索平面圖形同立體圖形嘅奇妙世界未?喺呢個單元,我哋將會學習面積同體積

咁,點解呢啲咁重要呢?想像一下,如果你想油油間房,你需要知道牆壁嘅面積,先可以買到啱啱好嘅油漆份量。又或者,如果你要灌滿一個泳池,你就要知道佢嘅體積,先可以計到裝到幾多水。睇吓?呢啲知識喺日常生活入面超有用㗎!
初頭覺得有啲難都唔使擔心。我哋會將佢拆解成簡單嘅步驟,用有趣嘅例子,到最後你就會成為量度圖形嘅高手啦!我哋一齊開始啦。


第一部分:快速重溫二維圖形

喺我哋跳入三維世界之前,等我哋快速重溫平面二維圖形嘅基本概念啦。呢個係所有知識嘅基礎嚟㗎。

周界:邊界嘅長度

你可以將周界想像成沿住一個圖形嘅邊界行一圈。佢就係邊界嘅總長度。

例子:圍繞花園嘅圍欄長度就係佢嘅周界。

面積:內部嘅空間

面積係一個圖形所覆蓋嘅平面空間量。佢以平方單位量度,好似 $$cm^2$$ 或者 $$m^2$$。

例子:舖設地毯所需嘅面積就係地板嘅面積。

快速重溫盒:基本面積公式

你可能以前見過呢啲公式,但呢度有一份方便你記住嘅清單!

正方形: $$ A = \text{side} \times \text{side} = s^2 $$
長方形: $$ A = \text{length} \times \text{width} = l \times w $$
三角形: $$ A = \frac{1}{2} \times \text{base} \times \text{height} = \frac{1}{2}bh $$
圓形: $$ A = \pi \times \text{radius}^2 = \pi r^2 $$
圓周: $$ C = 2 \times \pi \times \text{radius} = 2\pi r $$


第二部分:圓形嘅切片—弧形同扇形

而家我哋集中睇圓形嘅一部分。呢度就好玩啦!

咩係弧形同扇形?

想像一下一件薄餅 (pizza)。一塊薄餅就叫做扇形。嗰塊薄餅嘅餅邊就叫做弧形

  • 扇形:圓形嘅一個切片,好似一塊批咁。
  • 弧形:圓周嘅一部分,好似薄餅邊咁。

點樣計算弧長

弧長只係成個圓周嘅一部分。呢個部分嘅大小取決於圓心角(我哋叫佢做 $$\theta$$)。

逐步指南:

1. 搵出圓形所佔嘅分數。成個圓形係 $$360^\circ$$,所以分數係 $$\frac{\theta}{360}$$。
2. 用公式 $$C = 2\pi r$$ 搵出成個圓形嘅圓周。
3. 將分數乘以成個圓周。

公式:

$$ \text{弧長} = \frac{\theta}{360^\circ} \times 2\pi r $$

點樣計算扇形面積

都係一樣嘅道理!扇形面積只係成個圓形面積嘅一部分。

逐步指南:

1. 搵出圓形所佔嘅分數:$$\frac{\theta}{360}$$。
2. 用公式 $$A = \pi r^2$$ 搵出成個圓形嘅面積。
3. 將分數乘以成個面積。

公式:

$$ \text{扇形面積} = \frac{\theta}{360^\circ} \times \pi r^2 $$

將所有嘢結合:複合圖形

一個複合圖形係由兩個或更多基本圖形組成嘅形狀。例如,一個由長方形同兩個半圓形組成嘅溜冰場形狀。

秘訣好簡單:將個又大又奇怪嘅形狀,拆解成你已經識得計嘅細小、簡單圖形!

例子:要搵出一個「溜冰場」形狀嘅面積,你可以計中間長方形嘅面積,然後計兩邊兩個半圓形嘅面積 (加埋就係一個完整圓形),最後將佢哋全部加埋就得啦。

第二部分重點

要搵弧長或扇形面積,只需搵出成個圓形嘅量度結果,再乘以你想要嘅圓形部分所佔嘅分數($$\frac{\theta}{360}$$)。對於複合圖形,拆解佢哋就得啦!


第三部分:歡迎來到三維世界—搵體積

而家我哋由平面圖形轉到立體物件。體積係一個立體物件所佔嘅空間量。

比喻:你可以將體積想像成一個物件入面可以裝到幾多水、沙或者空氣。佢以立方單位量度,好似 $$cm^3$$ 或者 $$m^3$$。

柱體同圓柱體

呢啲形狀嘅底部同頂部都有相同嘅底面。

  • 一個柱體以多邊形作為底面(好似三角形或者長方形)。想像一下三角朱古力盒(三角柱體)或者鞋盒(長方柱體)。
  • 一個圓柱體以圓形作為底面。想像一下汽水罐。

記憶小貼士:萬能公式!
對於任何柱體或圓柱體,體積都超級容易搵到:

$$ \text{體積} = \text{底面積} \times \text{高度} $$

所以對於圓柱體嚟講,底面係圓形($$\pi r^2$$),咁我哋就有:

$$ V_{cylinder} = (\pi r^2) \times h $$

角錐體同圓錐體

呢啲係「尖頂」形狀。佢哋底部有底面,頂部會收窄成一個單點(頂點)。

  • 一個角錐體有多邊形底面。想像一下埃及嘅大金字塔。
  • 一個圓錐體有圓形底面。想像一下雪糕筒。

記憶小貼士:「三分一」法則!
一個角錐體或者圓錐體嘅體積,係相同底面同高度嘅柱體或圓柱體體積嘅三分之一 (1/3)。好似變魔術咁神奇!

$$ \text{體積} = \frac{1}{3} \times \text{底面積} \times \text{高度} $$

所以對於圓錐體嚟講,公式係:

$$ V_{cone} = \frac{1}{3} (\pi r^2) \times h $$

球體

一個球體係一個完美嘅圓球體,好似籃球或者行星。

呢個公式有少少唔同,你只需要記住佢就得啦。但佢好正㗎!

$$ V_{sphere} = \frac{4}{3} \pi r^3 $$

常見錯誤提示!留意球體體積嘅半徑係立方($$r^3$$),而唔係平方($$r^2$$)!

第三部分重點

對於體積,記住兩個主要概念:
1. 柱體/圓柱體:底面積 × 高度。
2. 角錐體/圓錐體:佢哋只係同底同高柱體/圓柱體體積嘅 1/3 咋!


第四部分:外表嘅故事—表面面積

表面面積係一個立體物件所有外表面嘅總面積。

比喻:你可以想像成完美咁包裝一份禮物所需嘅包裝紙份量。佢以平方單位($$cm^2$$,$$m^2$$)量度,好似普通面積咁。

最佳策略:想像你可以將立體形狀「展開」成一個平面二維圖案(呢個叫做「展開圖」)。然後你只需搵出展開圖每個部分嘅面積,然後將佢哋全部加埋就得啦!

柱體同圓柱體

  • 柱體:展開佢!一個長方柱體(一個盒)會展開成 6 個長方形。只需搵出每個面嘅面積,然後加埋佢哋。
  • 圓柱體:一個圓柱體會展開成兩個圓形(頂部同底部)同一個大長方形(彎曲嘅側面)。
    • 兩個圓形嘅面積 = $$2 \times \pi r^2$$
    • 長方形嘅面積 = $$ (2\pi r) \times h $$ (長方形嘅長度就係圓形嘅圓周!)
    所以,公式係: $$ SA_{cylinder} = 2\pi r^2 + 2\pi r h $$

角錐體同圓錐體

對於呢啲形狀,我哋需要一個新嘅量度:斜高 (l)。呢個係由圓錐體/角錐體嘅頂點沿住側面到底面邊緣嘅長度。佢同正常嘅高度 (h) 係唔同㗎!

  • 角錐體:表面面積係底面積 + 所有三角形側面嘅面積
  • 圓錐體:佢會展開成一個圓形(底面)同一個扇形嘅形狀(彎曲嘅表面)。
    • 底面積 = $$\pi r^2$$
    • 彎曲表面嘅面積 = $$\pi r l$$
    所以,公式係: $$ SA_{cone} = \pi r^2 + \pi r l $$

球體

呢個係另一個要記住嘅,但佢好優雅㗎!

$$ SA_{sphere} = 4 \pi r^2 $$

你知唔知?球體嘅表面面積竟然同四個相同半徑嘅圓形面積完全一樣!好型吖嘛?

第四部分重點

表面面積係形狀「外皮」嘅面積。解決呢啲問題嘅最佳方法係思考形狀嘅展開圖(即係佢展開之後嘅樣),然後將每塊平面部分嘅面積加埋。


第五部分:進階圖形同精彩連結

等我哋睇吓一啲更進階嘅課題,將我哋所有嘅知識串連埋一齊。

平截頭體:被切走頂部嘅圓錐體

一個平截頭體係當你將角錐體或圓錐體嘅頂部切走之後得到嘅形狀。想像一下燈罩或者水桶。

計算佢嘅體積或者表面面積聽落好似好難,但有個簡單嘅小秘訣:

「大形狀減小形狀」法

想像原本完整嘅圓錐體(即係「大圓錐體」)。而家想像被切走嘅細圓錐體。

  • 平截頭體嘅體積 = (大圓錐體嘅體積) - (細圓錐體嘅體積)
  • 平截頭體嘅表面面積 = (大圓錐體嘅曲面面積) - (細圓錐體嘅曲面面積) + (頂部圓形嘅面積) + (底部圓形嘅面積)
佢只係一個減法謎題嚟㗎!

相似圖形:相同形狀,唔同大小

如果兩個三維圖形其中一個只係另一個嘅放大或縮小版本,咁佢哋就係相似圖形。例如,一架細嘅玩具車同佢模仿嘅真實汽車。

有一啲好重要嘅法則,將佢哋嘅長度、面積同體積連結埋一齊。如果佢哋對應長度(好似高度或者半徑咁)嘅比例係 $$L_1 : L_2$$,咁:

  • 佢哋表面面積嘅比例係 $$ (L_1)^2 : (L_2)^2 $$
  • 佢哋體積嘅比例係 $$ (L_1)^3 : (L_2)^3 $$

簡單記憶法:
- 長度係一維(只係一條線)。
- 面積係二維(以 $$cm^2$$ 量度),所以你要將長度比例平方
- 體積係三維(以 $$cm^3$$ 量度),所以你要將長度比例立方

第五部分重點

複雜嘅問題通常都可以用簡單嘅小技巧嚟解決。對於平截頭體,諗下減法。對於相似圖形,記住面積要平方個比例,體積要立方個比例