谢曲波
在水果批发市场,诺诺、稀罕物和爸爸正在一起精心挑选水果。红苹果、圆西瓜、软软的桃子……哇,这些都是诺诺喜欢吃的水果。
说到这里,你一定认为诺诺是一个美食家,对不对?嗯,你猜对了一半。准确的说,她是一个好奇的吃货。这不,看着这些不同种类的水果,诺诺的好奇心又开始泛滥了:“稀罕哥,大部分水果都是圆的吗?”
自然的选择?
稀有今年六年级。他是班上的数学天才。他经常称自己为“问题解决者”。他可爱的妹妹经常向他抛出各种奇怪的问题,他已经习惯了。稀罕扶了扶眼镜,郑重其事地纠正道:“严格来说,这些水果的形状不是圆形的,而是近似球形的。”
“那为什么所有的水果都长成了球形?”诺诺没打算就此打住,问道。
“嗯……”稀有显然是表现良好的。“水果长成球形是很自然的。你看,水果从一个很小的水果慢慢长大,在长大的过程中向四面八方生长。因此,它自然长成一个球体。”
对于这个解释,诺诺显然不满意。她继续追问故事的根源:“水果长成球好不好?”
“如果它想的话,它可以长成一个球体。它能有什么好处?”稀罕有点心虚。
旁边正在摘圣女果的爸爸也听到了兄妹的对话。他把手里的果篮递给售货员,转向稀罕物说:“物竞天择,大部分水果都长成了球形,这一定是大自然的选择。也许是因为这样可以减少水分的蒸发,有利于它们的生长发育……”
体积和表面积
爸爸的话让稀罕灵机一动。
“我想起来了!”稀有度突然想起数学课上,老师曾经说过,平面图形中,圆周相等时,圆的面积最大;反之,面积相等时,圆的周长最小。
“爸爸,你的意思是说在等体积的立体图形中,球的表面积最小,这样可以减少水分的蒸发?”稀罕不愧是数学大师。他立即将平面图形的规则转移到三维图形中。“不,你不能这么草率。我要验证一下!”
说完,稀罕物放下手里的水果,向水果摊主借了笔和纸,就地计算起来。
“我记得数学书上说球体的表面积公式是4πr2,而体积公式是4。
3 πr3 .假设球体的半径为r=3cm,相当于一个大苹果的半径,则球体的体积为V=4。
3 πr3=4
3π×33 = 36π(cm3);如果圆柱体底部的半径为r = 3厘米,高度为H=
4cm,则它的体积为:V=SH=πr2×4=36π(cm3),S为圆柱体的底面积;如果长方体的长A、宽B、高C分别为6cm、6cm、πcm,那么它的体积为V=abc=6×6×π=36π(cm3)。这样球体的体积,圆柱体的体积,长方体的体积就相等了。"
“接下来,我分别计算了这三个立方体的表面积。球体表面积=4πr2=4π×32
=36π≈113.04(cm2),圆柱体表面积=侧面积+底面积× 2 = 2π× 3× 4+π×
2× 2 = 42π ≈ 131.88 (cm2),长方体的表面积=2(ab+ac+bc)=2×(6×6+6×
π+6×π)=72+24π≈147.36(cm2)。通过对比可以发现,体积相等时,球体的表面积最小!”稀罕物一边嘀咕着,一边在草稿纸上计算着。
揭露真相
“怎么会?我们的解谜终结者发现了什么?”爸爸和诺诺买了水果,来到了稀罕物的身边。
“我知道为什么水果会长成一个球了!因为,在体积相等的情况下,球的表面积最小,所以它表面的水分蒸发最少。”稀罕迫不及待地讲述他的“伟大发现”。
“你说得很好!”看着稀罕物一脸严肃,父亲对他的夸奖没有丝毫的意思,顺手塞了一个洗干净的樱桃番茄到稀罕物的嘴里。“再想想,因为水果是球形的,无论风从哪个方向吹来,都很容易沿着水果表面的截面通过,只有一小部分受到影响。你看,多聪明的水果!”
“水果长成球形还有别的原因吗?就是能够接收更多的光线。如果长成了长方体的形状,很多情况下,阳光达不到长方体表面的一半,不利于果实的生长。”稀有度显然已经沉浸在这个话题里了。
“这个我没想过!”爸爸很惊讶。“不过,你说的应该有道理。受你的启发,我也想到了圆形或球形的一些特征在自然界中的应用。比如大部分植物的根和茎的横截面都是圆的,猫睡觉的时候总喜欢蜷缩成一团……”
“看来自然界有很多数学高手啊!”稀罕叹了口气。
好奇就去做:如何测量一个苹果的表面积和体积?
1.测量苹果的体积。
我们找一个圆柱形的杯子,先往里面倒水,用黑笔画出刻度;再把苹果放进去,用细一点的棍子往下压,让苹果全部淹没在水里,然后用黑笔画一个刻度。计算这两个刻度之间的水的体积,可以看作是求圆柱体这部分的体积,也就是苹果的体积。
2.测量苹果的表面积。
我们先找几张面积相同,吸水性好的纸巾,把纸稍微打湿,然后铺在苹果表面(苹果上面铺得密密麻麻的纸巾尽量平整,不要有褶皱)。然后计算面部组织的总面积,也就是苹果的表面积。因为计算结果会有偏差,所以可以多次测量,取表面积的平均值(average =,S1,S2……Sn为每次测量的表面积)。
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