小学六年级奥数 第十八章 圆的周长和面积

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第十八章 圆的周长和面积
知识要点
如右图所示,当一条线段OA 绕着固定端点O 在平面内旋转一周,它的另一端点A 在平面内画出了一条封闭的曲线,这条封闭的曲线叫做圆。

围成圆的曲线叫做圆周,线段OA 叫做圆的半径,通常用r 或R 表示。

O 点是这个圆的圆心。

在同一个圆中,所有的半径都相等。

通过圆心,并且两端都在圆上的线段叫做直径。

在同一个圆内,所有直径都相等,且等于半径的2倍。

圆心决定圆的位置,半径决定圆的大小。

无论什么圆,它的周长除以直径的商是一个固定的数,这个数叫圆周率,用π表示。

如果用C 表示圆周的长度,d 表示这个圆的直径,那么,π=C d 。

π是一个无限不循环小数:
π=3.14159265358979323846…
圆的周长:C =2πr 或C =πd 圆的面积:S =πr 2
=π(2d )2=π(2C π)2=24C π 扇形是由圆心角的两条半径和圆心角所对的弧围成的图形。

如果扇形的圆心角是n ,那么当圆周长C =2πr 时,扇形的弧长计算方法:
L =360n ×2πr =180
n ×πr 例1 (第五届“希望杯”邀请赛试题)如图,ABCD 是边长为10厘米的正方形,且AB 是半圆的直径,则阴影部分的面积是 平方厘米。

(π取3.14)
点拨 过E 点作AB 的垂线,垂足为O ,因为∠CAB=45°,所以点O 是半圆的圆心,则阴影部分的面积等于梯形OECB 的面积,减去圆O 面积的
14。

解 过E 点作AB 的垂线,垂足为0。

∵∠CAB =45°,∴点0是半圆的圆心。

则S 阴影=S 梯形OECB -14
S ⊙O
=(5+10)×5÷2- ×52
=17.875(平方厘米)
例2 将半径分别是4厘米和3厘米的两个半圆,如图放置。

求阴影部分的周长。

点拨阴影部分的周长为小半圆的弧长加上大半圆的弧长,再加两条线段的长。

两个半圆的半径分别为4厘米和3厘米;两条线段分别是4厘米和3×2-4=2(厘米)。

解 (1)两个半圆的弧长是:
2×3.14×4÷2+2×3.14×3÷2
=12.56+9.42
=21.98(厘米)
(2)两条线段的长:
4+(3×2-4)
=6(厘米)
(3)阴影部分的周长为:
21.98+6=27.98(厘米)
答:阴影部分的周长是29.98厘米。

例3 直径均为1分米的四根管子被一根金属带紧紧地捆在一起,如下图。

试求金属带的长度和阴影部分的面积。

点拨要想求金属带的长度,我们必须把它分成8个部分来观察,金属带的长度正好是管子直径的4倍和一根管子圆周长度的总和。

中心阴影部分的面积等于中间正方形的面积减去一个圆的面积,其中正方形的边长等于直径。

解金属带的长度:
1×4+3.14×1=7.14(分米)
阴影面积:1×1-3.14×(1 2
)2
=1-0.785=0.215(平方分米)
答:金属带的长度为7.14分米,阴影部分的面积为0.215平方分米。

说明我们在计算比较复杂的周长和面积时,要善于把这个圆形分解再重新组合,这样才会看得清楚明白。

例4 如图,圆的周长是12.56厘米,圆的面积是长方形面积的2
5
,求阴影部分的周长。

点拨阴影部分的周长是半圆的弧长,加上两条长方形的长和一条宽。

已知圆的周长,容易求出半径,再求出圆的面积。

求出圆的面积,就可以求出长方形的面积,长方形的宽就是圆的直径,从而可以求出长方形的长,这样就可以求出阴影部分的周长了。

解半圆的弧长:
12.56÷2=6.28(厘米)
长方形的面积:
3.14×(12.56÷3.14÷2)2÷2 5
=3.14×4÷2 5
=31.4(平方厘米)
长方形的长:
31.4÷(12.56÷3.14)
=7.85(厘米)
阴影部分的周长:
6.28+
7.85×2+12.56÷3.14
=6.28+15.7+4
=25.98(厘米)
答:阴影部分的周长为25.96厘米。

例5 如右图,半圆的半径为15厘米,∠AOB=90°,∠COD=120°,CD=26厘米,半圆中阴影部分的面积是多少平方厘米?
点拨本题是一道比较复杂的问题,需要引辅助线和求扇形面积等方面的知识。

解三角形COD的面积:
过点O作CD的垂线交互AB于F,交CD于E,连接DF,因为∠FOD=60°,则△DFO 是正三角形。

DE为△DFO的对称轴,所以FE=EO=7.5(厘米)。

则三角形COD的面积为:
26×7.5×1
2
=97.5(平方厘米)
圆心角为120°的扇形的面积: 23.1415360⨯×120=225 3.143
⨯=75×3.14=235.5(平方厘米) 由弦CD 和弧CD 围成的弓形面积:
235.5-97.5=138(平方厘米)
圆心角为90°的扇形面积:
2
3.1415360
⨯×90=176.625(平方厘米) 三角形AOB 的面积:
15×15×12
=112.5(平方厘米) 由弦AB 和弧AB 围成的弓形的面积:
176.625-112.5=64.125(平方厘米)
阴影部分的面积:
138-64.125=73.875(平方厘米)
答:阴影部分的面积是73.875平方厘米。

例6 如图,在半径AB 为20厘米,圆心角为45°的扇形中,以半径AB 的中点O 为圆心,以OA 为半径画一个半圆,交BC 于D 。

求阴影部分的面积。

点拨 图中阴影部分看似两个毫不相干的图形,但如果我们连接AD 就会发现:弓形BD 和弓形AD 的面积相等,如果用圆心角45°的扇形面积减去中间等腰直角三角形的面积,就可以求出两个阴影部分的面积的和。

解 圆心角45°的扇形的面积:
2
3.1420360
⨯×45=157(平方厘米) 等腰直角三角形ADB 的面积:
20×(20÷2)÷2=100(平方厘米)
阴影部分的面积:
157-100=57(平方厘米)
答:阴影部分的面积是57平方厘米。

说明 在求两块或两块以上阴影部分的面积时,有时也把这几块合在一起求。

例7 如右图所示,大圆的直径是4厘米,黑色面积大还是阴影面积大?是黑色部分周长大,
还是阴影部分的周长大?并求出各自的面积。

点拨大圆面积=π×(4
2
)2=4π(平方厘米),4个小圆面积=π×(
4
4
)2×4=4π(平方
厘米),由此我们可以看出,黑色部分面积之和正好等于四个小圆互相重叠的部分面积之和,所以这两部分的面积应相等。

黑色部分的周长应该等于大圆周长再加上8个1
4
的小圆周长,而阴影部分的周长恰好
等于8个1
4
小圆的周长,所以黑色部分的周长大于阴影部分的周长。

解 S大圆=π×(4
2
)2=4π(平方厘米)
S小圆=π×(4
4
)2=π(平方厘米)
S阴=8×(1
4
π-1×1÷2)=2π-4(平方厘米)=2.28(平方厘米)
S黑=S大圆-(4S小圆-S阴)=4π-(4π-2.28)=2.28(平方厘米) S阴=S黑
C大圆=π×4=4π
C小圆=π×2=2π
C黑=4π+8×1
4
×2π=8π
C阴=8×1
4
×2π
C黑>C阴
解题技巧
计算周长时,首先要分清围成这一图形的边有哪些,再正确计算。

计算组合图形的面积,有很多图形都是不规则的,很难直接用公式计算出它们的面积,必须将组合图形进行分解,看清组合图形是由哪几个基本图形合并起来的,或是从哪一个基本图形里去掉哪一个或几个基本图形得到的。

有时需要把其中的部分图形进行平移、翻转、添加辅助线、割补、等积变形等方法,化难为易,这需要精巧的构思和恰当的解题策略,从
而提高自己的形象思维和抽象思维能力。

竞赛能级训练
A级
1.(第十一届“华罗庚金杯”邀请赛试题)如下左图,圆O中直径AB与CD互相垂直,AB=10厘米,CA=50厘米。

以C为圆心,CA为半径画弧AEB。

求月牙ADBEA(阴影部分)的面积。

2.(第五届“希望杯”邀请赛试题)如上右图,大圆直径上的黑点是五等分点,则A、B、C 三部分的面积比为。

3.如下左图所示,正方形的边长为10厘米,在正方形中画了两个四分之一圆,试求图中阴影面积。

4.如上右图,三角形ABC是直角三角形,阴影工的面积比阴影Ⅱ的面积小23平方厘米。

问BC的长度是多少厘米?( 取3)
5.如下左图,直径AB为3厘米的半圆,绕A逆时针旋转60°,使AB到达AC位置。

求图中阴影部分的周长。

6.上右图中每个小圆的半径是1厘米,阴影部分的周长是多少厘米?
7.如下左图所示,正方形的边长是6厘米,求图中阴影部分的面积。

8.如上右图所示,小明从家到学校有三条由半圆弧组成的路可以走,怎么走近?为什么?
9.有一个长方形如下左图所示位置,在桌子上不滑动地每秒钟转动90°。

试回答下列问题:
(1)如果长方形AB=3厘米,AD=4厘米,AC=BD=5厘米。

把长方形转动一周后,顶点A 所经过的痕迹的长是多少厘米?
(2)13秒以后,长方形B点离A点开始位置的水平距离是多少厘米?
10.如上右图所示,已知扇形的弧长为12.56厘米。

求阴影部分的面积。

11.右图是400米跑道的示意图,两头是两个半圆,每一个半圆的弧长是100米;中间是直线,长为100米。

求两个半圆的面积之和与跑道所围成的面积之比。

12.求下图中阴影部分的面积。

(单位:厘米)
B 级
1.将边长为1的正三角形放在一条直线上(如下左图),让三角形绕顶点C顺时针转动到位置2,再继续这样转到3的位置。

求A点走过的痕迹的长度。

2.上右图中的三角板(等腰直角)、正方形纸板、圆形纸板的面积都是40cm2,阴影部分的面积总和是30cm2,三张纸板盖住的面积总和是70cm2。

求三张纸板重叠部分A的面积。

3.下左图是=座古钟的示意图,有白、黄、蓝三部分。

试问白色部分的面积与蓝色扇形的面积谁更大一些?为什么?
4.上右图中正方形的周长是圆环周长的3倍。

当圆环形绕正方形无滑动地滚动一周又回到原来位置时,这个圆环转了几圈?
5.在右图中,直角三角形ABC的斜边AC长20厘米,∠A=30°,以C点为固定点将直角三角形顺时针旋转使斜边AC与短边BC成一直线。

求图中阴影部分的面积。

6.已知下左图中半圆直径为10厘米,求图中阴影部分的面积。

7.在上右图中,AB长8cm,OB长5cm,求阴影部分的面积。

8.求下左图中阴影部分的面积。

(圆的半径r=4厘米)
9.如上右图,在每边长为10厘米的正方形ABCD中,有以BC边为半径的1
4
圆和以CD为直
径的半圆。

求阴影部分的面积。

10.如下左图,三角形ABC是边长为24厘米的正三角形,阴影部分是以每边长为直径画半圆时出现的如图所示的几何图形。

求阴影部分的面积。

11.求上右图中阴影部分的面积。

(单位:厘米)
12.求下左图中阴影部分的面积。

(单位:厘米)
13.求上右图中阴影部分的周长。

(单位:厘米)
能力测试
一、填空题(每题6分,共30分)
1.半圆的周长是5.14厘米( 取3.14),它的半径是( )。

2.长方形、正方形、圆形的周长相等,请按照面积的大小排序。

( )>( )>( )。

3.奥运会中我们经常可以看到五环旗,五环图的每个环形的内半径都是4厘米,外半径为5厘米,其中阴影面积都相等。

已知五个圆环盖住的总面积是122.5平方厘米,则每个阴影部分的面积是( )平方厘米。

4.下左图中阴影部分的面积是( )平方厘米。

5.上右图中三个等圆的半径为5cm,三个圆两两交于圆心。

则阴影部分的面积为( )。

二、选择题(每题5分,共10分)
1.一个圆形的周长扩大8倍,面积扩大( )倍。

A.16
B.64
C.8
2.如右图所示,图中扇形的半径为8厘米,圆心角为45°,阴影部分的面积为( )平方厘米。

A.200.96
B.6.88
C.9.12
三、解答题(每题12分,共60分)
1.求下左图中阴影部分的面积。

(单位:厘米)
2.如上右图所示,求阴影部分的面积。

(单位:厘米)
3.一个直径为4厘米的半圆,让点A不动,把整个半圆顺时针旋转45°,此时B移至点B1,如下左图。

求图中阴影部分的面积。

4.求上右图中阴影部分的面积(单位:米)。

5.已知图中两个正方形的边长分别为1厘米和2厘米,求阴影部分的面积。

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