内容正文:
第11讲 圆的面积(一)
知识导航
知识点梳理
难易度
知识点 1:圆面积公式的推导
知识点 2:圆的面积
知识点精讲
知识点 1:圆面积公式的推导
1. 推导过程步骤
(1)分割:将一个圆平均分成若干等份(例如8份、16份、32份……)。
(2)拼接:将这些扇形交错拼接,形成一个近似的平行四边形(当份数足够多时,近似于长方形)。
(3)观察对应关系:
① 底/长:拼成图形的底(或长)等于圆周长的一半。即:
② 高/宽:拼成图形的高(或宽)等于圆的半径。即:
2. 逻辑推导
因为:
所以:
3. 关键结论
(1)把圆转化成近似的平行四边形(或长方形)后,形状变了,但面积不变。
(2)分的份数越多,拼成的图形越接近标准的平行四边形(或长方形),误差越小。
【典型例题】如图,把一个圆平均分成若干等份,再拼成一个近似的平行四边形,这个平行四边形的周长比圆的周长多6厘米,圆的直径是( )厘米,圆的面积是( )平方厘米。
【对应练习】如图,将一个圆等分成16份,拼成一个近似的平行四边形,周长增加了10厘米。这个圆的半径是( )厘米,周长是( )厘米,面积是( )平方厘米。
知识点 2:圆的面积
1. 基本公式
圆的面积用字母 表示,半径用 表示,圆周率用 表示(通常取 3.14)。
2. 常见变式与应用场景
在实际解题中,已知条件可能不同,需灵活转换:
已知条件
计算步骤
公式表达
已知半径
直接代入公式
已知直径
先求半径 ,再求面积
已知周长
先求半径 ,再求面积
3. 易错点提示
(1)平方含义: 表示 ,而不是 。
例:若 ,则 ,而非 。
(2)运算顺序:先算平方,再乘 。
例: 。
(3)单位区分:
① 长度单位:米(m)、厘米(cm)
② 面积单位:平方米( )、平方厘米( )
③ 注意结果必须带上正确的面积单位。
【典型例题】计算圆的面积。
【对应练习】根据下面的条件,求圆的面积。
(1)d=4dm
(2)C=9.42cm
巩固提升
一、填空题
1.已知一个圆的半径是2dm,这个圆的周长是( )dm,面积是( )。
2.如图,把一张圆形纸片分成若干等份后,拼成一个近似的平行四边形(如图),这个平行四边形的周长是82.8厘米,这张圆形纸片的周长是( )厘米,面积是( )平方厘米。
3.画一个周长是18.84厘米的圆,圆规两脚间的距离应为( )厘米,画出的这个圆的面积是( )平方厘米。(π取3.14)
4.手工课上,小雅在一张正方形彩纸上剪了一个最大的圆,这个圆的面积是78.5平方厘米。这张正方形彩纸的面积是( )平方厘米。
5.(如图)在长方形内裁去一个圆,用圆规操作两脚间的距离是3cm,圆的周长是( )cm,裁去圆形后剩余部分的面积是( )。
6.一个挂钟的分针长20厘米,经过30分钟后,分针尖端所走的路程是( )厘米。它扫过的面积是( )平方厘米。
7.如图,已知长方形的长是15厘米,这个长方形的周长是( )厘米,其中一个圆的面积是( )平方厘米。
二、选择题
8.在研究圆的面积计算方法时,小东把一个半径为5cm的圆,切拼成了一个近似的平行四边形,这个平行四边形的周长比圆的周长增加了( )。
A.5cm B.10cm C.15.7cm D.31.4cm
9.用一根长12.56m的绳子围成一个正方形或圆形,面积较大的是( )。
A.正方形 B.圆形 C.一样大 D.无法比较
10.圆的直径扩大到原来的2倍,它的面积扩大到原来的( )倍。
A.2 B.4 C.6 D.8
11.用圆规画了一个圆,如果圆规两脚之间的距离是6厘米,它的面积是( )。
A.18.84平方厘米 B.37.68平方厘米
C.94.2平方厘米 D.113.04平方厘米
12.割圆术。我国魏晋时期数学家刘徽采用“割圆术”首先得出了较精确的圆周率的值。他用圆内接正多边形从一个方向逐步逼近圆。当圆内接正多边形的边数增加时,下面说法正确的是( )。
A.正多边形的周长会减小 B.正多边形与圆的面积差会增加
C.正多边形的边长会增大 D.正多边形的面积越接近圆的面积
三、计算题
13.计算下面各圆的面积。
14.计算下面圆的面积和周长。
四、解答题
15.看一看,比一比,哪个圆的面积大?说说你是怎么比较的。
16.
(1)如图,我们在推导圆的面积计算公式时,把圆分成若干等份,拼成了一个近似的平行四边形,平均分的份数越多,拼成的图形就越接近( )形。
(2)转化前后,图形的( )变了,( )没变。
(3)请你接着把圆面积计算公式的推导过程讲完。
(提示:讲清楚拼成的图形与原来的圆有什么关系?)
试卷第1页,共3页
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第11讲 圆的面积(一)
知识导航
知识点梳理
难易度
知识点 1:圆面积公式的推导
知识点 2:圆的面积
知识点精讲
知识点 1:圆面积公式的推导
1. 推导过程步骤
(1)分割:将一个圆平均分成若干等份(例如8份、16份、32份……)。
(2)拼接:将这些扇形交错拼接,形成一个近似的平行四边形(当份数足够多时,近似于长方形)。
(3)观察对应关系:
① 底/长:拼成图形的底(或长)等于圆周长的一半。即:
② 高/宽:拼成图形的高(或宽)等于圆的半径。即:
2. 逻辑推导
因为:
所以:
3. 关键结论
(1)把圆转化成近似的平行四边形(或长方形)后,形状变了,但面积不变。
(2)分的份数越多,拼成的图形越接近标准的平行四边形(或长方形),误差越小。
【典型例题】如图,把一个圆平均分成若干等份,再拼成一个近似的平行四边形,这个平行四边形的周长比圆的周长多6厘米,圆的直径是( )厘米,圆的面积是( )平方厘米。
【答案】 6 28.26
【分析】通过观察可知,拼成的平行四边形周长比圆周长多了2条半径的长度;已知这个平行四边形的周长比圆的周长多6厘米,据此可知圆的半径是(6÷2)厘米,直径就是6厘米;根据圆面积公式:S=πr2,代入数据解答。
【详解】平行四边形周长比圆周长多了2条半径的长度;
6÷2=3(厘米)
3.14×32
=3.14×9
=28.26(平方厘米)
圆的直径是6厘米,圆的面积是28.26平方厘米。
【对应练习】如图,将一个圆等分成16份,拼成一个近似的平行四边形,周长增加了10厘米。这个圆的半径是( )厘米,周长是( )厘米,面积是( )平方厘米。
【答案】 5 31.4 78.5
【分析】将圆切拼成一个近似的平行四边形,周长增加了2个圆的半径,用周长增加的长度除以2,即可求得圆的半径。根据圆的周长=2πr,圆的面积=πr2,代入计算即可填空。
【详解】10÷2=5(厘米)
2×3.14×5=6.28×5=31.4(厘米)
3.14×52=3.14×25=78.5(平方厘米)
将一个圆等分成16份,拼成一个近似的平行四边形,周长增加了10厘米。这个圆的半径是5厘米,周长是31.4厘米,面积是78.5平方厘米。
知识点 2:圆的面积
1. 基本公式
圆的面积用字母 表示,半径用 表示,圆周率用 表示(通常取 3.14)。
2. 常见变式与应用场景
在实际解题中,已知条件可能不同,需灵活转换:
已知条件
计算步骤
公式表达
已知半径
直接代入公式
已知直径
先求半径 ,再求面积
已知周长
先求半径 ,再求面积
3. 易错点提示
(1)平方含义: 表示 ,而不是 。
例:若 ,则 ,而非 。
(2)运算顺序:先算平方,再乘 。
例: 。
(3)单位区分:
① 长度单位:米(m)、厘米(cm)
② 面积单位:平方米( )、平方厘米( )
③ 注意结果必须带上正确的面积单位。
【典型例题】计算圆的面积。
【答案】50.24平方米
【分析】要计算圆的面积,利用圆的面积公式S=πr²计算,图中已知圆的直径是8米,先求出半径r=8÷2=4米,再代入面积公式计算。
【详解】r=8÷2=4(米)
S=πr²
=3.14×4²
=3.14×16
=50.24(平方米)
【对应练习】根据下面的条件,求圆的面积。
(1)d=4dm
(2)C=9.42cm
【答案】(1)12.56dm2;
(2)7.065cm2
【分析】圆的面积公式为(S表示面积,r表示半径),因此需要先根据已知条件求出半径r。对于(1)已知直径d,根据半径与直径的关系r=d÷2可求半径;对于(2)已知周长C,根据周长公式,可推导得来求半径。
【详解】(1)已知d=4dm ,求半径得r=4÷2=2(dm) , 求面积得S=3.14×2²=3.14×4=12.56(dm²) ,故圆的面积为12.56dm²。
(2)已知C = 9.42cm ,求半径得r=9.42÷(2×3.14)=9.42÷6.28=1.5(cm) , 求面积得S=3.14×1.5²=3.14×2.25=7.065(cm²),故圆的面积为7.065cm²。
巩固提升
一、填空题
1.已知一个圆的半径是2dm,这个圆的周长是( )dm,面积是( )。
【答案】 12.56 12.56
【分析】根据圆的周长=2πr,圆的面积=πr2,把数据代入计算即可。
【详解】圆的周长:2×3.14×2
=6.28×2
=12.56(dm)
圆的面积:3.14×22
=3.14×4
=12.56(dm2)
2.如图,把一张圆形纸片分成若干等份后,拼成一个近似的平行四边形(如图),这个平行四边形的周长是82.8厘米,这张圆形纸片的周长是( )厘米,面积是( )平方厘米。
【答案】 62.8 314
【分析】圆拼成近似平行四边形后,周长由“圆的周长(2πr)+两条半径(2r)”组成,即平行四边形周长=2πr+2r=2r(π+1),变形可得:r=平行四边形周长÷(2π+2),代入数值求出圆的半径。利用圆的周长公式C=2πr,代入r的数值,求出圆的周长。利用圆的面积公式S=πr2,代入r的数值,求出圆的面积。据此解答(π取3.14)。
【详解】平行四边形周长=2πr+2r=2r(π+1)
r=平行四边形周长÷(2π+2)
82.8÷(2×3.14+2)
=82.8÷(6.28+2)
=82.8÷8.28
=10(厘米)
2×3.14×10
=6.28×10
=62.8(厘米)
3.14×102
=3.14×100
=314(平方厘米)
所以这张圆形纸片的周长是62.8厘米,面积是314平方厘米。
【点睛】本题关键在于明确圆拼成近似平行四边形后,其周长是圆的周长与两条半径的和,据此推导出半径,再利用圆的周长和面积公式求解。
3.画一个周长是18.84厘米的圆,圆规两脚间的距离应为( )厘米,画出的这个圆的面积是( )平方厘米。(π取3.14)
【答案】 3 28.26
【分析】圆规两脚间的距离就是圆的半径,根据圆的周长公式C=2πr,用已知的周长除以2π求出半径;求出半径后,再根据圆的面积公式S=πr2,π取3.14,将半径代入即可求出这个圆的面积。
【详解】半径:18.84÷(2×3.14)
=18.84÷6.28
=3(厘米)
面积:3.14×32
=3.14×9
=28.26(平方厘米)
4.手工课上,小雅在一张正方形彩纸上剪了一个最大的圆,这个圆的面积是78.5平方厘米。这张正方形彩纸的面积是( )平方厘米。
【答案】100
【分析】已知圆的面积公式为表示圆的面积,表示圆的半径),这里圆的面积是平方厘米,取,可得,解得(厘米)。因为是从正方形彩纸上剪下一个最大的圆,所以这个圆的直径等于正方形的边长。根据正方形的面积公式,把数据代入计算即可。
【详解】78.5÷3.14=25
r=5厘米
2×5=10(厘米)
10×10=100(平方厘米)
5.(如图)在长方形内裁去一个圆,用圆规操作两脚间的距离是3cm,圆的周长是( )cm,裁去圆形后剩余部分的面积是( )。
【答案】 18.84 19.74
【分析】圆规两脚间的距离就是圆的半径,已知半径求周长,用公式 计算。先求出长方形的宽(等于圆的直径),用公式“长方形面积=长×宽”和分别算出长方形和圆的面积,用长方形面积减去圆的面积,就是剩余部分的面积。
【详解】圆规两脚间距离为3cm,即圆的半径为3cm。
圆的周长:
2×3.14×3
=6.28×3
=18.84(cm)
圆的直径:2×3=6(cm),所以长方形的宽为6cm,长为8cm。
剩余面积:
8×6-3.14×32
=48-3.14×9
=48-28.26
=19.74(cm2)
6.一个挂钟的分针长20厘米,经过30分钟后,分针尖端所走的路程是( )厘米。它扫过的面积是( )平方厘米。
【答案】 62.8 628
【分析】经过30分钟后,分针的尖端走过圆周长的一半,分针扫过的面积=半圆面积。圆周长的一半=2πr÷2,半圆面积=πr2÷2(r表示圆的半径即分针长)。
【详解】分针尖端所走的路程为:
2×3.14×20÷2
=3.14×20×2÷2
=3.14×20×(2÷2)
=3.14×20×1
=62.8(厘米)
分针尖端扫过的面积为:
3.14×202÷2
=3.14×400÷2
=1256÷2
=628(平方厘米)
7.如图,已知长方形的长是15厘米,这个长方形的周长是( )厘米,其中一个圆的面积是( )平方厘米。
【答案】 42 28.26
【分析】根据图示,长方形的长是5个半径的长度,算出半径的长度,再乘2算出长方形的宽;根据长方形的周长=(长+宽)×2计算周长;根据圆的面积S=πr2计算面积。
【详解】15÷5=3(厘米)
3×2=6(厘米)
长方形的周长:(15+6)×2
=21×2
=42(厘米)
圆的面积:3.14×3
=3.14×9
=28.26(平方厘米)
二、选择题
8.在研究圆的面积计算方法时,小东把一个半径为5cm的圆,切拼成了一个近似的平行四边形,这个平行四边形的周长比圆的周长增加了( )。
A.5cm B.10cm C.15.7cm D.31.4cm
【答案】B
【分析】将圆拼成近似平行四边形后,平行四边形的底长近似于圆的周长的一半,平行四边形底长的相邻边近似于圆的半径,因此平行四边形的周长比圆的周长多了圆的两个半径的长度,据此计算。
【详解】5×2=10(cm)
所以这个平行四边形的周长比圆的周长增加了10cm。
故答案为:B
9.用一根长12.56m的绳子围成一个正方形或圆形,面积较大的是( )。
A.正方形 B.圆形 C.一样大 D.无法比较
【答案】B
【分析】根据正方形的周长=边长×4,用周长除以4算出边长。再根据正方形的面积=边长×边长算出面积。根据圆的周长C=2πr,用周长除以2除以π,算出圆的半径。再根据圆的面积S=πr2,算出圆的面积,再比较它们的面积即可。
【详解】正方形边长:12.56÷4=3.14(m),面积3.14×3.14=9.8596(m2)
圆的半径:12.56÷2÷3.14=2(m),面积3.14×22=3.14×4=12.56(m2)
12.56>9.8596
所以,面积较大的是圆。
10.圆的直径扩大到原来的2倍,它的面积扩大到原来的( )倍。
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】B
【分析】假设原来圆的直径并求出圆的半径,根据S=πr2计算出原来圆的面积和现在圆的面积,再计算圆的面积扩大的倍数,据此解答。
【详解】假设原来圆的直径为2厘米,现在圆的直径为2×2=4厘米。
原来圆的面积:π×(2÷2)2=π(平方厘米)
现在圆的面积:π×(4÷2)2=4π(平方厘米)
4π÷π=4
所以它的面积扩大到原来的4倍。
11.用圆规画了一个圆,如果圆规两脚之间的距离是6厘米,它的面积是( )。
A.18.84平方厘米 B.37.68平方厘米
C.94.2平方厘米 D.113.04平方厘米
【答案】D
【分析】根据题意,圆规两脚之间的距离是圆的半径,圆的面积公式是S=πr2,代入半径6厘米计算即可,据此解答。
【详解】S=3.14×62=3.14×36=113.04(平方厘米)
用圆规画了一个圆,如果圆规两脚之间的距离是6厘米,它的面积是113.04平方厘米。
故答案为:D
12.割圆术。我国魏晋时期数学家刘徽采用“割圆术”首先得出了较精确的圆周率的值。他用圆内接正多边形从一个方向逐步逼近圆。当圆内接正多边形的边数增加时,下面说法正确的是( )。
A.正多边形的周长会减小 B.正多边形与圆的面积差会增加
C.正多边形的边长会增大 D.正多边形的面积越接近圆的面积
【答案】D
【分析】在同一个圆中,内接正多边形的边数越多,其单条边长会越小,周长逐渐增大并无限逼近圆的周长,与圆的面积差逐渐减小,自身面积则越来越接近圆的面积,据此逐项判断。
【详解】A.正多边形的周长会增大(无限接近圆的周长),而非减小,错误。
B.正多边形与圆的面积差会减小(正多边形占圆的面积比例越来越大),而非增加,错误。
C.正多边形的边长会减小(边数越多,每条边对应的圆心角越小,边长越短),而非增大,错误。
D.边数越多,正多边形的形状越接近圆,面积也越接近圆的面积,符合割圆术原理,正确。
故答案为:D
三、计算题
13.计算下面各圆的面积。
【答案】78.5平方分米;314平方厘米
【分析】根据圆的面积=,第一个圆的半径为5分米,第二个圆的直径为20厘米,则半径为10厘米,据此计算得出答案。
【详解】第一个圆的面积为:
(平方分米)
圆的面积是78.5平方分米。
第二个圆面积为:
(平方厘米)
圆的面积是314平方厘米。
14.计算下面圆的面积和周长。
【答案】周长是18.84厘米,面积是28.26平方厘米。
【分析】π×圆的直径=圆的周长;π×半径的平方=圆的面积。
【详解】圆的半径:6÷2=8(厘米)
圆的周长:3.14×6=18.84(厘米)
圆的面积:
3.14×3×3
=3.14×9
=28.26(平方厘米)
圆的周长是18.84厘米,圆的面积是28.26平方厘米。
四、解答题
15.看一看,比一比,哪个圆的面积大?说说你是怎么比较的。
【答案】一样大
【分析】圆面积S=πr2,r=d÷2,所以圆的面积和半径的大小相关,半径又和直径相关。利用直尺去量出两个圆的直径,如果直径相等,则两个圆的半径相等,面积也相等。第一个圆的直径和大正方形的边长相等,第二个圆的直径和小正方形的对角线相等。据此解题。
【详解】量得两个圆的直径均是2厘米(以直尺实际测量为准),所以这两个圆的半径均为1厘米,那么这两个圆的面积一样大。
16.
(1)如图,我们在推导圆的面积计算公式时,把圆分成若干等份,拼成了一个近似的平行四边形,平均分的份数越多,拼成的图形就越接近( )形。
(2)转化前后,图形的( )变了,( )没变。
(3)请你接着把圆面积计算公式的推导过程讲完。
(提示:讲清楚拼成的图形与原来的圆有什么关系?)
【答案】(1)长方
(2) 形状(或周长) 面积
(3)见详解
【分析】(1)根据观察,圆平均分的份数越多,拼成的图形就越接近长方形。
(2)观察拼接后的图形可以发现接近于长方形,形状和周长都发生了变化,拼接后的图形可以看成是一个长方形,长方形的长等于圆的周长的一半,长方形的宽近似于圆的半径,长方形的两条长之和就是圆的周长,所以再加上两条宽后周长要大于圆的周长,图形的占地面积没有变化,所以面积不变。
(3)圆的面积可以借助与长方形的面积来推导,圆的周长=,长方形的长=,长方形的宽是r,然后根据长方形面积=长×宽进行计算出即可。
【详解】(1)如图,我们在推导圆的面积计算公式时,把圆分成若干等份,拼成了一个近似的平行四边形,平均分的份数越多,拼成的图形就越接近长方形。
(2)转化后,长方形的长等于圆周长的一半,宽是圆的半径,所以长方形周长比原来多了两个半径;
转化前后,图形的周长变了,面积没变。
(3)拼成的图形近似于长方形,长方形的长就是圆周长的一半:
长方形的宽是圆的半径r,长方形的面积=长×宽,,所以圆的面积是。
试卷第1页,共3页
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