涂色切块问题的探讨

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  摘要:表面涂色切成小块的问题。将长方体和正方体整个单元知识内容全部囊括连贯成一题,转化成求正长方体的点(顶点)、线(棱长和)、面(表面积)、体(体积)的问题了。
  关键词:涂色;转化;探讨
  
  在九年制义务教育人教版小学数学第十册第37页,有这样一道思考题:
  图1是27个小正方体拼成的一个大正方体,把它的表面积全部涂成绿色,请想一想:
  (1)没有涂到颜色的小正方体有多少块?
  (2)一面涂色的小正方体有多少块?
  (3)两面涂色的小正方体有多少块?
  (4)三面涂色的小正方体有多少块?
  这个题中的正方体就像魔方学生比较熟悉,教学中可以让学生通过观察得出正确结论,但仅仅是用观察的方法来解决这类问题总觉得意犹未尽,因为这类题所隐含的数学内容值得探讨。
  通过观察得知:
  三个面涂色的小正方体在大正方体的顶点处。
  两个面涂色的小正方体在大正方体的棱上。
  一个面涂色的小正方体在大正方体的面上。
  六个面都没有涂色的小正方体在大正方体的体内。
  从观察中得出这道题可以转化为求正方体的点(顶点)、线(棱长和)、面(表面积)、体(体积)的问题了。
  将此题适当延伸,将数据由“27”变成“64”加以说明,如图2,把一个六面都涂上颜色的正方体木块,切成64块大小相等的小正方体木块(如图),其中:
  (1)三面涂色的小正方体有多少块?
  (2)两面涂色的小正方体有多少块?
  (3)一面涂色的小正方体有多少块?
  (4)没有涂到颜色的小正方体有多少块?
  (1)转化成顶点数:如图3,三个面都涂色的小正方体在大正方体的顶点处。也就是大正方体的顶点数8个。
  (2)转化成求棱长和:如图4,个面涂色的小正方体位于大正方体的两个面的交界处,也就是在大正方体的棱上,不包括顶点的块数,共有12条棱,我们可以用求棱长和的方法来解决,大正方体每条棱上有4个小正方体。除去顶点(i色)的2块,每条棱上有2块是两个面涂色,共有2×12=24(块)。
  (3)转化成求表面积:如图5,一个面涂色的小正方体在大正方体的6个面上的中心部分,只需要确定大正方体的某一个面上出现的一面涂色小正方体的块数。乘以6就行了,大正方体每个面的棱长看成4两头各减去一个(涂两色的),每个面涂一色的有(4-2)×(4-2)=4(块),6个面共有4x6=24(块)。
  (4)转化成求体积:六面都不涂色的小正方体有多少块?可以想成把原来的大正方体每个面都削掉一层后剩下的体积,即可以从正方体的体积方法下手来求,大正方体每条棱上切成了4块,两头各去掉1块剩下2块,体积为(4-2)×(4-2)×(4-2)=8(块)。
  总结涂色切块后求三面涂色、两面涂色、一面涂色、无色的小正方体块数的方法就是求正方体的顶点数、棱长和、表面积、体积的方法,只是在计算过程中棱长数比每条棱长上切割的小正方体的块数少2。
  这种解题思路不仅适用在正方体的表面涂色切割成小正方体,在长方体上涂色切割,同样的适用(当然是切割成长方体或正方体)。
  如图6是由120块小立方体构成的4×5×6的长方体,如果将其表面涂成红色,那么其中无色、一面、二面、三面被涂成红色的小立方体各有多少块?
  长方体切块后将高、长、宽分别切成4,5,6块,各边少2块为3,4,5块。
  无色的块数:长方体体积=长×宽×高:3x4x5=60(块)。
  一面涂色的块数:长方体的表面积=(长×宽+长×高+宽×高)x2=(4×5+4×3+3×5)×2=94(块)。
  两面涂色的块数:长方体的棱长和=(长+宽+高)×4=(4+5+3)x4=48(块)。
  三面涂色的块数:顶点数8块。
  表面涂色算小积木块数的问题,看似棘手但能把这类问题的实质知识挖掘出来,用所學的知识也就迎刃而解了,这类题将长方体和正方体整个单元知识内容全部囊括连贯成一题,值得我们探讨。
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