探索圆的秘密(上篇)

        River教室的孩子们真的要探索圆吗?那当然,简直是不容置疑。诺,大大小小的圆和团团毛线已经被宋老师准备齐全,再看看孩子们吧,一个个兴奋满脸,摩拳擦掌期待着在探索中大显身手呢!

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        闲言少叙,回归主题。讨论前,宋老师问孩子们,你们想探索圆的哪些性质?看看孩子们是如何回答的:

        我觉得既然我们手中有这么多大大小小的圆,肯定会研究圆的周长和面积;

      我认为我们还要研究圆的半径和直径,不知道谁冒出了这两个新名词;这时,又有位同学说出:半径和直径是否存在数量关系呢?另一位同学喊道:半径和直径与周长和面积之间的关系估计也要研究;

        闲言少叙,回归主题。讨论前,宋老师问孩子们,你们想探索圆的哪些性质?看看孩子们是如何回答的:

        我觉得既然我们手中有这么多大大小小的圆,肯定会研究圆的周长和面积;

        我认为我们还要研究圆的半径和直径,不知道谁冒出了这两个新名词;这时,又有位同学说出:半径和直径是否存在数量关系呢?另一位同学喊道:半径和直径与周长和面积之间的关系估计也要研究;

        圆和球体是不是也有某种关系呢?

        对了,扇形统计图中的扇形应该也是圆的一部分,它们之间有什么关系呢?

        圆有无数条对称轴,会不会研究圆的对称轴呢?

        汽车的轮胎是圆的,井盖也是圆的,为什么不做成方的,要做成圆的呢?

......

        呵呵,孩子们想要研究的实在太多了!本次仍然以小组为单位进行探索研究,那就开始吧!

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        很快,晓这一组就有了发现:我们量出这个圆的周长是16cm,再把圆平均分成四份,每一份弧长就是4cm,再量出它的半径也是4cm,所以得出的结论是圆的半径和弧长是相等的。那么圆的周长就等于半径的4倍。栋反驳道:我们以前学过两点之间的所有连线中线段最短,而它们一个是线段,一个是曲线,怎么可能相等呢?(回答精辟!)

        但是,很快晓这组的观点遭到了“致命”一击,于是换个思路继续研究。

      本小编这次全程跟踪辛这一组,报道也从此时开始。

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        先把圆对折一下,然后再对折一下。看到此景,连忙追问理由,泽曰:因为圆有无数条对称轴,所以可以通过寻找对称轴的方法确定出圆的中心位置。这样的话,直径和半径也就出现了。

      何为直径,何为半径?泽曰:圆的对称轴就是圆的直径。师疑:何为对称轴?泽曰:直线也。师又疑:何为直径?泽曰:线段也。师曰:同否?泽曰:非也,非也。辛曰:通过圆的中心,并且两个端点都在圆上的线段此为直径也,直径的一半为半径也。则,直径所在的直线为对称轴也。

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        说到生活中的轮胎、井盖......为何做成圆形这个问题,辛边演示,边解释:如果做成三角形的,只要我把它稍加倾斜,井盖就会掉下来,如果是圆形,无论怎么转动,它的直径始终一样,绝对不会掉下来的。栋的答案是这样的:因为圆中有无数条对称轴,也就是说它们的直径是一样长的,不会掉下来。并且没有角,容易滚动,也就是说圆心到底面的距离是一样的,所以还能减少颠簸。

        一个问题结束,下一个问题开始。这次他们想要探究的是圆的周长与直径的关系,这时庸脱口而出:3.1415926。辛质问道:你只知道结果,可是你知道这个结果是怎么得来的吗?是呀!它是从何而来的呢?还是动手寻找吧!

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        只见他们手拿棉绳,三个人合力沿着一个圆的边缘绕了一圈,再把它拉直,用尺子量出它的长度,那么圆的周长就是28.3cm,再量出直径的长度是8.7cm,最后再用周长÷直径,即28.3÷8.7≈3.25

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        为了追求准确性,庸边绕边用胶带把线分段粘在圆上,小心翼翼拆下来,再把棉线的两端用胶带牢牢粘在纸上,并用直尺量出它的长度,及直径的长度。再计算周长和直径的倍数关系:       

        13.826÷4.4=3.1422...再量一次,

        13.823÷4.4=3.1415...难道说这是一个巧合吗?

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        其他小组呢?33.6÷10.8=3.111...,16÷5.3=3.0188...原来他们的结果也在3左右。我们能不能说周长和直径存在着三点多的倍数关系呢?有人抓耳挠腮地回答:不可以,因为它们的比值一直在变,与我们以前知道的π不一样,这到底怎么回事儿呢?宋老师也故意疑惑地问道:大家计算出来那么多不同的结果,到底是怎么回事儿呢?是不是我们的研究方向是错误的呢?这时候几个孩子激动地喊道:不对,不对,这是正常的,因为在测量的过程中存在着测量误差,并且这种误差是避免不了的。

        师:在解决这个问题之前,我有个疑惑要问,你们为什么要研究圆的周长与直径的关系呢?

        栋:因为我感觉圆的直径越长,它的周长就越大。

        师:那你们为什么直接去研究它们的倍数关系,而不是它们的和、差、积呢?

        洋:我感觉不同的圆的周长与直径的和、差、积也一直在变,没有必要研究。但是它们的倍数关系可能是一定的,所以我们组就直接研究它们的倍数关系了。

        师:你们觉得周长与直径的比值是一个定值吗?

        生1:不是。

        生2:是,就是π。

        师:你认为不同的大大小小的圆,它的周长与直径的比值到底是不是定值呢?

        生3:是定值,之所以我们算出来的结果不一样,是因为测量误差导致的。直觉告诉我,比值一定是一个固定的数字,因为我觉得一个圆的直径与圆应该是等比例扩大或者缩小的。

        生们:对,我也有这样的感觉。

        师:大家可以多测量几个圆,再下结论,我们在测量的过程中,尽量要缩小误差。

        通过多次测量,孩子们喊道:我们这组测量了好几个不同的圆,比值一直是3点多一点,所以我们认为一定是一个定值。恭喜你们,答对了,周长与直径的比值确实是一个定值,那到底是几呢?难道是π?对的,它们之间确实存在着3.1415...的倍数关系,这就是你们特别感兴趣的圆周率,用符号语言来表示就是π。你们现在明白圆周率是怎么一回事儿了吧。

        辛:我有个疑惑,我们的祖先难道也是用绳测法得到的圆周率吗?如果是这样,那他怎么确定圆周率就是3.1415926…

        师:你的疑惑很棒,很有讨论价值,他们并不是用这种方法得到的圆周率,他们可是通过不断地精确计算得到的圆周率哦!

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      辛:怎么计算呀?我倒是也有一个想法,可是我也计算不出来具体的数值,我只能确定它肯定大于2,小于4。如图,我做一条圆的直径,将圆一分为二,那么,圆周长的一半肯定大于直径,那么圆的周长与直径的比值肯定大于2。然后,我在圆的外面这样画一个正方形,那么正方形的的周长肯定大于圆的周长,而正方形的周长与直径的比值是4,那么圆的周长与直径的比值肯定小于4.

      师:你太棒了,对于未知领域的探索精神值得我们每一个人学习,如果你有兴趣继续去探索,欢迎下课找我继续深聊。

        辛:可是还有一个问题,宋老师,我们以前讨论过,两个整数的比值要么是整数,要么是有限小数,要么就是循环小数,π是无限不循环小数呀,周长与直径的比值怎么可能是一个无限不循环小数呢?

        师:我们现在测量的数都是一个近似数,所以就会产生这样的结果了,有可能圆的周长和直径本身就是一个无限不循环小数。

        辛:啊?线段的长度还可以是无限不循环小数?

        师:对呀,难道你忘了去年我们一起研究的勾股定理了吗?当直角三角形的两条直角边分别是1时,斜边就是根号2,一条边的长度也有可能是一个无限不循环小数。

        辛:哦,对对对。

        师:现在你们知道如何求一个圆的周长了吗?

        生们:圆的直径乘以π。

        师:因为π是一个无限不循环小数,我们一般在计算的时候,只取它的近似值,π≈3.14。

        师:反过来,我们只要知道圆的直径,就可以求出什么呢?

        生们:圆的周长。

        师:我们如果知道了圆的半径能求出圆的周长吗?

        生们:可以,半径×2×π。

        接下来让孩子们尝试着用符号语言表示圆的周长公式。就这样,一节课飞快过去了,孩子们的兴趣依然正浓,因为他们更感兴趣的圆的面积还没有探索呢!明日,他们又将会有何发现呢?敬请期待!

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