老师:今天我们来探索一道数学题。
爷爷靠墙用篱笆围成一个花坛,请问围成的哪种形状的花坛种花面积最大?
学生:老师这个题缺少数据,什么么都不知道啊,怎么计算?
老师:你可以猜想呀?数学很多题都是靠猜想的,然后验证猜想。
学生:还是不知道呀?
老师:好吧,假设这个篱笆周长为c。
学生:光一个c也没法计算?可以给具体的数字吗?
老师:可以,假设周长为c=25.12m,现在便于计算了吧?
学生:肯定是圆的面积最大。
老师:是吗,你确定?
学生:确定。
老师:好吧,给你们5分钟时间计算。开始计时…………
5分钟后……一部分学生计算完了,一部分还没有计算完。
老师:同学们,你们画图了吗?
学生:没有。
老师:这道题不画图,你们都能计算出来了,看来你们是高手啊。
学生1:老师,我计算了圆和正方形,发现正方形面积最大。
学生2:老师,我计算了,发现圆面积最大。
学生3:老师,我有一个问题,为什么要围成篱笆?可以插上标牌,上面写着“沐沐的田地”,不就可以了吗?
老师:围成篱笆是为了保护花坛。你们发现很多菜地都用篱笆围起来,也是为了保护菜地,防止起纠纷。事实上,古代很多纠纷都是田地引起的。因为标牌小好移动,比如某天晚上张三把标牌往李四的地里移动了2-3米,你还没发现。李四若发现就找张三吵架,会打架引起纠纷;李四若没发现,他的田迟早被占光。如果围成篱笆就少一些纠纷。
老师:好了我们回到正题。一道题没有数据的情况下:我们可以先假设一个数据,在以后学习中,会遇到更多的题没有数据,我们要大胆假设,步步求证。比如这道题,把周长假设了常数c,我们看:
1)若围成圆,那么半径r=c/(2π),
s=πr2=c2 /(4π)
2)围成正方形,那么正方形边长=c/3,s= c2 /9。
3)围成三角形,我们最好围成等腰直角三角形,才便于计算,因为其他三角形你都没法用现有条件去计算。
直角三角形两边长是c/2,三角形面积s=1/2 *c2/4=c2/8。
4)围成半圆,我们看看:
r=c/π s=1/2*πr*r=c2/(2π)
你发现了什么?
同学们认真思考……
学生:我们发现半圆面积> 三角形面积>正方形面积>圆面积。
老师:你们很厉害。但是,大家发现了吗,围成圆的话,花坛“靠墙围篱笆”了吗?是不是没有?那么围墙是不是没起作用,跟题目要求不符,对吗?
学生3:啊?我怎么没有想到这点呢?
学生1:是啊,我就是这样算的,还在那美滋滋的。看来我掉坑里了,还没有爬出来了。
学生2:我计算了正方形面积,但是我的正方形是靠墙设计的。计算时,用周长除以4,而不是周长除以3,篱笆靠墙的那一部分也做计算了,等于浪费了篱笆。
学生3:我们考虑的不全面。
老师:我们用c来代表周长,计算结果带c的代数式,如果一开始带入具体数字,会陷入计算的误区,数据计算错误,我们结果就错了,所以一开始就不代入数据。
学生:我发现,圆的面积最大是有条件的。
老师:是的,非常好。不是所有情况下都是圆面积最大,所以要谨慎才对,这就是数学的严谨。另外,没有数据的情况下要假设数据c,最好先不带数据。不然计算麻烦增加工作量。
另外,大家发现什么了吗?我们这节课看似做了一道题,实际上是四道题。
学生:嗯,就是。
学生:老师,可以围成梯形吗?
老师:可以啊,你课后去围一下试试看。
老师:这节课有趣吗?
学生:挺有趣的。
老师:好,我们下课。
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