圆出现在生活的每个地方。太阳是圆形的,硬币是圆形的,碗口也是圆形的。车轮为什么做成圆形?因为圆形车轮滚动起来平稳。如果车轮是方形的,车子就会一跳一跳的,人坐着不舒服,东西也容易震坏。
我们找一个圆形的瓶盖,把它放在白纸上,用笔沿着边缘描一圈,纸上就出现一个圆。圆中心的那一点叫作圆心。用尺子量一量圆上任何一点到圆心的距离,会发现它们都一样长。这个不变的长度就是圆的半径。半径是圆很重要的一个部分。
再拿一根绳子,一端固定在圆心上,另一端绑一支笔,拉紧绳子转一圈,笔画出来的就是圆。绳子的长度就是半径。圆的大小由半径决定。半径越长,画的圆就越大;半径越短,画的圆就越小。
圆的周长怎么算?找一个圆形盘子,用一根细绳绕盘子边缘一周,剪下这段绳子,再用尺子量出绳子的长度,这就是圆盘的周长。多试几个大小不同的圆形物体,比如茶杯垫、锅盖。每次都测量它们的周长和直径(直径是通过圆心、两端都在圆上的线段长度,直径长度是半径的两倍)。你会发现一个规律:任何一个圆的周长,总是比它的直径的三倍再多一点点。这个倍数是一个固定的数,叫作圆周率,用“π”表示。π大约等于3.14。所以,计算周长的公式就是:周长=直径×π,或者周长=2×半径×π。
有了这个公式就方便了。想知道一个圆操场一圈有多长,只要量出它的直径或半径,一乘就知道。工人叔叔要给圆桌包边,需要多长的金属条,也要用到这个公式。
圆的面积怎么算?我们可以把圆切开,重新拼一拼。想象把一个圆平均分成很多个一样的小扇形。分得越多,这些小扇形就越接近小小的三角形。把这些小扇形一半朝上、一半朝下,交错着拼起来,就能拼成一个近似的长方形。这个长方形的长,差不多是圆周长的一半(π×半径),宽就是圆的半径。长方形的面积是长乘以宽,所以圆的面积就是:π×半径×半径。
妈妈买的披萨是圆形的。六寸披萨和九寸披萨差多少?不是只差三寸。我们来算算面积。假如六寸指的是直径六寸,半径就是三寸。六寸披萨的面积是π×3×3=9π。九寸披萨半径是四点五寸,面积是π×4.5×4.5=20.25π。20.25π除以9π等于2.25。九寸披萨的面积是六寸披萨的两倍还多,够两个人吃了。光看直径容易判断错。
生活中许多设计都用到了圆。下水道的井盖大多是圆的。圆形的井盖不会掉进井口。因为圆的直径处处相等,盖子上任何两点间的距离都不会超过直径,所以只要井口比盖子小一点点,盖子就掉不下去。如果是方形的盖子,竖起来就有可能从对角线方向掉进去。
许多建筑物有圆形的拱门或穹顶。圆形能很好地把重量向四周均匀分散,这样更牢固。看看古老的石拱桥,用了上千年还能立在那里。
体育课上,老师画一个圆,大家就可以玩丢手绢。所有人到圆心的距离一样,这样游戏才公平。操场上的跑道,起点不在一起,但每一条跑道的长度都被设计成一样,里面也包含了圆的周长计算。
工厂里制造零件,很多是圆形的。车床上的零件旋转,圆是最平衡的形状。螺丝帽做成六边形是为了方便用扳手拧,但里面的螺纹仍然是圆形的。
夏天用的风扇,扇叶转动起来划出一个圆形。这个圆越大,扇到的风范围就越大。设计风扇的时候,工程师要计算这个圆的面域。
我们身体里也有圆。眼睛的瞳孔是圆的,这样看东西视野更广。血液里的红细胞是圆盘形的,便于在血管里流动。
就连宇宙中,星球大多是球形的,从远处看就是一个圆。这是因为引力作用,让物质都向中心聚拢,形成了最自然的圆形。
数学书上的圆是画出来的,生活中的圆是实实在在的。理解了圆的特性和计算方法,我们看世界的眼光会不一样。看到摩天轮,会想到它是在绕着一个圆心转动。看到碗,会想到它的口是一个圆。看到自行车的车轮,会想到它之所以能平稳前进,是因为轮轴到地面的距离永远等于半径。
自己做一次实验。用圆规画几个半径不同的圆,剪下来。用绕绳法量它们的周长,再量出直径,算一算周长除以直径的商是不是都接近3.14。把圆剪成许多小扇形,试着拼成近似的长方形。动手做过,这些公式就再也忘不掉了。
数学不是印在纸上的符号。数学是车轮滚过留下的直线,是井盖稳稳盖住井口的安全,是分享披萨时的公平分配。圆的知识,就在我们手边,在我们眼里,在我们每一天的生活里。