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我们来看一个半圆形拱门的设计实例。某社区要建一个跨度为6米的半圆形拱门,高度至少要达到2.8米才能让消防车通过。首先,我们需要计算拱门的半径。由于跨度是直径,所以半径等于直径的一半,即6除以2等于3米。
接下来看摩天轮的问题。游乐园的摩天轮直径为50米,均匀分布24个座位。首先计算相邻两个座位间的圆心角。整个圆周是360度,24个座位将圆周等分,所以相邻座位间的圆心角等于360度除以24,等于15度。然后计算从最低点到最高点的弧长。这是半个圆周的长度,等于π乘以直径除以2,即3.14乘以50除以2,等于78.5米。
现在来看篮球场三分线的问题。标准篮球场三分线的圆弧半径为6.75米,圆心角是140度。计算圆弧长度使用公式:弧长等于圆心角除以360度乘以2π乘以半径。代入数值:140除以360乘以2乘以3.14乘以6.75,等于16.485米。如果半径扩大0.5米变成7.25米,新的弧长为17.706米,增加了1.221米。
最后看扇子的问题。一把折扇完全展开后,扇骨长度为30厘米,扇面弧长为47.1厘米。要求扇子展开的圆心角。我们使用弧长公式的逆运算:圆心角等于弧长除以半径再乘以180除以π。代入数值:47.1除以30乘以180除以3.14,等于90度。所以这把扇子展开的圆心角是90度。
首先看半圆形拱门设计实例。某社区要建一个半圆形拱门,跨度为6米,高度至少要达到2.8米。第一问:计算拱门半径。由于拱门是半圆形,半径等于直径的一半,即6除以2等于3米。第二问:拱顶挂灯,灯距地面2.8米时的水平距离。利用勾股定理,设水平距离为x,则x平方加2.8平方等于3平方,解得x约为1.08米。
接下来是摩天轮座位角度实例。摩天轮直径50米,均匀分布24个座位。第一问:相邻座位间圆心角为360度除以24等于15度。第二问:从最低点到最高点的弧长。先求半径,为50除以2等于25米。半圆弧长等于π乘以r,即3.14乘以25等于78.5米。
第三个是篮球场三分线实例。三分线由半径6.75米的圆弧组成,圆心角140度。第一问:弧长计算。弧长等于圆心角除以360度乘以2πr,即140除以360乘以2乘以3.14乘以6.75,约等于16.5米。第二问:半径扩大0.5米后,新半径7.25米,新弧长约17.7米,增加1.2米。
第四个例子是扇子展开角度。折扇完全展开后,扇骨长度30厘米,扇面弧长47.1厘米。求展开的圆心角。利用弧长公式:弧长等于圆心角除以360度乘以2πr。代入数值:47.1等于θ除以360度乘以2乘以3.14乘以30。解得θ等于47.1乘以360除以188.4,等于90度。
最后我们验证阿基米德的圆面积公式。阿基米德证明圆面积等于以半径为高、周长为底的三角形面积。对于半径5厘米的圆,用圆面积公式计算:π乘以r的平方等于3.14乘以25等于78.5平方厘米。用阿基米德方法:三角形面积等于二分之一乘以底乘以高,即二分之一乘以2πr乘以r,等于πr的平方,同样是78.5平方厘米。两种方法结果一致,验证了阿基米德的结论。