Модуль 1. Геометрия вокруг нас

Упражнение 4 (по картинкам).

Учителю. Выберите несколько картинок, на которых есть изображение предметов цилиндрической формы и покажите ученикам.

Рассмотрите картинки и найдите на них изображения предметов, похожих по форме на фигуры, стоящие на столе.

Задание 1.

Запишите название шляпы, изображенной на рисунке (цилиндр ). Почему шляпа называется так?

Вопрос: Как можно назвать фигуры, стоящие на столе?

Фигуры, стоящие на столе, называются цилиндрами. Цилиндр имеет два основания и боковую поверхность .

Учителю . В папке РИСУНКИ есть файл КОМНАТА с цветным изображением этой картинки.

Упражнение 6. Слепите из пластилина три цилиндра разной высоты. Поставьте их в ряд от самого низкого к самому высокому. Измерьте высоту каждого цилиндра. Найдите разницу высот самого высокого и самого низкого цилиндра.

Задание 3. Нарисуйте тень, которую будет отбрасывать цилиндр, если на него направить свет сбоку.

Учителю . В ходе обсуждения задания необходимо прийти к ответу: тень прямоугольной формы (хорошо, если Вы продемонстрируете это).

3. Конструкции из шашек. Шифры.

Учителю . Постройте обязательно эти конструкции на своем столе (используйте пока шашки одного цвета). Попросите детей построить такие же конструкции у себя на столе.

Нам надо как-то отображать в тетради построенную конструкцию. Какие будут предложения?

Учителю . Очевидно, что большинство учеников предложат просто зарисовать. Возразите им, что каждый рисует по-разному и может быть такая ситуация, что одному ученику будет непонятно, что нарисовал другой. Надо придумать такой способ изображения конструкции, чтобы все понимали какая конструкция и по ее изображению могли ее построить.

Возможно, ученики смогут выйти на нужный ответ: смотреть на конструкцию сверху и рисовать столбцы шашек кругами, а на каждом круге записывать, сколько шашек стоит в этом столбце.

Но если такой идеи не возникнет, то подведите к ней последовательно, возвращаясь к задаче 4.

1. Посмотрите сверху на построенные конструкции. Что вы видите? (круги ).

2. Зарисуйте, как располагаются видимые сверху круги в каждой конструкции.

Название науки «геометрия» переводится как "измерение земли". Зародилась стараниями самых первых древних землеустроителей. А было так: во время разливов священного Нила потоки воды иногда смывали границы участков земледельцев, а новые границы могли не совпасть со старыми. Налоги же крестьянами уплачивались в казну фараона пропорционально величине земельного надела. Измерением площадей пашни в новых границах после разлива занимались специальные люди. Именно в результате их деятельности и возникла новая наука, получившая развитие в Древней Греции. Там она и название получила, и приобрела практически современный вид. В дальнейшем термин стал интернациональным названием науки о плоских и объёмных фигурах.

Планиметрия - раздел геометрии, занимающийся изучением плоских фигур. Другим разделом науки является стереометрия, которая рассматривает свойства пространственных (объёмных) фигур. К таким фигурам относится и описываемая в этой статье - цилиндр.

Примеров присутствия предметов цилиндрической формы в повседневной жизни предостаточно. Цилиндрическую (гораздо реже - коническую) форму имеют почти все детали вращения - валы, втулки, шейки, оси и т.д. Цилиндр широко используется и в строительстве: башни, опорные, декоративные колонны. А кроме того посуда, некоторые виды упаковки, трубы всевозможных диаметров. И наконец - знаменитые шляпы, ставшие надолго символом мужской элегантности. Список можно продолжать бесконечно.

Определение цилиндра как геометрической фигуры

Цилиндром (круговым цилиндром) принято называть фигуру, состоящую из двух кругов, которые при желании совмещаются с помощью параллельного переноса. Именно эти круги и являются основаниями цилиндра. А вот линии (прямые отрезки), связывающие соответствующие точки, получили название «образующие».

Важно, что основания цилиндра всегда равны (если это условие не выполняется, то перед нами - усечённый конус, что-либо другое, но только не цилиндр) и находятся в параллельных плоскостях. Отрезки же, соединяющие соответствующие точки на кругах, параллельны и равны.

Совокупность бесконечного множества образующих - не что иное, как боковая поверхность цилиндра - один из элементов данной геометрической фигуры. Другая её важная составляющая - рассмотренные выше круги. Называются они основаниями.

Виды цилиндров

Самый простой и распространённый вид цилиндра - круговой. Его образуют два правильных круга, выступающих в роли оснований. Но вместо них могут быть и другие фигуры.

Основания цилиндров могут образовывать (кроме кругов) эллипсы, другие замкнутые фигуры. Но цилиндр может иметь не обязательно замкнутую форму. Например основанием цилиндра может служить парабола, гипербола, другая открытая функция. Такой цилиндр будет открытым или развернутым.

По углу наклона образующих к основаниям цилиндры могут быть прямыми или наклонными. У прямого цилиндра образующие строго перпендикулярны плоскости основания. Если данный угол отличается от 90°, цилиндр - наклонный.

Что такое поверхность вращения

Прямой круговой цилиндр, без сомнения - самая распространённая поверхность вращения, используемая в технике. Иногда по техническим показаниям применяется коническая, шарообразная, некоторые другие типы поверхностей, но 99% всех вращающихся валов, осей и т.д. выполнены именно в форме цилиндров. Для того чтобы лучше уяснить, что такое поверхность вращения, можно рассмотреть, как же образован сам цилиндр.

Допустим, имеется некая прямая a , расположенная вертикально. ABCD - прямоугольник, одна из сторон которого (отрезок АВ) лежит на прямой a . Если вращать прямоугольник вокруг прямой, как это показано на рисунке, объём, который он займёт, вращаясь, и будет нашим телом вращения - прямым круговым цилиндром с высотой H = AB = DC и радиусом R = AD = BC.

В данном случае, в результате вращения фигуры - прямоугольника - получается цилиндр. Вращая треугольник, можно получить конус, вращая полукруг - шар и т.д.

Площадь поверхности цилиндра

Для того чтобы вычислить площадь поверхности обычного прямого кругового цилиндра, необходимо подсчитать площади оснований и боковой поверхности.

Вначале рассмотрим, как вычисляют площадь боковой поверхности. Это произведение длины окружности на высоту цилиндра. Длина окружности, в свою очередь, равняется удвоенному произведению универсального числа П на радиус окружности.

Площадь круга, как известно, равняется произведению П на квадрат радиуса. Итак, сложив формулы для площади определения боковой поверхности с удвоенным выражением площади основания (их ведь два) и произведя нехитрые алгебраические преобразования, получаем окончательное выражение для определения площади поверхности цилиндра.

Определение объёма фигуры

Объем цилиндра определяется по стандартной схеме: площадь поверхности основания умножается на высоту.

Таким образом, конечная формула выглядит следующим образом: искомое определяется как произведение высоты тела на универсальное число П и на квадрат радиуса основания.

Полученная формула, надо сказать, применима для решения самых неожиданных задач. Точно так же, как объем цилиндра, определяется, например, объём электропроводки. Это бывает необходимо для вычисления массы проводов.

Отличия в формуле только в том, что вместо радиуса одного цилиндра стоит делённый надвое диаметр жилы проводки и в выражении появляется число жил в проводе N . Также вместо высоты используется длина провода. Таким образом рассчитывается объем «цилиндра» не одного, а по числу проводков в оплётке.

Такие расчёты часто требуются на практике. Ведь значительная часть ёмкостей для воды изготовлена в форме трубы. И вычислить объем цилиндра часто бывает нужно даже в домашнем хозяйстве.

Однако, как уже говорилось, форма цилиндра может быть разной. И в некоторых случаях требуется рассчитать, чему равен объем цилиндра наклонного.

Отличие в том, что площадь поверхности основания умножают не на длину образующей, как в случае с прямым цилиндром, а на расстояние между плоскостями - перпендикулярный отрезок, построенный между ними.

Как видно из рисунка, такой отрезок равен произведению длины образующей на синус угла наклона образующей к плоскости.

Как построить развёртку цилиндра

В некоторых случаях требуется выкроить развёртку цилиндра. На приведённом рисунке показаны правила, по которым строится заготовка для изготовления цилиндра с заданными высотой и диаметром.

Следует учитывать, что рисунок приведен без учёта швов.

Отличия скошенного цилиндра

Представим себе некий прямой цилиндр, ограниченный с одной стороны плоскостью, перпендикулярной образующим. А вот плоскость, ограничивающая цилиндр с другой стороны, не перпендикулярна образующим и не параллельна первой плоскости.

На рисунке представлен скошенный цилиндр. Плоскость а под неким углом, отличным от 90° к образующим, пересекает фигуру.

Такая геометрическая форма чаще встречается на практике в виде соединений трубопроводов (колена). Но бывают даже здания, построенные в виде скошенного цилиндра.

Геометрические характеристики скошенного цилиндра

Наклон одной из плоскостей скошенного цилиндра слегка изменяет порядок расчёта как площади поверхности такой фигуры, так и ее объёма.

Картинка 3 из презентации «Цилиндр»

Размеры: 164 х 150 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать картинку для урока геометрии щёлкните по изображению правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как...». Для показа картинок на уроке Вы также можете бесплатно скачать презентацию «Цилиндр.ppt» целиком со всеми картинками в zip-архиве. Размер архива - 133 КБ.

«Описание предмета» - Вопросы: Стили речи. «Подготовка к сочинению «Описание предмета». Словарик. Тема урока: Лыжные соревнования. Типы речи. Цели: Написать сочинение – описание «Мой любимый предмет». План. Тренировка лыжников. Лыжники. В описании выделяют 3 части: Описание.

«Учебные предметы» - «История». Часы, отведенные на компонент образовательного учреждения, используются для: Основы безопасности жизнедеятельности. Рекомендуется введение 1 часа/нед. из часов школьного компонента – 11 класс. Е) самостоятельной работы обучающихся в лабораториях, библиотеках, музеях. Биология и география.

«Основные предметы» - Повторение. Геометрия. Химия. Экономика. Физика термодинамика электростатика. География. Русский язык Английский язык География Литература История. Физика. География мира География России География Европы География Азии. История. Английский язык. Практический Английский язык Орфография Грамматика. Экономика мира Экономика России Экономика Европы Экономика Азии.

«Предметы в 1 классе» - Фрукты. Насекомые. Большой,вкусный,сладкий,праздничный,покрытый сливками. Угадай предмет по описанию. Зелёная,колючая, лесная,высокая. Определи к какой группе относится. Опиши предмет. Овощи. Учимся объединять предметы. Красный, круглый, гладкий, сочный.

«Слова-предметы» - Стол Дом Кошка Пальто Эскимо Рука пони. Слова –предметы среднего рода. Слова –предметы женского рода. Яблоки. Столы Дома Кошки Пальто Эскимо Руки пони. Яблоко. Слова-предметы мужского рода. Множественное число. Изменение по числам. Слова-предметы. Что? Единственное число. Слова - предметы. Слова -предметы.

Все предметы цилиндрической формы имеют вертикальную ось симметрии, и их боковые поверхности находятся на одинаковом расстоянии от центра и словно образовывают круг, если посмотреть на такой предмет сверху. В перспективе круг имеет вид эллипса. Как его построить? Попробуем вписать круг в квадрат и провести диагонали. У нас получится, что круг пересечет диагонали приблизительно на расстоянии 1/3 их длины и будет касаться квадрата в центрах его сторон. Теперь, если мы изобразим квадрат с диагоналями в перспективе и потом попробуем вписать в него круг по тем же точкам, то получим уже эллипс, потому что, как и квадрат, круг в перспективе приобретет вид вытянутой фигуры.

Чтобы нарисовать цилиндр, надо сначала провести ось симметрии. Затем двумя горизонтальными линиями сверху и снизу ограничить его высоту, а на горизонталях обозначить ширину цилиндра. После этого построить плоскости, в которые со временем «впишутся» эллипсы.

Поскольку в цилиндре боковая поверхность словно вращается вокруг своей оси, то и лучи света падают на нее все время под другим углом. Происходит постепенное изменение светотеневых соотношений по всей высоте фигуры. Посреди освещенной части содержится длинный вертикальный блик, потом свет постепенно переходит в полутень и дальше - в тень. Тень становится светлее, переходя в рефлекс. По такому принципу строится форма и передается светотень всех предметов цилиндрической формы: чашек, ведер и т.п.

Построение круга и эллипса

Начало построения цилиндра

Законченная работа

Поверхность шара в любой точке выгнута. Строить такую фигуру сравнительно легко (см. рисунок построения круга и эллипса). Значительно труднее изобразить объем шара, ведь лучи света на его поверхность падают в разных участках под разными углами. Можно лишь выделить условно эллипс, который разделяет световую и теневую части шара. Свет переходит в полутень равномерно по всем направлениям. Блик находится в центре освещенной части. На теневой половине шара возникает рефлекс. Падающая тень размещается под фигурой и смещена в сторону, противоположную освещенной стороне предмета. Зная, как строить шар, легко изобразить шарообразные предметы, например мяч, арбуз, апельсин, яблоко. Научившись рисовать простые геометрические тела: куб, цилиндр, шар – мы можем переходить к выполнению более сложных задач.

Рисунок шара

Кувшин - предмет, который в своей форме сочетает цилиндр и шар

Яблоки имеют шарообразную форму

Кувшин с кружкой. Отверстие обоих предметов изображается как эллипс. Свет падает с левой стороны. Собственная тень и падающая тень находятся справа

Французский художник Поль Сезанн утверждал: «Все предметы вокруг нас вписываются в те или иные простые геометрические тела». Поэтому, начиная построение любого предмета, надо внимательно присмотреться, какой геометрической фигуре он подобен. Это поможет определить его конструкцию.

1. Чем похожи и чем отличаются изменения тона на цилиндрических и шарообразных предметах?
2. Расскажите, какие простые геометрические формы сочетаются в кувшине.

Нарисуйте шар или другой шарообразный предмет (например, яблоко) или же склеенный из бумаги цилиндр, осветив его искусственным светом.

Инструменты и материалы: лист бумаги, графитный карандаш, резинка.

План работы:

• На листе бумаги скомпонуйте изображение.
• Сравните пропорции разных частей изображения каждую отдельно: высоту к ширине.
• Исправьте ошибки в построении.
• Определите, какая поверхность освещена ярче и как смотрится фон рядом с предметом.
• Присмотритесь, где тень самая темная и как изменилась тональность фона в тени.
• Пронаблюдайте разные полутоновые соотношения на поверхностях, по-разному наклоненных к источнику света.
• Воссоздайте различие тона на предмете. Где создается наибольший контраст?

Этапы работы над рисунком

Запомните главное правило: рисовать надо от общей формы к ее частям и деталям. Важно уметь видеть все в целом, а детали, подробности проявятся постепенно в процессе работы.

1. На первом этапе работы необходимо определить размещение изображения на листе - композицию. Для этого определите наибольшую ширину и высоту всего изображения (всех частей натуры, которую вы будете рисовать), расстояния от крайних границ справа и слева, от наивысшего к наиболее низкому. Ограничив таким образом площадь, на которой разместится изображение, можно легко двумя-тремя линиями наметить основные его пропорции.
2. На втором этапе необходимо точнее определить место каждой детали, сравнить их между собой, то есть их размеры, пропорции, конструкцию (ось симметрии, если она есть, сходство с геометрической фигурой). Чтобы легче было анализировать натуру, можно задать себе вопрос: «Какая часть предмета самая большая?», «Какая самая маленькая?», «Что размещается выще всего?» и т. п. Чтобы легче было строить предметы, рисовать их следует как бы «прозрачными», легкими линиями.
3. На третьем этапе старайтесь уточнять форму предмета, начинайте работу тоном. Надо штрихом сделать легкую тоновую подкладку во всех тенях одновременно, определить «большую тень». Потом перейти к детальной тоновой проработке каждой детали предмета. На этом этапе важно все время сравнивать, какая часть темнее, какая светлее, где фон темнее предмета, а где наоборот.
4. На заключительном этапе важно проанализировать всю работу. Необходимо проверить правильность тональных соотношений, построение предметов, передана ли на рисунке фактура материала, из которого сделан предмет, его объем.

Вам следует обязательно определить, какое место на рисунке является самым светлым, какое - самым темным, где наблюдается наибольший контраст. То есть, начиная работу от «общего», мы идем к конкретным деталям, а потом, на последнем этапе, мы вновь возвращаемся к «общему».

Этапы работы над рисунком

Братья Лимбург (Мануэль, Поль, Эрманн, Эннекен) - французские (нидерландские) художники XV в. Работали при дворе герцогов Бургундского и Беррийского. Главная работа братьев Лимбург - «Великолепный часослов герцога Жана Беррийского» (ок. 1418 г.), для которого они выполнили 71 миниатюру. Миниатюры, посвященные месяцам года, изображают сцены из жизни - пир (январь), обручение (апрель), выезд на соколиную охоту (август); есть среди них и изображающие крестьянский быт - «крестьяне у очага» (февраль), «посев озимых» (октябрь).

Братья Лимбург. Часослов. Битва архангела Михаила с драконом

Якутович Георгий Вячеславович (1930-2000) - украинский художник-график. Занимался станковой графикой и книжной иллюстрацией. В 1960-е годы обратился к принципам оформления книги как целостного художественного произведения. Умение передать литературную идею в черно-белой и цветной гамме, четкий, уверенный рисунок, ритм линий сделали работы Г. Якутовича образцом для многих отечественных художников-иллюстраторов в 1960-1970-е годы. В ряду лучших произведений украинской книжной графики видное место принадлежит таким работам Якутовича, как иллюстрации к пьесам И. Кочерги «Ярослав Мудрый» и «Свадьба Свички», повести М. Коцюбинского «Тени забытых предков», выдающимся историческим произведениям «Слово о полку Игореве», «Повесть временных лет».

Г. Якутович. Иллюстрация к повети М. Коцюбского "Тени забытых предков"

ЦИЛИНДР прямой круговой Боковая поверхность Основания цилиндра О1О1 О ά β Ось цилиндра образующая h (высота) r (радиус) Определение: прямым круговым цилиндром называется цилиндр, у которого в основании лежат равные круги, а образующая перпендикулярна основаниям ά||β

3. Радиусом цилиндра называется радиус его основания 4. Высота цилиндра- расстояние между плоскостями оснований в прямом цилиндре она совпадает с образующей 5. Ось цилиндра- прямая, проходящая через центры оснований, Она параллельна образующим. 1. Боковой поверхностью цилиндра называется часть цилиндрической поверхности, заключенная между параллельными плоскостями 2. Основания- часть плоскостей, отсекаемых цилиндрической поверхностью,

АD ВС Рис.1 Прямой круговой цилиндр можно получить вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон. на рисунке 1 – цилиндр получен вращением прямоугольника АВСD вокруг стороны АВ на рисунке 2- цилиндр получен вращением прямоугольника АВСD вокруг стороны AD А D В С Рис.2

АВВ 1 А 1 - прямоугольник В А1А1 В1В1 А 2πr2πr h S бок = 2πrh S полн = S бок + 2 S осн => S полн = 2πrh + 2πr² = 2πr (r + h) Боковая и полная поверхность цилиндра h А В r S полн = 2πrh + 2πr² = 2πr (r + h) Боковая и полная поверхность цилиндра h А В r"> S полн = 2πrh + 2πr² = 2πr (r + h) Боковая и полная поверхность цилиндра h А В r"> S полн = 2πrh + 2πr² = 2πr (r + h) Боковая и полная поверхность цилиндра h А В r" title="АВВ 1 А 1 - прямоугольник В А1А1 В1В1 А 2πr2πr h S бок = 2πrh S полн = S бок + 2 S осн => S полн = 2πrh + 2πr² = 2πr (r + h) Боковая и полная поверхность цилиндра h А В r"> title="АВВ 1 А 1 - прямоугольник В А1А1 В1В1 А 2πr2πr h S бок = 2πrh S полн = S бок + 2 S осн => S полн = 2πrh + 2πr² = 2πr (r + h) Боковая и полная поверхность цилиндра h А В r">

H r h1h1 r1r1 «Боковые и полные поверхности подобных цилиндров относятся как квадраты радиусов или высот» Теорема: Определение: «Цилиндры называются подобными, если они произошли от вращения подобных прямоугольников» S бок 1 = r 1 ² = h1²h1² S бок r²h² = S полн S полн 1

Задача Первый вариант Вычислите полную и боковую поверхность цилиндра, полученного вращением квадрата со стороной, равной 1 см (ответ дать, не вычисляя значения π) Второй вариант Вычислите полную и боковую поверхность цилиндра, радиус которого равен 1 дм, а высота 2 дм (ответ дать, не вычисляя значения π)

Ответь на вопросы 1. Назови элементы цилиндра 2.Назови вид осевого сечения цилиндра 3. Может ли сечение цилиндра быть: прямоугольником квадратом трапецией? 4.Какие из данных утверждений верны: любое сечение цилиндра плоскостью, перпендикулярной основанию есть окружность, равная окружности основания; любое сечение цилиндра плоскостью есть окружность, равная окружности основания; плоскость, перпендикулярная оси цилиндра, пересекает его по кругу, равному основанию цилиндра; сечением цилиндра могут быть круг, прямоугольник, эллипс.

Ответь на вопросы 1.Назови элементы цилиндра (боковая поверхность, основание, ось, радиус, образующая, высота). 2.Назови вид осевого сечения цилиндра 3. Может ли сечение цилиндра быть: -прямоугольником (да) -квадратом (да) -трапецией?(нет) 4.Какие из данных утверждений верны: -любое сечение цилиндра плоскостью, перпендикулярной основанию есть окружность, равная окружности основания; (неверно) -любое сечение цилиндра плоскостью есть окружность, равная окружности основания; (неверно) --плоскость, перпендикулярная оси цилиндра, пересекает его по кругу, равному основанию цилиндра; (верно) -сечением цилиндра могут быть круг, прямоугольник, эллипс.(верно)

Список используемых материалов 1)Учебник «Геометрия 10-11», Л.С. Атанасян и др., Москва,Просвещение)Справочник по математике А.А Рывкин и др, Москва, Высшая школа)Математика. Справочные материалы В.А.Гусев, А.Г.Мордкович Москва, Просвещение)Энциклопедический словарь юного математика Москва Педагогика 1989 Автор: Щукина Ирина Владимировна Учитель математики ЯНАО, г.Надым МОУ СОШ 5