植树问题(三):封闭图形与综合应用
研究圆形、方形花坛等封闭图形上的植树问题,掌握"棵数 = 间隔数",并把整个单元的规律串起来
这是植树问题的最后一课,也是整个五年级上册的收官课。封闭图形上的植树有个 surprising 的特点:它和"一端栽"的规律一样!学完这课,我们把三课的规律整合成一张表。
一、圆上植树:从一个实验开始
在一个周长 20 米的圆形花坛边上摆花盆,每隔 4 米摆一盆,要摆多少盆?
20 ÷ 4 = 5(个间隔),正好摆 5 盆
奇怪!5 个间隔正好 5 盆花,为什么不用 +1 也不用 −1?
封闭图形上植树:棵数 = 间隔数
理解窍门:圆是"弯过来的线段"。想象一条 20 米的直线,两端各栽一棵(5棵,4个间隔)。现在把直线慢慢弯成圆,两端的树重合成一棵了!5 棵变 4 棵,5 个间隔还是 5 个,所以棵数 = 间隔数。
生活例子:钟面上的数字!12 个数字把钟面分成 12 个大格,数字数 = 格数。
圆、正方形、长方形、三角形……凡是首尾相连、没有缺口的图形都算封闭图形。判断口诀:绕一圈能回到起点。封闭图形上没有"端点",所以没有 +1、−1。
二、例题精讲
一个正方形池塘的周长是 64 米,沿着它的边每隔 8 米栽一棵树。一共要栽多少棵?
64 ÷ 8 = 8(个间隔),棵数 = 间隔数 = 8(棵)
答:一共要栽 8 棵树。
注意:正方形的 4 个顶点上的树"既是上一条边的终点,又是下一条边的起点",一份顶两份用,所以不用 +1。这正是"封闭"的含义。
在圆形花坛边摆了 15 盆花,每相邻两盆相距 2 米。这个花坛的周长是多少米?
间隔数 = 盆数 = 15(个)
周长 = 15 × 2 = 30(米)
答:花坛的周长是 30 米。
一个圆形湖边计划栽 24 棵柳树。栽好后发现相邻两棵之间的距离是 5 米。这个湖的周长是多少米?如果改为在长 120 米的直路一旁栽树(两端都栽),间隔相同,需要多少棵?
湖周长:24 × 5 = 120(米)
直路:120 ÷ 5 + 1 = 25(棵)
答:湖的周长 120 米;直路上要栽 25 棵。
发现:同样的长度、同样的间隔,封闭图形比两端都栽的直路少 1 棵。验证了"两棵重合成一棵"的直觉!
在一个正方形场地的四周摆椅子,每边摆 6 把(四个顶点都有椅子)。一共要摆多少把椅子?
分析:如果直接 6 × 4 = 24 把,就把 4 个顶点的椅子重复计算了——每把顶点的椅子被两条边各算了一次。
方法一:6 × 4 − 4 = 20(把),减去重复的4个顶点
方法二:(6 − 1) × 4 = 20(把),每边只算"属于自己"的5把
答:一共要摆 20 把椅子。
本质:封闭图形上的点,数的时候每个只能算一次。这正是"棵数 = 间隔数"背后的道理。
三、整个单元大总结
| 类型 | 典型场景 | 规律 |
|---|---|---|
| 两端都栽 | 马路植树、敲钟 | 棵数 = 间隔数 + 1 |
| 一端栽 | 路边靠墙植树 | 棵数 = 间隔数 |
| 两端不栽 | 两楼之间、锯木头 | 棵数 = 间隔数 − 1 |
| 封闭图形 | 花坛、池塘、方阵 | 棵数 = 间隔数 |
间隔数 = 总长 ÷ 间隔长
无论哪种情况,间隔数的算法都一样。先算出间隔数,再根据"两头的情况"决定 +1、−1 还是不加不减。
四、课堂练习
🧠 基础练习
第1题:圆形花坛周长 36 米,每隔 6 米种一棵树,一共种 棵。
第2题:在正方形花坛边摆花盆,每隔 5 米摆一盆,一共摆了 16 盆。花坛周长 米。
第3题:正方形场地四周摆椅子,每边摆 8 把(顶点都有),一共摆 把。
🧠 判断题:检验理解
第1题:在封闭图形上植树,棵数等于间隔数。
第2题:钟面上有 12 个数字,把钟面分成 12 个大格,这是"封闭图形棵数 = 间隔数"的例子。
第3题:周长 40 米的圆形花坛每隔 5 米摆一盆花,一共要摆 9 盆。
💡 40 ÷ 5 = 8 盆。封闭图形不用 +1,直接等于间隔数。
🧠 综合练习:先判断类型,再解答
第1题:圆形滑冰场周长 150 米,每隔 10 米装一盏灯。一共要装多少盏灯?
判断类型:封闭图形,灯数 = 间隔数
求间隔数:150 ÷ = (个)
结论:一共装 盏灯
第2题:在周长 120 米的圆形水池边栽树,栽了 24 棵。相邻两棵树相距多少米?
判断关系:封闭图形,间隔数 = 棵数 = (个)
求间隔长:120 ÷ = (米)
第3题:在一条长 200 米的大路两旁植树(两端都栽),每隔 10 米栽一棵。一共要栽多少棵?
求间隔数:200 ÷ = (个)
一侧棵数:20 + = (棵)
两旁棵数:21 × = (棵)
🧠 挑战题:综合应用
挑战题:一个长方形花圃长 30 米、宽 20 米。沿花圃四周每隔 5 米种一棵冬青,四个角上都种。一共要种多少棵?
求周长:(30 + 20) × 2 = (米)
求间隔数:100 ÷ = (个)
判断类型:封闭图形,棵数 = 间隔数 = (棵)
终极挑战:48 名学生做课间操,排成一路纵队(一列),每相邻两人相距 0.5 米。这列队伍长多少米?如果围成一个圆圈,圆圈的周长是多少米?
纵队间隔数:48 − = (个,两端都站人的"直线")
纵队长:47 × = (米)
圆圈间隔数:48(个,封闭图形人 = 间隔)
圆圈周长:48 × = (米)
💡 同样 48 个人、同样 0.5 米,直队 23.5 米、圆圈 24 米,正好差一个间隔(0.5米)。这就是"两端的两个人重合成一个人"的直观体现。
五、本课小结
- 封闭图形:绕一圈能回到起点的图形(圆、方、多边形都算)
- 核心规律:封闭图形上植树,棵数 = 间隔数
- 原因:没有端点,首尾重合,相当于"两端都栽"减去一棵
- 方阵问题:每边 n 个点、四边总点数 = (n − 1) × 4 或 n × 4 − 4
- 解题第一步:永远先求间隔数 = 总长 ÷ 间隔长
- 先判断形状:是直线还是封闭?直线再看两头,封闭直接相等
- 记住钟面:12个数字12个大格,忘规律时想想钟表
- 注意"四周""一圈":这些词暗示封闭图形
- 复习全单元:把三课的公式表抄在笔记本上,期末前再过一遍
- 第21课:植树问题(一) — 两端都栽
- 第22课:植树问题(二) — 一端栽与两端不栽
- 第8课:位置 — 用数对确定位置,与本课的"点"相呼应
学完本课,人教版五年级上册全部内容(小数乘除法、位置、可能性、简易方程、多边形的面积、植树问题)就学完了!接下来建议:①对照教材目录逐一复习;②做几套综合测试卷检验;③重点复习自己的薄弱单元(可查看学习记录)。