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球體表面積公式

球體表面積公式是 4 × 半徑 × 半徑 × 3.14。這裡的半徑,就是從球正中心連到球表面任何一點的長度。這個公式的意思,就是把球表面展開後,剛好等於 4 個和球一樣半徑的圓面積加起來。舉個例子,如果有一個半徑 5 公分的球,它的表面積就是 4 × 5 × 5 × 3.14 = 314 平方公分。

球的表面積在國小和國中的課綱裡都沒有特別列出,算是進階的延伸內容。現在國小五年級只認識球心和半徑,要真正證明這個公式怎麼來的,需要用到高中以後的方法。不過,這個公式本身只用到六年級學過的圓面積,所以六年級的小朋友可以把它當作延伸挑戰來試試看。平面圖形的公式在面積公式。

先看重點

  • 球的表面積 = 4 × 半徑 × 半徑 × 3.14。
  • 它的表面積剛好是 4 個同半徑的圓面積,不是 2 個喔。
  • 如果題目給的是直徑,要先把它除以 2,才能得到半徑。
  • 這個內容在國小和國中都不教,屬於延伸學習的部分。

球的表面積公式

球表面積公式、球面積公式、球體面積公式,講的都是同一件事:把整顆球包起來的那一層皮膚有多大。有些人會搜尋圓表面積公式,但圓是平的,只有面積,大家想找的通常是球的表面積。圓的面積請看圓面積公式。

球的表面積4 × 半徑 × 半徑 × 3.144 個和球半徑一樣大的圓面積。
半球的曲面2 × 半徑 × 半徑 × 3.14整顆球切一半,只算外面彎彎的那一面。
實心半球的表面積2 × 半徑 × 半徑 × 3.14 + 半徑 × 半徑 × 3.14彎彎的那面,再加上切開後看到的圓形平面,加起來剛好是 3 個圓面積。

為什麼是 4 個圓:用圓柱包住球

很久很久以前,兩千多年前的數學家阿基米德發現了一件很神奇的事。如果你拿一個圓柱,剛好把球包起來,這個圓柱的底面半徑和球一樣大,圓柱的高剛好等於球的直徑,這時候,球的表面積就剛好等於圓柱側面的面積。

圓柱側面的面積是直徑 × 3.14 × 高。因為這裡的高也是直徑,所以算式變成 2 × 半徑 × 3.14 × 2 × 半徑 = 4 × 半徑 × 半徑 × 3.14。為什麼這兩個面積會剛好相等呢?要等到高中以後學到更難的數學才能完全解釋,我們在國小只要知道這個結果就好。

你也可以動手玩一下。把一顆橘子的皮剝成小片,然後在紙上畫幾個和橘子一樣半徑的圓。把橘子皮鋪進圓裡面,大概可以鋪滿 4 個圓。這個活動只是讓我們猜一猜,不是嚴格的證明。

半徑 5高 10球的表面積= 圓柱的側面積= 10 × 3.14 × 10= 4 × 5 × 5 × 3.14= 314 平方公分
剛好包住球的圓柱,它的側面積和球的表面積一樣大

球的表面積例題

下面的例題只用到乘法和圓面積。重點是要分清楚半徑和直徑,還有如果是半球,要不要加上那個平平的底面。

例 1半徑 5 公分的球,表面積是多少平方公分?

  1. 4 × 5 × 5 × 3.14
  2. = 100 × 3.14
  3. 最後算出來是 314(平方公分)

答:314 平方公分

例 2一顆球的直徑是 20 公分,表面積是多少平方公分?

  1. 半徑(就是從球中心量到邊緣的長度)是 20 ÷ 2 = 10(公分)
  2. 4 × 10 × 10 × 3.14 = 1256(平方公分)

答:1256 平方公分

例 3如果把半徑 3 公分的實心木球切成兩半,其中一個半球的表面積是多少?

  1. 彎彎的那一面是球面的一半:2 × 3 × 3 × 3.14 = 56.52(平方公分)
  2. 切開後看到的平面是圓形,算式是 3 × 3 × 3.14 = 28.26(平方公分)。
  3. 把兩部分加起來:56.52 + 28.26 = 84.78(平方公分)。

答:84.78 平方公分

球的表面積常見錯誤

球體表面積的公式很短,但很容易算錯,通常是因為少乘了一次,或是把公式和別的弄混了。

  • 忘記乘 4,或者以為球體是兩個圓拼起來所以只乘 2。如果半徑是 5 公分,這樣會錯算成 157,但正確答案應該是 314。
  • 把直徑當成半徑來用。如果球的直徑是 10 公分,卻直接代入 10,會算出 1256,這正好是正確答案 314 的 4 倍。
  • 和體積公式搞混。球體的體積公式是 4 ÷ 3 × 3.14 × 半徑 × 半徑 × 半徑,單位是立方公分,請看球體體積公式。
  • 算半球的時候,忘記加上切開後露出來的那個圓形平面,或是像碗這種上面沒有平面的東西,卻硬加了一個平面進去。

球表面積要用的圓面積:試做 5 題

這個網站沒有球表面積的練習關卡,因為它不在國小課綱裡。球的表面積就是 4 個圓面積。只要把六年級「圓周長和圓面積」裡算圓面積的方法練熟,就夠用了;五年級「柱體和錐體」的單元,可以幫你複習立體形體長什麼樣子。

準備好就開始,一共 5 題。

常見問題

球的表面積公式是什麼?

球的表面積 = 4 × 半徑 × 半徑 × 3.14,等於 4 個同半徑的圓面積。半徑 5 公分的球,表面積是 314 平方公分。

球的表面積幾年級學?

國小和國中的課綱都沒有球的表面積,這屬於延伸內容。國小五年級只認識球心和半徑。

3.14 是準確的嗎?

3.14 是圓周率的近似值,真正的圓周率大約是 3.14159,小數寫不完。國小的題目統一用 3.14,答案才會一致。

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