開始練習

長方體

長方體是由 6 個長方形圍成的立體,有 6 個面、12 條邊、8 個頂點,相對的兩個面一樣大而且互相平行。正方體是長、寬、高都一樣長的長方體,6 個面都是一樣大的正方形,所以正方體也是一種長方體。

依 108 課綱,二年級用生活中的盒子認識立體的形狀,三年級動手把展開圖黏成立體,五年級學面與面的平行和垂直,並計算正方體和長方體的體積與表面積。這頁先把長方體和正方體的構造講清楚,再教展開圖怎麼看。

先看重點

  • 長方體和正方體都有 6 個面、12 條邊、8 個頂點,每個頂點都有 3 條邊交會。
  • 長方體的 12 條邊分成 3 組,每組 4 條一樣長,所以邊長總和 = (長 + 寬 + 高) × 4。
  • 正方體 12 條邊都一樣長,邊長總和 = 邊長 × 12。
  • 正方體展開圖一共 11 種;在展開圖上隔一格的兩個面,摺起來就是相對的面。

長方體的面、邊和頂點

拿一個面紙盒或餅乾盒來看,盒子平平的每一片叫做面,兩個面相接的那條線叫做邊,三條邊交會的那個尖角叫做頂點。長方體一共有 6 個面、12 條邊、8 個頂點。

長方體的面都是長方形,有時候其中兩個相對的面是正方形,例如底面是正方形的高長盒子。相對的面一定一樣大,上和下、前和後、左和右剛好是 3 對。每個面和它相對的面平行,和旁邊的 4 個面垂直。

面邊頂點長高寬
長方體有 6 個面、12 條邊、8 個頂點,虛線是被擋住、看不到的邊

正方體和長方體比一比

正方體和長方體的面、邊、頂點數量完全一樣,差別在邊的長短和面的形狀。因為正方體的長、寬、高都相等,它符合長方體的所有條件,可以說正方體是特別的長方體,就像正方形是特別的長方形。

比較項目正方體長方體
面6 個,都是一樣大的正方形6 個,都是長方形,相對的兩個面一樣大
邊12 條,全部一樣長12 條,分成 3 組,每組 4 條一樣長
頂點8 個8 個
每個頂點交會的邊3 條3 條
和一個面平行的面1 個1 個
和一個面垂直的面4 個4 個
邊長總和邊長 × 12(長 + 寬 + 高) × 4
體積邊長 × 邊長 × 邊長長 × 寬 × 高
表面積邊長 × 邊長 × 6(長 × 寬 + 長 × 高 + 寬 × 高) × 2

體積和表面積是五年級的內容,推導和更多例題請看長方體體積公式和長方體表面積公式。

正方體有幾個邊

正方體有 12 條邊。數的時候不要在立體圖上亂數,分成三批就不會漏掉:上面一圈 4 條,下面一圈 4 條,連接上下的直立邊 4 條,一共 4 + 4 + 4 = 12 條。頂點也可以這樣數,上面 4 個、下面 4 個,一共 8 個。

常見的錯誤是只數看得到的邊。畫在紙上的正方體只看得到 9 條邊,另外 3 條被擋在後面,通常畫成虛線。拿一顆骰子或方糖在手上轉一轉,數起來最清楚。

  • 正方體:6 個面、12 條邊、8 個頂點。
  • 6 個面都是一樣大的正方形,所以 12 條邊都一樣長。
  • 骰子、方糖、魔術方塊都是正方體的形狀。

正方體和長方體例題

做框架、綁緞帶這類題目,要算的是邊的總長;算之前先想清楚每一種長度有幾條。

例 1用鐵絲做一個長 8 公分、寬 5 公分、高 3 公分的長方體框架,至少要多少公分的鐵絲?

  1. 長、寬、高各有 4 條
  2. (8 + 5 + 3) × 4 = 16 × 4 = 64

答:64 公分

例 2一個正方體的邊長 6 公分,12 條邊加起來是多少公分?

  1. 正方體 12 條邊一樣長
  2. 6 × 12 = 72

答:72 公分

例 3一個正方體所有的邊加起來是 48 公分,一條邊是多少公分?

  1. 正方體有 12 條一樣長的邊
  2. 48 ÷ 12 = 4

答:4 公分

例 4在長方體中,和底面垂直的面有幾個?和底面平行的面有幾個?

  1. 和底面相鄰的前、後、左、右 4 個面都和底面垂直
  2. 只有正對面的上面和底面平行

答:垂直的面 4 個,平行的面 1 個

正方體展開圖

把正方體沿著幾條邊剪開、攤平,得到的平面圖形就是展開圖。正方體的展開圖由 6 個一樣大的正方形連在一起,旋轉或翻面後一樣的算同一種,一共有 11 種。

這 11 種可以分成四類:中間一排 4 個、上下各接 1 個的一四一型有 6 種;一排 3 個、上下分別接 1 個和 2 個的一三二型有 3 種;像樓梯一樣每排 2 個的二二二型有 1 種;兩排各 3 個錯開的三三型有 1 種。

上左前右後下左和右隔一格前和後隔一格上和下隔一格
一四一型展開圖:中間 4 個圍成一圈,上下各 1 個當蓋子,隔一格的兩個面摺起來互相對面

怎麼判斷是不是正方體展開圖

三年級的孩子先動手把展開圖剪下來黏黏看,知道不同的展開圖可能黏成同一個正方體就夠了。到了高年級遇到判斷題,可以用下面幾個方法檢查,不用真的去剪。

  1. 先數有沒有剛好 6 個正方形,少一個或多一個都不行。
  2. 看有沒有田字形,也就是 2 × 2 擠在一起的 4 個正方形。有田字形一定摺不起來,因為正方體的一個頂點只有 3 個面交會,田字形中間那一點卻圍了 4 個面。
  3. 看一直排或一橫排有沒有超過 4 個。正方體繞一圈只有 4 個面,連成 5 個就會重疊。
  4. 找出 3 對相對的面:同一排上隔一格的兩個面摺起來是對面,相鄰的面不會是對面。如果 3 對都找得到、而且不重複,就是正方體展開圖。

長方體展開圖

長方體的展開圖也是 6 個面連在一起,但面不一定一樣大,所以除了形狀要能摺起來,每一個面還要和它相接的面對得上邊長。下面這張是長 5 公分、寬 4 公分、高 3 公分的長方體展開圖,上下兩個面是 5 × 4,前後兩個面是 5 × 3,左右兩個面是 4 × 3。

畫長方體展開圖時,先畫中間繞一圈的前、右、後、左 4 個面,它們的高都一樣;再把上面和下面接在其中一個面的上下兩邊。接上去的那條邊一定要一樣長,例如上面接在前面的上緣,上面的長就要等於前面的長。

上左前右後下長 5 公分寬 4 公分高 3 公分
長 5 公分、寬 4 公分、高 3 公分的長方體展開圖,相對的兩個面一樣大

長方體展開圖例題

展開圖的總面積就是長方體的表面積,算法可以看長方體表面積公式。

從前面、上面、左邊看長方體或積木堆,就是國一的三視圖。

例 1長 5 公分、寬 4 公分、高 3 公分的長方體,展開圖裡有哪幾種大小的長方形?各有幾個?

  1. 上下兩個面:長 × 寬 = 5 × 4 = 20 平方公分,2 個
  2. 前後兩個面:長 × 高 = 5 × 3 = 15 平方公分,2 個
  3. 左右兩個面:寬 × 高 = 4 × 3 = 12 平方公分,2 個

答:20 平方公分、15 平方公分、12 平方公分的長方形各 2 個

例 2承上題,這張展開圖的總面積是多少?

  1. 20 + 15 + 12 = 47
  2. 每種有 2 個:47 × 2 = 94

答:94 平方公分

例 3一張長方體展開圖中,前面是 6 公分 × 2 公分的長方形,上面接在前面 6 公分那條邊上,寬是 3 公分。這個長方體的長、寬、高是多少?

  1. 上面接在前面 6 公分的邊上,所以長是 6 公分
  2. 上面的另一邊是寬,3 公分
  3. 前面的另一邊是高,2 公分

答:長 6 公分、寬 3 公分、高 2 公分

正方體和長方體練習:試做 5 題

五年級的「柱體和錐體」關卡會問正方體、四角柱這些立體有幾個面、幾條邊、幾個頂點,以及和一個面平行或垂直的面有幾個,長方體就是四角柱的一種。「大面積、公噸、體積」關卡則會出長方體體積和正方體表面積,適合學完這頁再挑戰。

準備好就開始,一共 5 題。

常見問題

正方體有幾個邊?

正方體有 12 條邊,上面一圈 4 條、下面一圈 4 條、直立的 4 條。它也有 6 個面和 8 個頂點,12 條邊全部一樣長。

正方體算是長方體嗎?

算。長方體的條件是 6 個面都是長方形、相對的面一樣大,正方形本來就是特別的長方形,所以正方體是長、寬、高都相等的長方體。

正方體展開圖有幾種?

11 種。一四一型 6 種、一三二型 3 種、二二二型 1 種、三三型 1 種。有田字形或一排超過 4 個的圖形都摺不成正方體。

長方體和正方體幾年級學?

二年級從生活中的盒子認識形狀,三年級用展開圖動手黏成立體,五年級學面與面的平行和垂直,並計算正方體和長方體的體積與表面積。

延伸學習