درسنامه آموزشی فصل چهارم هندسه (1) کلاس دهم ریاضی
درس 2: تفکر تجسمی
- چهرهٔ پدر یا مادر خود را در ذهن تصور کنید. چه ویژگیهایی دارند؟ به نظر شما اگر ده سال جوانتر یا ده سال پیرتر بودند به چه شکل بودند؟
- در شکل زیر چند پرتقال روی میز چیده شده است؟

- سعی کنید برای دوستتان توصیف کنید که خانهتان به چه شکل است؟ تصور کنید یک اتاق کمتر یا آشپزخانهٔ بزرگتری داشتید. در این صورت خانهٔ جدید، چه شکلی میتوانست داشته باشد؟
- در بسیاری از موارد مانند آنچه در تصویر می بینید، لازم است تصویری از مسیر حرکتمان را ترسیم کنیم. شما هم طرح فوری مسیر خانه تا مدرسه را برای دوستتان رسم کنید.

- در شکل زیر چه میبینید؟

- اگر بدانید که این تصویر به یک جسم هندسی مربوط است که از بالا به آن نگاه شده است، چه جسم هندسی را تصور میکنید؟
در تمام حالتهای بالا شما در واقع از تفکر تجسمی خود استفاده کردهاید.
عکاسها، نقاشها، هنرمندان و بسیاری از انسانها معمولاً میتوانند متفاوت از سایرین به اطراف خود نگاه کنند. حتماً شما هم تصاویری مشابه تصاویر زیر دیدهاید.
|
|
|
|
- تصویر زیر چه چیزی را به شما نشان میدهد؟

آیا میتوان ادعا کرد که یکی از این تصاویر نسبت به بقیه کاملتر یا بهتر است؟
آیا میتوان بدون چرخاندن شکل یا تغییر زاویهٔ دید، تمام این تصاویر را دید؟
آیا نمونههایی شبیه به این موضوع را در زندگی واقعی دیدهاید؟

تصویر زیر از نمای بالا، چپ و روبهرو رسم شده است.

کار در کلاس (صفحه 89 کتاب درسی)
1- شکل زیر از نماهای مختلف رسم شده است. مشخص کنید در هر تصویر از کدام جهت به شکل نگاه شده است؟

2- سعی کنید از جهتهای مختلف به هر شکل نگاه کرده و آن نما را رسم کنید.
| نمای روبهرو | نمای بالا | نمای چپ | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3- دو مکعب مستطیل را روی هم قرار دادهایم. ابعاد مکعب مستطیل بالایی از مکعب مستطیل پایینی کمتر است. تصویری از این دو مکعب مستطیل رسم کنید که نمای روبهرو و نمای بالا را نشان دهد.

تمرین (صفحه 90 تا 91 کتاب درسی)
1- نمای روبهرو، چپ و بالای مکعبهای سمت راست در ستون سمت چپ رسم شده است. هر شکل را به نماهای مربوط به آن وصل کنید.

2- در هر شکل، نمای بالا، روبهرو و سمت چپ را رسم کنید.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3- تمام وجههای مکعبی را رنگ آمیزی کردهایم.
- چند مکعب کوچک در این شکل وجود دارد؟ 64
- چند مکعب، رنگ نشده است؟ 8
- چند مکعب، رنگ شده است؟ 56
- چند مکعب، فقط دو وجه رنگ شده دارد؟ 24
- چند مکعب، سه وجه رنگ شده دارد؟ 8

4- روی تمام وجههای مکعبها حرف $A$ نوشته شده است. 8 تا از این مکعبها را به شکل ستونی روی هم میچینیم. چند حرف $A$ دیده میشود؟ 33

5- شکل پایین از چند مکعب کوچک تشکیل شده است؟ 48

حداقل چند تا و حداکثر چند مکعب باید برداشته شود تا نمای بالا به این شکل باشد؟ 15

برش
حتماً تا به حال ناچار شدهاید که برای خوردن برخی میوهها یا مواد غذایی دیگر، آنها را برش بزنید. آیا همهٔ میوهها به یک شکل برش زده میشوند و شکل هندسی یکسانی از برش زدن آنها بهدست میآید؟
|
|
|
|
حال فرض کنید که میخواهیم یک جسم هندسی را برش بزنیم.

فعالیت (صفحه 92 کتاب درسی)
- بعضی از حالتهای برخورد یک صفحه با یک مکعب مستطیل توخالی با قاعدهٔ مربع شکل، در زیر نمایش داده شده است. در هر یک از حالتها سطح مقطع را مشخص کنید.


از راست به چپ مستطیل، مستطیل، مستطیل و مثلث
- سطح مقطع استوانه با صفحههای عمودی، افقی و صفحهٔ مایلی که با قاعدههای استوانه متقاطع نباشد، به چه شکل است؟


از راست به چپ مستطیل، بیضی و دایره
سطح مقطع یک مخروط قائم در برخورد با صفحههای افقی و مایل به چه شکل است؟

- مخروط قائمی را مطابق شکل با صفحهای موازی قاعدهٔ آن برخورد دادهایم. این صفحه مخروط را به دو بخش تقسیم میکند. بخش بالایی به چه شکل است؟ دایره

اگر صفحهای به شکل عمودی مخروط ناقص را قطع کند و آن را به دو نیمه مساوی تقسیم کند، سطح مقطع حاصل چیست؟ ذوزنقه

کار در کلاس (صفحه 93 کتاب درسی)
1- دو استوانه را روی هم قرار دادهایم. اگر صفحهای به شکل عمودی با هر دو این استوانهها برخورد کند، سطح مقطع حاصل به چه شکل خواهد بود؟

2- در شکل زیر نصف یک استوانه داده شده است. سطح مقطع این شکل در برخورد با صفحههای افقی، عمودی و صفحهٔ مایلی که از قاعدهٔ استوانه عبور نکند به چه شکل است؟

3- سطح مقطع حاصل از برخورد یک صفحه با یک کره به چه شکل است؟ در چه صورت این سطح مقطع بیشترین مساحت ممکن را خواهد داشت؟
دایره؛ در صورتی که صفحه قاطع از مرکز کره بگذرد سطح مقطع، بیشترین مساحت ممکن را دارد.

تمرین (صفحه 93 کتاب درسی)
1- فرض کنید منشور زیر، یک قطعهٔ چوبی توپر باشد. این قطعهٔ چوبی را طوری اره میکنیم که از سه نقطهٔ مشخص عبور کند. در هر حالت مشخص کنید سطح مقطع به چه شکل است و منشور به چه شکلهای فضایی تجزیه میشود؟

الف) $M$، $N$ و $P$ وسط پارهخطهای $BE$، $CF$ و $AD$
سطح مقطع مثلث است و منشور به دو منشور مثلث تجزیه میشود.
ب) $C$، $D$ و $E$
سطح مقطع مثلث است و منشور به دو هرم تجزیه میشود. یک هرم مثلثی و یک هرم با قاعده مستطیل
ج) $C$، $F$ و $Q$ (وسط پارهخط $AB$)
سطح مقطع مستطیل است و منشور به دو منشور مثلثی تجزیه میشود.
2- قاعدهٔ هرمی، مستطیل $ABCD$ است. رأس این هرم را $O$ نامیدهایم. سطح مقطع حاصل از برخورد صفحهٔ $P$ را با این هرم در حالت مشخص کنید.
الف) صفحهٔ $P$ بر ارتفاع هرم عمود باشد. مستطیل
ب) صفحهٔ $P$ از $O$ بگذرد و بر قاعدهٔ هرم عمود باشد. مثلث (متساویالساقین)
ج) صفحهٔ $P$ از $O$ نگذرد؛ ولی بر قاعدهٔ هرم عمود باشد. ذوزنقه (متساویالساقین)

3- صفحهٔ $P$ کرهای به مرکز $O$ و شعاع 5 سانتیمتر را قطع کرده است.
اگر فاصلهٔ نقطهٔ $O$ از صفحه 3 سانتیمتر باشد، مساحت این سطح مقطع چقدر است؟
|
|
|
شعاع دایره سطح مقطع $25 = 9 + {r^2} \to {r^2} = 16 \to r = 4$
مساحت سطح مقطع $S = 16\pi $
4- دو کره با شعاعهای $r$ و $r'$ یکدیگر را قطع کردهاند. نقاط مشترک واقع بر روی هر دو کره روی چه شکلی قرار دارند؟ دایره
اگر همهٔ این نقاط را به مرکز یکی از دو کره وصل کنیم، چه شکلی به دست میآید؟ مخروط
دوران حول محور

از دوران دادن شکلهای متفاوت هندسی، حول یک محور میتوان جسمهای هندسی مختلفی را تصور کرد.
|
|
|
- فرض کنید دو پاره خط برهم عمودند و یکی را حول دیگری دوران دادهایم. چه شکل هندسیای ساخته میشود؟ استوانه

- دایرهای به شعاع $r$ را حول یکی از قطرهای آن دوران دادهایم. شکل حاصل چیست؟ کره

- یک نیم دایره را حول قطر دوران میدهیم. شکل حاصل چه خواهد بود؟ کره

- اگر همین نیم دایره را حول شعاع عمود بر قطر داده شده دوران دهیم، چه شکلی ساخته میشود؟ نیمکره

- اگر ربع یک دایره را حول شعاع مشخص شده دوران دهیم، شکل حاصل چه خواهد بود؟ نیمکره

- دو پارهخط موازی را در نظر بگیرید. اگر یکی از خطوط را حول دیگری دوران دهیم، چه جسم هندسیای ساخته میشود؟ استوانه

- اگر یک مستطیل را حول طول یا عرض آن دوران دهیم، چطور؟ استوانه

- اگر مستطیل را مطابق شکل، حول محور داده شده دوران دهیم، شکل حاصل چه خواهد بود؟ استوانه

تمرین (صفحه 96 کتاب درسی)
1- دو پارهخط متقاطع را مطابق شکل درنظر بگیرید. اگر یکی از پارهخط ها را حول دیگری دوران دهیم، چه جسم هندسیای ساخته میشود؟
جسم حاصل دو مخروط است که از رأس به هم چسبیدهاند.

2- در هر مورد مشخص کنید شکل حاصل از دوران چه خواهد بود؟ تصویر مناسبی رسم کنید.
الف) دوران یک مثلث متساویالساقین حول ارتفاع آن: حول ارتفاع وارد بر قاعده تشکیل یک مخروط میدهد. (منظور ارتفاع وارد بر قاعده مثلث است)

ب) دوران یک مثلث قائمالزاویه حول یک ضلع زاویهٔ قائمه: مخروط

پ) دوران یک ذوزنقهٔ قائمالزاویه حول ضلع عمود بر قاعدهها: مخروط ناقص

ت) دوران یک مثلث متساویالساقین حول قاعدهٔ آن: دو مخروط یکسان که از قاعده به هم چسبیدهاند.

3- مربعی به ضلع $a$ را حول محور $d$ دوران دادهایم. شکل حاصل را توصیف کنید.
شکل حاصل از این دوران یک استوانه به شعاع $a + l$ است که در داخل آن استوانهای به شعاع یا قاعده $l$ خالی است.

4- شکل زیر را در نظر بگیرید. این شکل از دوران کدام شکل هندسی حول یک محور ساخته میشود؟ تصویر مناسبی برای آن رسم کنید.
دایره - بیضی
|
|
|































