回転体(放物線による回転体)の体積についての教材

放物線による回転体の体積についての教材の画像。左から、放物線による回転体の模型、円柱(円盤)で4分割した模型、円柱(円盤)で8分割した模型。4分割よりも8分割の方が、回転体の形状に近い。
Type:
3D data
Category:
算数・数学
Author:
金子健(国立特別支援教育総合研究所)
Target:
高校3年
Data description:

高校数学Ⅲで、曲線をx軸の周りに回転させてできる回転体の体積を、積分で求める内容がある。その体積は、軸に対して垂直に立体を4分割、8分割等分割してできる円柱(円盤)(その立体よりもはみ出したり足りなかったりする)の体積を加算すると(円盤による階段状の立体の体積として)近似値が求められ、その極限をとると(積分すると)正確な値が求められる。

この教材は、曲線としては放物線についての教材である。この教材では、cmを単位として、y=1/2*x*xの放物線を、y軸の周りに、yの値を0から8までとした場合に回転させてできる回転体と、それを4分割で近似したもの、8分割で近似したものを作成している。後2者については、各円盤を作成し、その中心に穴(直径5mm強)をあけ、直径5mmの丸棒を通せるようにしている。その丸棒のデータも含んでいる。

3Dプリンターでの造形で、丸棒については、強度を上げるために、内部の充填率を100%にする必要がある。また、丸棒について、サポート材を付ける必要があるが、サポート材の形状は、箱型(薄い板状の箱のような形状)のものではなく、ツリー型(線状で分岐もするもの)でないと、サポート材を付けることができないようである。

画像では、放物線の頂点を上にして示しているが、y軸の周りに回転ということでは、頂点は下となる。

なお、x軸の周りに回転させるとすると、xとyが入れ替わるので、この教材では、放物線の方程式は、y*y=2*x となる。また、x軸の周りに回転とということでは、頂点は左となる。

 

 

License:
CC-BY, NC, SA
Size:
放物線による回転体は、8cm×8cm×8cm。円柱(円盤)の中心の穴の直径は5mm強。丸棒の直径は5mmで、長さ140mm。
3D printer:
Flashforge Adventurer4
Materials:
ABS white

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