請輸入圓錐台(像水桶那樣,上下是平行的圓、側面收窄的立體)的上圓半徑、下圓半徑和高。會顯示體積,以及換成公升(L)的結果。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入上圓半徑、下圓半徑和高這 3 個值,就能當場求出圓錐台(像水桶或布丁杯的形狀)的體積
- 同時顯示體積換成公升(L)的結果(用 cm 輸入時、用 m 輸入時)
- 計算出的圓錐台,也能用滑鼠拖曳旋轉的 3D 圖確認
- 其中一個半徑輸入 0 就是圓錐,上下輸入相同半徑就是圓柱,也能直接用來計算它們的體積
- 淺顯易懂的公式解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 的公式,也都整理在這個頁面
這個計算有什麼用?
水桶大多是上寬下窄的圓錐台。上緣半徑 15 cm、底部半徑 10 cm、深 25 cm 的水桶,體積約 12435 cm³,換成公升約 12.4 L。
標示「12 L」的水桶,實際量尺寸後算出來大致就是這樣。打掃或澆水時估算「舀幾次是幾公升」,或想知道沒有標示的容器大概的容量時,都能直接用這個計算(實際的容器不會裝到全滿,可用的量估得比計算值少一點會比較保險)。
花盆也是典型的圓錐台。上半徑 12 cm、底部半徑 8 cm、高 20 cm 的花盆,體積約 6367 cm³ =約 6.4 L。市售的培養土多半以公升為單位分裝販售,配合花盆的數量,購買前就能算出「要買幾包」。
土不會裝到盆緣全滿(要留澆水的空間),所以實際用量以計算值的 8~9 成為參考。
紙杯是上面比較寬的圓錐台。上半徑 3.6 cm、底部半徑 2.3 cm、高 8 cm 的杯子,體積約 222 cm³(=約 222 mL)。飲料只會倒到杯緣以下,所以像「滿杯 222 mL、建議容量 205 mL」這樣,這個公式就是容器容量設計和標示的依據。
布丁杯、優格杯、量杯等圓錐台形食品容器的容量,都是這樣計算的。
卡車運來的砂或碎石堆,幾乎會堆成圓錐(=上半徑為 0 的圓錐台)的形狀。底部半徑 2 m、高 1.5 m 的砂堆,體積約 6.3 m³。
工程或造景時,會由這個估算判斷「相當於幾車砂石車」「購買量夠不夠」。實際的砂堆不是漂亮的圓錐,所以只當作概算使用。
工廠裡儲存粉料或穀物、再從下方一點一點送出的「料斗」,下半部是倒過來的圓錐台。上半徑 1 m、下半徑 0.2 m、高 1.2 m 的部分,容量約 1.56 m³(約 1560 L)。
設備設計時,會用這個公式算出能儲存的量,決定儲槽大小和補料頻率。筒倉、漏斗、排水井等,圓錐台在工業設備中隨處可見。
公式與圖示
符號與用語解說
符號
| \(r\) | 小寫 r | 上圓(上底面)的半徑,取自英文 radius(半徑)的字首。本頁中不一定是比較小的那一面,而是表示「上面」的半徑。 |
| \(R\) | 大寫 R | 下圓(底面)的半徑。為了和上半徑 \(r\) 區分,用大寫字母表示。 |
| \(h\) | h | 圓錐台的高,取自英文 height(高度)的字首。是上圓到下圓的垂直距離,不是傾斜側面的長度。 |
| \(\pi\) | pi | 圓周率。表示圓周長是直徑幾倍的數,是 \(3.14159265\ldots\) 無限延續下去的小數。國小數學用 3.14 計算。 |
| \(r^2\) | r 的平方 | 同一個數 \(r\) 乘 2 次的值(\(r \times r\))。右上角的小 2 是指數,意思是「乘 2 次」。 |
| \(V\) | V | 常用來表示體積的符號,取自英文 volume(體積)的字首。 |
| \(\mathrm{cm^3}\) | 立方公分 | 體積的單位。邊長 1 cm 的正方體的體積是 1 cm³,讀作「立方公分」。 |
| \(\mathrm{L}\) | 公升 | 表示水等的量(容積)時常用的體積單位,且 \(1\,\mathrm{L} = 1000\,\mathrm{cm^3}\)、\(1\,\mathrm{m^3} = 1000\,\mathrm{L}\)。 |
用語
| 圓錐台 | 用平行於底面的平面切開圓錐,去掉有頂點那一側的立體。上下是大小不同的平行圓,側面收窄。水桶、花盆、紙杯、布丁等,是生活中非常常見的形狀。 |
| 圓錐 | 底面是圓,從底面朝一個頂點變尖的立體,就是霜淇淋甜筒的形狀。它是圓錐台的原形。 |
| 底面 | 立體底部的面。圓錐台的底面指下面的圓(上面的圓叫「上底面」)。 |
| 體積 | 用數表示立體占有空間的大小,以「有幾個邊長 1 cm 的正方體(1 cm³)」來測量。 |
| 相似 | 形狀相同、只有大小不同的關係。第 2 個公式求「大圓錐的高」時,會用到半徑的比和高的比相等。 |
| 錐體 | 圓錐、角錐這類從底面朝頂點變尖的立體的總稱。錐體的體積都會出現「底面積 × 高 ÷ 3」的「÷ 3」,圓錐台公式的「÷ 3」也是從這裡來的。 |
建議先了解的基礎知識
為了讓您「理解意義」地使用本頁的計算,這裡整理了事先了解會更好懂的基礎知識。
| 圓面積與圓周率(國小高年級,10~12 歲) |
|
| 體積的意義與單位(國小四~五年級,9~11 歲) |
|
| 乘方與指數(國中七年級,12~13 歲) |
|
| 圓柱與圓錐的體積(圓柱是國小高年級;錐體體積國中課程不要求) |
|
| 相似形(國中九年級,14~15 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 上圓半徑 r | 15 |
| 下圓半徑 R | 10 |
| 高 h | 25 |
| 圓錐台的體積 | =(B1^2+B1*B2+B2^2)*PI()*B3/3 |
| 大圓錐的底面半徑 | 2 |
| 大圓錐的高 | 6 |
| 小圓錐的底面半徑 | 1 |
| 小圓錐的高 | 3 |
| 大圓錐的體積 | =B1^2*PI()*B2/3 |
| 小圓錐的體積 | =B3^2*PI()*B4/3 |
| 圓錐台的體積 | =B5-B6 |
| 以 cm³ 表示的體積 | 12435.47 |
| 以 L 表示的體積 | =B1/1000 |
公式裡的「B1」「B2」意思是「使用該儲存格裡的數值」,「*」是乘號,「/」是除號,「^2」是平方,「PI()」是表示圓周率(3.14159…)的 Excel 函數。
例如第一個表格的 B4 會顯示約 12435.47(因為用 cm 輸入,所以是 cm³)。第二個表格的 B7 約 21.99,第三個表格的 B2 約 12.44。只要把輸入欄的數值改成您自己的長度即可使用。
用 Google 試算表計算的方法
| 上圓半徑 r | 15 |
| 下圓半徑 R | 10 |
| 高 h | 25 |
| 圓錐台的體積 | =(B1^2+B1*B2+B2^2)*PI()*B3/3 |
| 大圓錐的底面半徑 | 2 |
| 大圓錐的高 | 6 |
| 小圓錐的底面半徑 | 1 |
| 小圓錐的高 | 3 |
| 大圓錐的體積 | =B1^2*PI()*B2/3 |
| 小圓錐的體積 | =B3^2*PI()*B4/3 |
| 圓錐台的體積 | =B5-B6 |
| 以 cm³ 表示的體積 | 12435.47 |
| 以 L 表示的體積 | =B1/1000 |
用 Python 計算的方法
import math
radius_top = 15 # 上圓(上底面)的半徑
radius_bottom = 10 # 下圓(底面)的半徑
height = 25 # 高(和半徑用相同的單位)
volume = (radius_top**2 + radius_top*radius_bottom + radius_bottom**2) * math.pi * height / 3
liter = volume / 1000 # 用 cm 輸入時,換成 L(公升)的體積
print(f"圓錐台的體積:{volume} cm3")
print(f"換成公升:{liter} L")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
V = (1/3)πh(r² + rR + R²)
V = \frac{1}{3}\pi h \left( r^{2} + rR + R^{2} \right)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>V</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac>
<mi>π</mi>
<mi>h</mi>
<mo>(</mo>
<msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<mi>r</mi>
<mi>R</mi>
<mo>+</mo>
<msup><mi>R</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>)</mo>
</mrow>
</math>
V = (1/3) pi h (r^2 + r R + R^2)
Pi*h*(r^2 + r*R + R^2)/3
V := Pi*h*(r^2 + r*R + R^2)/3;
V = pi*h*(r^2 + r*R + R^2)/3;
V = (1/3)πh(r^2 + rR + R^2)
V = V₁ − V₂
V = V_{1} - V_{2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>V</mi>
<mo>=</mo>
<msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub>
<mo>−</mo>
<msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub>
</mrow>
</math>
V = V_1 - V_2
v1 - v2
V := V1 - V2;
V = V1 - V2;
V = V_1 - V_2
V[L] = V[cm³] ÷ 1000
V_{\mathrm{L}} = V_{\mathrm{cm^3}} \div 1000
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>V</mi><mi mathvariant="normal">L</mi></msub>
<mo>=</mo>
<msub><mi>V</mi><mrow><msup><mi mathvariant="normal">cm</mi><mn>3</mn></msup></mrow></msub>
<mo>÷</mo>
<mn>1000</mn>
</mrow>
</math>
V_(L) = V_(cm^3) -: 1000
vCm3/1000
vL := vCm3/1000;
v_l = v_cm3/1000;
V(L) = V(cm³)/1000
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是數學的計算助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行以下計算,並且只根據執行結果的數值回答(不要用心算或推測回答)。 有一個上圓半徑 15 cm、下圓半徑 10 cm、高 25 cm 的圓錐台(像水桶的形狀)。 請分別求出: 1. 這個圓錐台的體積是多少 cm³(使用公式 V = (1/3)πh(r² + rR + R²)) 2. 這個體積換成公升(L)是多少 請列出使用的公式和執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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