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测面积:多边形与圆的面积测量与缩放平方律验证

Measure 组的 Area(面积) 工具比长度工具还省事:它不量"组成部件",直接量"整体对象"——多边形点一下出面积,圆点一下出面积。

基本操作

操作:选工具 → 点多边形本体或圆本体。面积读数标注在图形上(或旁边)。

支持的对象:任意多边形(三角形、四边形、凹多边形都行)、圆、椭圆。凹多边形也能正确计算——这是手工计算最头疼的场景,软件毫不含糊。

读数刷新的三种触发

面积标注是从属对象,三种操作都会让读数跳动:

  1. 拖动顶点:形状变,面积变
  2. 缩放变换:整体变大变小,面积按平方律变(下面重点实验)
  3. 旋转/平移:位置变,面积不变——刚性变换保面积

第三条本身就是个教学点:让学生拖动旋转一个三角形,面积读数纹丝不动,"旋转不改变图形大小"不用讲。

重点实验:面积比的平方律

「轴对称与缩放」埋的伏笔在这收尾:

  1. 画多边形,量面积 S₁
  2. Dilate from Point 缩放比例 2,对像再量面积 S₂(缩放工具见同组页)
  3. S₂ / S₁ = 4,不是 2
  4. 改比例 3 重做:比值 9

线性尺寸 ×k,面积 ×k²——公式记忆变成两次实测。更进一步:比例填 1.5 这种非整数,比值 2.25 照样精确,"平方律"与"是不是整数"无关。

对比实验:等周长不等面积

配合长度工具(用法见「测长度」)做经典对比:

  1. 周长 16 的四边形,拖成正方形,量面积(16)
  2. 保持周长 16,拖成扁长条,量面积(小得多)

同样的周长,围出的面积天差地别——这是"周长与面积是两回事"最直接的一课,也是优化问题(固定周长最大面积)的引入实验。

圆的面积顺带验一验

量出圆的面积与周长(方法见「两种画圆方法」),拖动半径看两个读数的增速:周长跟 r 成正比(拖 2 倍远涨 2 倍),面积跟 r² 成正比(涨 4 倍)。同一个拖动实验里体验"一次方与二次方"的差别。

面积测量到此完整。下一页把圆与三角形的关系做成大实验:「外接圆与内切圆实验」。