1、有一无盖立方体纸箱,若将其沿棱剪成展开图,问有多少种不同形式的展开图?解因总面数是 5,不会出现 5 个面全部排成一行(列)的情形.(1) 当一行(列)面数最多是 4 时,有两种情形(注意对称性) ,如图)(2) 当一行(列)面数最多是 3 时,剩下的两个面位于这一行(列)的同一侧有两种不同情形,如图 15-2(b)(3) 剩下的两个面位于这一行(列)的异侧有三种不同情形,如图(4) 当一行(列)的面数最多是 2 时,仅一种情形,如图所示.总数为 2+2+3+1=8 种,即有 8 种不同的展开形式.探究正方体的展开图将一个正方体的表面沿某些棱剪开,展成一个平面,共有哪些不同的图形呢?要搞清这个
2、问题,最好是动手实践,比如找一些正方体纸盒,沿着棱按不同方式将其剪开(但不要剪断,六个面要通过边连在一起) ,展成平面,再观察、对比一下不同形状的图形有哪些。如果不容易找到足够的正方体纸盒,还可以找一些不太厚、易折叠的正方体纸板,利用逆向思维,先猜测正方体展开图会有哪些不同形状,并将它们画在纸板上,再将周围多余部分剪去,然后沿所画直线直行折叠,看看哪些图形纸板可以折叠成正方体。这种探究方法虽然有点麻烦,但操作简便易行,快速有效。事先可多画一些纸板(六个正方形边与边对齐,任意连接成不同的平面图形) ,经过逐个验证,记录下所有可以折叠成正方体的图形,再将这些图形分类,总结并寻找出其中的规律。那么,
3、沿棱剪开展开一个正方体,究竟有哪些不同的形状呢?如果不考虑由于旋转或翻折等造成相对位置的不同,只从本质上讲,有以下三类共 11 种。一、 “141 型” (共 6 种)特点:这类展开图中,最长的一行(或一列)有 4 个正方形(图 1图 6) 。理解:有 4 个面直线相连,其余 2 个面分别在“直线”两旁,位置任意。二、 “231 型”与“33 型” (共 4 种)特点:这类展开图中,最长的一行(或一列)有 3 个正方形(如图 7图 10) 。理解:在“231 型”中, “3”所在的行(列)必须在中间, “2”、 “1”所在行(列)分属两边(前后不分) ,且“2”与“3”同向, “1”可以放在“
4、3”的任意一个正方形格旁边,这种情况共有 3 种,而“33 型”只有 1 种。三、 “222 型” (只有 1 种)特点:展开图中,最多只有 2 个面直线相连(图 11) 。评注:将上面 11 个图中的任意一个,旋转一定角度或翻过来,看上去都与原图似有不同,但这只是图形放置的位置或方式不同。实际上,它与原图能够完全重合,不能算作一个独立的新图,而从上面 11 个图中任取两个,不论怎样操作(旋转、翻折、平移等) ,它们都不可能完全重合,即彼此是独立的、不同的图形。对于由大小一样的六个正方形通过边对齐相连组成的平面图,如果图中含有“一”字型、 “7”字型、 “田”字型、 “凹”字型,就一定不能折成
5、正方体。概括地说,只要不符合上述“141” 、 “231”和“33” 、 “222”的特点,就不能折成正方体。如图 12,如果将其看作“231”型,那么,无论怎么看, “2”和“3”都不是同向,故不能折成正方体。其实,它属于“123” (或“321” )型。巧记口诀确定正方体表面展开图 6 个相连的正方形组成的平面图形,经折叠能否围城正方体问题,是近年来中考常考题型。同学们在学习这一知识时常感到无从下手,现将确定正方体展开图的方法以口诀的方式总结出来,供大家参考:正方体盒巧展开,六个面儿七刀裁。十四条边布周围,十一类图记分明:四方成线两相卫,六种图形巧组合;跃马失蹄四分开;两两错开一阶梯。对面
6、相隔不相连,识图巧排“7” 、 “凹” 、 “田” 。现将口诀的内涵解释如下:将一个正方体盒的表面沿某些棱剪开,展开成平面图形,需剪 7 刀,故平面展开图中周围有 14 条边长共有十一种展开图:一、四方成线两相卫,六种图形巧组合(1) (2) (3) (4)(5) (6)以上六种展开图可归结为四方连线,即 ,另外两个小方块在四个方块的上下两侧,共六种情况。二、跃马失蹄四分开(1) (2) (3) (4)以上四种情况可归结为五个小方块组成“三二相连”的基本图形(如图) ,另外一个小方块的位置有四种情况,即图中四个小方块中的任意一个,这一图形有点像失蹄的马,故称为“跃马失蹄” 。三、两两错开一阶梯
7、这一种图形是两个小方块一组,两两错开,像阶梯一样,故称“两两错开一阶梯” 。四、对面相隔不相连这是确定展开图的又一种方法,也是确定展开图中的对面的一种方法。如果出现三个相连,则 1 号面与 3 号面是对面,中间隔了一个 2 号面,并且是对面的一定不相连。 五、识图巧排“7” 、 “凹” 、 “田” (1) (2) (3)这里介绍的是一种排除法。如果图中出现象图(1)中的“7”形结构的图形不可能是正方体展开图的,因为图中 1 号面与 3 号面是对面,3 号面又与 5 号面是对面,出现矛盾。如果图中出现象图(2)中的“田”形结构的图形不可能是正方体展开图的,因为同一顶点处不可能出现四个面的。如果图
8、中出现象图(3)中的“凹”形结构的图形不可能是正方体展开图的,因为如果把1 2 3 1 2 345该图形折叠起来将有两个面重合。现举例说明:例 1 (2004 海口市实验区)下面的平面图形中,是正方体的平面展开图的是( )解析:本题可用“识图巧排 7、 田 、 凹 ”来解决。A、D 都有“凹”形结构,B 有“田 ”形结构,故应选 C例 2 (2004 扬州)马小虎准备制作一个封闭的正方体盒子,他先用 5 个大小一样的正方形制成如右图所示的拼接图形(实线部分),经折叠后发现还少一个面,请你在右图中的拼接图形上再接一个正方形,使新拼接成的图形经过折叠后能成为一个封闭的正方体盒子.(注:只需添加一个
9、符合要求的正方形;添加的正方形用阴影表示.) 解析:本题可用“跃马失蹄四分开”来解决。图中具备了三二相连的结构,故本题有四种答案,即小方块的位置有图中 所示的四种情况之一。试一试:1 (2004 浙江金华)下列图形中,不是立方体表面展开图的是( )2 (2004 镇江)如图,有一个正方体纸盒,在它的三个侧面分别画有三角形、正方形和圆,现用一把剪刀沿着它的棱剪开成一个平面图形,则展开图可以是( ) 3 (2004 海南)如图是一个正方体包装盒的表面展开图,若在其中的三个正方形A、B、C 内分别填上适当的数,使得将这个表面展开图沿虚线折成正方体后,相对面上的两数互为相反数,则填在 A、B、C 内的三个数依次是( ) (A)0,2,1(B)0,1,2(C)1,0,2(D)2,0,1(正方体纸盒)(A)(B)(C)(D)(2005 济南中考题)在正方体的表面上画有如图(1)中所示的粗线,图(2)是其展开图的示意图,但只在 A 面上画有粗线,那么将图( 1)中剩余两个面中的粗线画入图(2)中,画法正确的是(如果没有把握,还可以动手试一试)