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算数さんすう 5年生ねんせい

立体りったい体積たいせき

最終さいしゅう確認かくにん:

この しょうまなぶこと

4 ねんせいでは、直方体ちょくほうたい立方体りっぽうたいへんめん関係かんけい見取図みとりず展開図てんかいずまなびました。この しょうでは、さらに 仲間なかまやして 角柱かくちゅう円柱えんちゅうげます。そして、立体りったいの「かさ」を 数字すうじあらわ体積たいせき計算けいさんすすみます。

この しょうが おわる ころには、つぎの ことが できるように なって います。

  • 角柱かくちゅう円柱えんちゅう名前なまえと、その 底面ていめん側面そくめん高さたかさえる
  • 三角柱さんかくちゅうよん角柱かくちゅう角柱かくちゅう六角ろっかくはしら… の ちょうてんへんめんかずかぞえられる
  • 円柱えんちゅう見取図みとりず展開図てんかいずを かける
  • 体積たいせき意味いみ1 cm³ が なにこ 分)が かる
  • 直方体ちょくほうたい体積たいせきたて × よこ × たか立方体りっぽうたい体積たいせき1 へん × 1 へん × 1 へん使つかえる
  • 立方センチメートルりっぽうせんちめーとる(cm³)立方メートルりっぽうめーとる(m³)L(リットル)関係かんけいえる
  • 複合ふくごう立体りったい体積たいせき を、けて おおきいから もとめられる

ポイント:立体りったいしょうでは 面積めんせきと まったく おなかんがかた使つかえます。面積めんせきは「1 cm² の 正方形せいほうけいなにぶん」。体積たいせき「1 cm³ の 立方体りっぽうたいなにぶん次元じげんが 1 つ える だけ です。

1. 4 ねんせいまなんだ 立体りったい(おさらい)

直方体ちょくほうたい立方体りっぽうたい

  • 直方体ちょくほうたい:6 つの めんが ぜんぶ 長方形ちょうほうけい正方形せいほうけい を ふくむ)。かいめんおなかたちおなおおきさ
  • 立方体りっぽうたい:6 つの めんが ぜんぶ おな正方形せいほうけい。サイコロの 形
色とりどりの6面サイコロ
サイコロは 立方体りっぽうたい身近みぢかな れい。 6 つの めん が すべて おなおおきさ の 正方形せいほうけい
   直方体:                  立方体:

      ┌──────┐                 ┌────┐
     ╱      ╱│                ╱    ╱│
    ╱      ╱ │               ╱    ╱ │
   ┌──────┐  │              ┌────┐  │
   │      │  │              │    │  │
   │      │  ╱              │    │  ╱
   │      │ ╱               │    │ ╱
   └──────┘                  └────┘

どちらも 6 めん・12 へん・8 ちょうてん

見取図みとりず展開図てんかいず

  • 見取図みとりず立体りったいななめから た ように かいた えない へん点線てんせん
  • 展開図てんかいず立体りったいめんを、つながった かたちたいらに ひろげて かいた 図
   立方体の 展開図(十字型):

          ┌────┐
          │    │
          │    │
      ┌────┼────┼────┬────┐
      │    │    │    │    │
      │    │    │    │    │
      └────┼────┼────┴────┘
          │    │
          │    │
          └────┘

これらは 5 年生ねんせいあたらしい 立体りったい でも おなじように 使つかいます。

2. 角柱かくちゅう円柱えんちゅう

角柱かくちゅう

角柱かくちゅう(かくちゅう)とは、上下じょうげおなかたち多角形たかくけいが あり、側面そくめんが ぜんぶ 長方形ちょうほうけい(または 正方形せいほうけい立体りったい です。

上下じょうげおなかたちめん底面ていめん(ていめん)、よこを とりかこ長方形ちょうほうけいめん側面そくめん(そくめん)と いいます。

   三角柱:               四角柱:               五角柱:

        ▲                 ┌────┐              ⬠
       ╱│╲               ╱    ╱│             ╱ │╲
      ╱ │ ╲             ╱    ╱ │            ╱  │ ╲
     ▲──┼──▲          ┌────┐  │           ⬠───┼───⬠
     │  │  │           │    │  │           │   │   │
     │  ▼  │           │    │  ╱           │   ▼   │
     │ ╱ ╲ │           │    │ ╱            │ ╱   ╲ │
     ▼─────▼           └────┘              ⬠──────⬠

底面ていめんの 形角柱かくちゅう名前なまえまります。

底面ていめんかたち名前なまえ側面そくめんちょうてんへんめん
三角形さんかくけい三角柱さんかくちゅう長方形ちょうほうけい 3 つ695
四角形しかくけいよん角柱かくちゅう長方形ちょうほうけい 4 つ8126
五角形ごかくけい角柱かくちゅう長方形ちょうほうけい 5 つ10157
六角形ろっかっけい六角ろっかく長方形ちょうほうけい 6 つ12188

ポイント: 底面ていめんn 角形かくがた角柱かくちゅうでは、ちょうてん = 2n、へん = 3n、めん = n + 2。これは まる暗記あんき しなくて よくて、うえめんしためんちょうてんおなかず ずつ」「n ほんたてへん上下じょうげの n 角形かくがたへん × 2」「上下じょうげ 2 めん側面そくめん n まいかんがえれば 自分じぶんせます。

直方体ちょくほうたい立方体りっぽうたいよん角柱かくちゅう仲間なかまです。底面ていめん長方形ちょうほうけい(または 正方形せいほうけい)で、側面そくめん長方形ちょうほうけい だから です。

円柱えんちゅう

円柱えんちゅう(えんちゅう)とは、上下じょうげおなおおきさの えんが あり、側面そくめんまるまった 長方形ちょうほうけい立体りったい です。底面ていめんかたちなのが とくちょう。

   円柱:

      ╭──────╮
      │      │       ← 上の 底面(円)
      ╰──────╯
      │      │
      │      │       ← 側面
      │      │
      ╭──────╮
      │      │       ← 下の 底面(円)
      ╰──────╯

円柱えんちゅうには ちょうてんも、まっすぐな へんも ありません。ただし 上下じょうげえんの ふちと、1 ほんたかさの 直線ちょくせんを「へん」と ぶ こと も あります。

高さたかさ

角柱かくちゅうでも 円柱えんちゅうでも、高さたかさは「2 つの 底面ていめんの あいだの 垂直すいちょくながさ」です。側面そくめん長方形ちょうほうけいの 1 へんながさ と おなじ に なります。

      ┌────┐
      │    │  ↑
      │    │  │
      │    │  │ 高さ
      │    │  │
      │    │  ↓
      └────┘

3. 角柱かくちゅう円柱えんちゅう展開図てんかいず

よん角柱かくちゅう展開図てんかいず

4 ねんせいまなんだ 直方体ちょくほうたい展開図てんかいずおなかんがかた です。

   ┌────┐
   │上底面│
   ├────┼────┬────┬────┐
   │側面1│側面2│側面3│側面4│
   ├────┼────┴────┴────┘
   │下底面│
   └────┘

上下じょうげ底面ていめん四角形しかくけいよこいちれつ側面そくめん長方形ちょうほうけいが 4 つ ならびます。側面そくめんよこながさを ぜんぶ すと、底面ていめんまわりの ながさ(あまねひとしく なります。

三角柱さんかくちゅう展開図てんかいず

   ▲
   │底面│
   ├──────────────────┐
   │ 側面1 │ 側面2 │ 側面3 │
   ├──────────────────┘
   │底面│
   ▼

底面ていめん三角形さんかくけい側面そくめん長方形ちょうほうけい 3 つ です。

円柱えんちゅう展開図てんかいず

ここが 5 年生ねんせいあたらしい ところ です。円柱えんちゅう側面そくめんを はさみで ひらいて ひろげると、長方形ちょうほうけいに なります。

   ●         ●
   │ 底面(円) │
   ╰─────╯
   ┌──────────────┐
   │              │
   │    側面      │  高さ
   │   (長方形) │
   │              │
   └──────────────┘
   ╭─────╮
   │ 底面(円) │
   ●         ●

ここが 大切たいせつ発見はっけん:

  • 側面そくめん長方形ちょうほうけいたて円柱えんちゅう高さたかさ
  • 側面そくめん長方形ちょうほうけいよこ底面ていめんえんまわり の ながさ(円周えんしゅう

つまり、側面そくめんの よこ = 直径ちょっけい × 3.14円周えんしゅうりつ)。だい 4 しょうまなんだ 円周えんしゅうりつが ここで 役立やくだちます。

例題れいだい: 底面ていめん直径ちょっけいが 10 cm、高さたかさが 8 cm の 円柱えんちゅう側面そくめんひろげた 長方形ちょうほうけいの たて・よこ の ながさは?

  • たて = たかさ = 8 cm
  • よこ = 直径ちょっけい × 3.14 = 10 × 3.14 = 31.4 cm

ポイント: 円柱えんちゅう側面そくめんは、ひらいて みる と 意外いがいと 「長方形ちょうほうけい」 です。よこの ながさは 円周えんしゅう直径ちょっけい × 3.14 で もとめます。

4. 体積たいせき意味いみ

体積たいせきとは、立体りったい「かさ」= その 立体りったい空間くうかんを どれだけ しめて いるか を あらわかず です。

面積めんせきの ときは 「1 cm² の 正方形せいほうけいなにぶん か」ひろさを あらわしました。体積たいせきおなじ ように、「1 へんが 1 cm の 立方体りっぽうたいなにぶん か」で かさを あらわします。

   1 cm の 立方体(単位 の 大きさ):

        ┌────┐
       ╱    ╱│
      ╱    ╱ │  1 cm
     ┌────┐  │
     │    │  │
     │    │  ╱  1 cm
     │    │ ╱
     └────┘
     1 cm

   この 立方体 1 個 の かさ = 1 cm³

この 1 へん 1 cm の 立方体りっぽうたい 1 こ 分の かさ を 1 立方センチメートルりっぽうせんちめーとる(1 cm³)います。かたは 「いち りっぽう センチメートル」。

つみかさねて かぞえる

直方体ちょくほうたいなかに、1 cm³ の 立方体りっぽうたいなにはいるか、つみかさねて かぞえて みましょう。

   たて 2 cm、よこ 3 cm、高さ 2 cm の 直方体:

      下の 段(1 段 目):        上の 段(2 段 目):
      ┌─┬─┬─┐                   ┌─┬─┬─┐
      │1│2│3│                   │1│2│3│
      ├─┼─┼─┤                   ├─┼─┼─┤
      │4│5│6│                   │4│5│6│
      └─┴─┴─┘                   └─┴─┴─┘

      1 段 = 2 × 3 = 6 こ
      2 段 ある → 6 × 2 = 12 こ

      体積 = 12 cm³

1 だん2 × 3 = 6 こ、それが 2 段なので 6 × 2 = 12 こ。つまり、

2×3×2=12 cm32 \times 3 \times 2 = 12 \text{ cm}^3

これが、つぎの 直方体ちょくほうたい体積たいせき公式こうしきに つながります。

5. 直方体ちょくほうたい立方体りっぽうたい体積たいせき

直方体ちょくほうたい体積たいせき

1 だん の こ かずたて × よこだんかず高さ(cm 単位たんい)。だから、

直方体の 体積=たて×よこ×高さ\text{直方体の 体積} = \text{たて} \times \text{よこ} \times \text{高さ}

例題れいだい 1: たて 4 cm、よこ 5 cm、たかさ 3 cm の 直方体ちょくほうたい体積たいせきは?

4×5×3=60 cm34 \times 5 \times 3 = 60 \text{ cm}^3

立方体りっぽうたい体積たいせき

立方体りっぽうたいたて = よこ = たか。すべて おなながさ(1 へん)なので、

立方体の 体積=1 辺×1 辺×1 辺\text{立方体の 体積} = 1 \text{ 辺} \times 1 \text{ 辺} \times 1 \text{ 辺}

例題れいだい 2: 1 へんが 6 cm の 立方体りっぽうたい体積たいせきは?

6×6×6=216 cm36 \times 6 \times 6 = 216 \text{ cm}^3

底面ていめん面積めんせき × 高さたかさ という 見方みかた

直方体ちょくほうたいを「よん角柱かくちゅう」として ると、たて × よこ底面ていめん長方形ちょうほうけい)の 面積めんせきに なって います。つまり、

直方体の 体積=(たて×よこ)×高さ=底面積×高さ\text{直方体の 体積} = (\text{たて} \times \text{よこ}) \times \text{高さ} = \text{底面積} \times \text{高さ}

この「底面ていめん面積めんせき × 高さたかさ」という かんがかたは、6 ねんせいまな角柱かくちゅう円柱えんちゅう体積たいせき に そのまま つながります。いま直方体ちょくほうたい立方体りっぽうたい公式こうしき を しっかり 使つかえる ように しましょう。

ポイント:長さの 単位たんいそろえる。たてが cm、よこが m、たかさが mm… の ように バラバラ だと 計算けいさん できません。ぜんぶ cm か、ぜんぶ m に そろえて から かけざん します。

6. おおきな 体積たいせき単位たんい立方メートルりっぽうめーとる

1 m³ って どれくらい?

とても おおきな ものの 体積たいせき を cm³ で あらわすと、数字すうじおおきく なりすぎます。そこで、もっと おおきな 単位たんい立方メートルりっぽうめーとる(m³)使つかいます。

1 m³ は、1 へん が 1 m の 立方体りっぽうたい 1 こ 分の かさ。身長しんちょう くらい の おおきな サイコロ を おもかべて ください。

cm³ と m³ の 関係かんけい

1 m = 100 cm なので、1 m³ は どれくらい か 計算けいさん して みましょう。

   1 辺 1 m の 立方体
   = 1 辺 100 cm の 立方体

1 m3=100×100×100=1,000,000 cm31 \text{ m}^3 = 100 \times 100 \times 100 = 1{,}000{,}000 \text{ cm}^3

1 m³ = 1,000,000 cm³(100 まん cm³)。予想よそう より ずっと おおきい ですね。

単位たんいおおきさ
1 cm³1 へん 1 cm の 立方体りっぽうたい
1 m³1 へん 1 m の 立方体りっぽうたい = 1,000,000 cm³

7. L(リットル)と の 関係かんけい

みず や ジュース の かさ を あらわL(リットル)は、2 ねんせいまなんだ 単位たんい です。じつは これも 体積たいせき単位たんい仲間なかま で、cm³ や m³ と 対応たいおう して います。

大事だいじ関係かんけい:

1 L=1,000 cm31 \text{ L} = 1{,}000 \text{ cm}^3

これは、1 へん 10 cm の 立方体りっぽうたい体積たいせき と ちょうど おなおおきさ です。

10×10×10=1,000 cm3=1 L10 \times 10 \times 10 = 1{,}000 \text{ cm}^3 = 1 \text{ L}

さらに、1 kL(キロリットル)は 1 L の 1000 ばい、つまり 1,000,000 cm³。これは 1 m³ と おなです。

1 kL=1,000 L=1,000,000 cm3=1 m31 \text{ kL} = 1{,}000 \text{ L} = 1{,}000{,}000 \text{ cm}^3 = 1 \text{ m}^3

体積たいせき単位たんいかさの 単位たんい
1 cm³1 mL(1 ミリリットル)
1,000 cm³1 L
1 m³1 kL

ポイント: 牛にゅう パック 1 L = 1,000 cm³水 そう 1 m³ = 1 kL = 1,000 L の 2 つは、生活せいかつなかで よく てくる 大事だいじ関係かんけい です。

例題れいだい 3:水そう の なかが、たて 50 cm、よこ 80 cm、たかさ 40 cm。いっぱい に なった とき の みずなに L?

体積たいせき50 × 80 × 40 = 160,000 cm³

L に なおすには 1,000 で わる:

160,000÷1,000=160 L160{,}000 \div 1{,}000 = 160 \text{ L}

8. 複合ふくごう立体りったい体積たいせき

2 つ 以上いじょう直方体ちょくほうたいわさった かたち でも、面積めんせきの ときと おなかんがかたもとめられます。

けて

   L 字型 の 直方体 を 上 から 見た 図:

      ┌────────┐
      │  ①    │          ← ① と ② の 2 つの
      │        │            直方体に 分ける
      ├────┬───┘
      │ ② │
      │    │
      └────┘

   体積 = ① の 体積 + ② の 体積

おおきいから

   中に 穴 が あいた 直方体:

      ┌────────┐
      │        │           ← 大きな 直方体 から
      │  ┌──┐  │             中の 小さな 直方体 を
      │  │  │  │             引く
      │  └──┘  │
      └────────┘

   体積 = 大きい 直方体 − 中の 直方体

例題れいだい 4: L がた直方体ちょくほうたいした部分ぶぶんは たて 6 cm、よこ 10 cm、たかさ 4 cm。うえっぱり は たて 6 cm、よこ 4 cm、たかさ 3 cm。全体ぜんたい体積たいせきは?

  • した直方体ちょくほうたい6 × 10 × 4 = 240 cm³
  • うえ直方体ちょくほうたい6 × 4 × 3 = 72 cm³
  • 合計ごうけい240 + 72 = 312 cm³

やってみよう: たて 20 cm、よこ 30 cm、たかさ 15 cm の 直方体ちょくほうたいなかに、たて 10 cm、よこ 10 cm、たかさ 15 cm の 直方体ちょくほうたいあなが あいて います。のこった 部分ぶぶん体積たいせきなに cm³?

答えこたえ: 20 × 30 × 15 − 10 × 10 × 15 = 9,000 − 1,500 = 7,500 cm³

9. つまずきやすい ポイント

単位たんいが そろって いない

   たて 50 cm、よこ 2 m、高さ 30 cm

この まま 50 × 2 × 30 = 3,000 と する と まちがい。2 m = 200 cm に そろえて、

50×200×30=300,000 cm350 \times 200 \times 30 = 300{,}000 \text{ cm}^3

と します。

② cm³ と m³ を 混同こんどうする

1 m³ は 1,000,000 cm³(100 まん)。「1 m³ = 100 cm³」や「1 m³ = 1,000 cm³」は まちがい です。ながさ(1 m = 100 cm)や 面積めんせき(1 m² = 10,000 cm²)と 混同こんどう し やすい ので 注意ちゅうい

体積たいせき面積めんせき単位たんいりちがえる

面積めんせきcm²・m²体積たいせきcm³・m³答えこたえく とき、上 の ちいさな 数字すうじ指数しすうが ² なのか ³ なのか を しっかり 確認かくにん しましょう。

まとめ

  • 角柱かくちゅう底面ていめん多角形たかくけい側面そくめん長方形ちょうほうけい立体りったい三角柱さんかくちゅうよん角柱かくちゅう角柱かくちゅう…)
  • 円柱えんちゅう底面ていめんえん側面そくめんまるまった 長方形ちょうほうけい立体りったい
  • 直方体ちょくほうたい立方体りっぽうたいよん角柱かくちゅう仲間なかま
  • 角柱かくちゅうちょうてん底面ていめんかく × 2へん底面ていめんへん × 3めん底面ていめんへん + 2
  • 円柱えんちゅう展開図てんかいず は、側面そくめん長方形ちょうほうけい。よこ = 底面ていめん円周えんしゅう = 直径ちょっけい × 3.14
  • 体積たいせき1 cm³ の 立方体りっぽうたいなにぶんあらわ
  • 直方体ちょくほうたい体積たいせきたて × よこ × たか
  • 立方体りっぽうたい体積たいせき1 へん × 1 へん × 1 へん
  • 直方体ちょくほうたい体積たいせき底面ていめん面積めんせき × 高さたかさ(6 ねんせい角柱かくちゅう円柱えんちゅう拡張かくちょう
  • 立方センチメートルりっぽうせんちめーとる(cm³)立方メートルりっぽうめーとる(m³)関係かんけい1 m³ = 1,000,000 cm³
  • L との 関係かんけい1 L = 1,000 cm³1 kL = 1 m³
  • 複合ふくごう立体りったいけて おおきいから もとめる
  • 単位たんいは そろえる(cm なら ぜんぶ cm)。体積たいせき³ 単位たんい

次の しょう: いよいよ 5 年生ねんせい算数さんすう後半こうはんせん割合わりあい百分率ひゃくぶんりつ速さはやさの せかい です。「50 えん品物しなもの が 2 割引わりびき で いくら?」「時速じそく 60 km で 3 時間じかんすすむと なに km?」 といった 生活せいかつ場面ばめん活躍かつやく する かんがかたに つけましょう。

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