Schichten mal Höhe

Layers times height

Mathematik Klasse 6 18 Aufgaben
GeometrieVolumenQuader

Ein Quader besteht aus Schichten: In der untersten liegen so viele Würfel wie Länge mal Breite, die Höhe zählt die Schichten, und das Volumen ist V = l · b · h. Beim Würfel sind alle Kanten gleich, also V = a · a · a = a³. Aus cm · cm · cm wird cm³. Räumt aus, die Kanten zu addieren (l + b + h), die Höhe zu vergessen (l · b) und a³ mit 3 · a zu verwechseln; das Schichten-Denken geht auf die Strukturierung von Würfelanordnungen zurück (Battista und Clements 1996). Bereitet das flexible Anwenden der Formel und das Umrechnen der Volumeneinheiten vor.

Grundschicht

Statt jeden Würfel einzeln zu zählen, ordnen wir sie. Auf dem Boden eines Quaders liegt eine Schicht aus Reihen: Der Quader ist l = 4 Würfel lang und b = 3 Würfel breit, es liegen also 3 Reihen zu je 4 Würfeln auf dem Boden. Das sind 4 · 3 = 12 Würfel, genau wie bei „Reihen mal Spalten“ beim Rechteck. Die Summe 4 + 3 = 7 zählte nur die Würfel längs zweier Kanten: Die Reihen dazwischen würden fehlen.

Verändere Länge und Breite und beobachte, wie viele Würfel in die Schicht passen.

Schicht für Schicht

Die Zahl der Schichten ist die Höhe h, gemessen in Einheitswürfeln. Jede Schicht hat 12 Würfel: Bei h = 2 sind es 12 + 12 = 24 Würfel, bei h = 5 sind es 5 · 12 = 60. Wir zählen also Schichten statt Würfel: Volumen = Würfel je Schicht mal Zahl der Schichten. Jede Schicht mehr bringt dieselben 12 Würfel dazu, ob der Quader schon 2 oder schon 4 Schichten hoch ist.

Stapele Schicht auf Schicht mit dem Regler und lies das Volumen ab.

Quaderformel

Daraus wird die Formel für den Quader:

Alle drei Kanten müssen in derselben Einheit stehen. Aus cm · cm · cm wird cm³: 4 cm · 3 cm · 2 cm = 24 cm³. Beim Würfel sind die drei Kanten gleich lang, also gilt V = a · a · a = a³, nicht 3 · a: Bei a = 3 cm ist V = 27 cm³. Der Boden des Quaders hat den Flächeninhalt l · b, das ist seine Grundfläche G. Damit gilt auch V = G · h, Grundfläche mal Höhe.

Verändere Länge, Breite und Höhe. Wie hängt das Volumen von den drei Kanten ab?
Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Der Quader besteht aus Einheitswürfeln (je 1 cm³). Wie viele Würfel liegen in seiner untersten Schicht?

  • ● 15
  • ○ 8
  • ○ 30
In der untersten Schicht liegen 3 Reihen zu je 5 Würfeln: 5 · 3 = 15. Die 8 wäre 5 + 3, die 30 zählt beide Schichten.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Ein Quader ist 6 Würfel lang und 4 Würfel breit. In seiner untersten Schicht liegen 10 Würfel.

✓ Falsch
Nicht die Kanten addieren, sondern die Reihen zählen: 4 Reihen zu je 6 Würfeln sind 6 · 4 = 24 Würfel. 10 = 6 + 4 ist ein typischer Fehler.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Die unterste Schicht eines Quaders hat 12 Würfel, der Quader ist 4 Schichten hoch. Wie viele Würfel hat er?

  • ● 48
  • ○ 16
  • ○ 12
Jede der 4 Schichten hat 12 Würfel: 4 · 12 = 48. Die 16 addiert 12 + 4, die 12 zählt nur eine Schicht.
Wahr / Falsch #4 15s ▶ Testen

Ein Quader hat in jeder Schicht 10 Würfel. Kommt eine Schicht dazu, kommen 10 Würfel dazu.

✓ Wahr
Jede Schicht ist eine Scheibe aus 10 Würfeln. Eine Schicht mehr bedeutet 10 Würfel mehr, also 10 cm³ mehr Volumen.
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Ein Quader ist 6 cm lang, 3 cm breit und 2 cm hoch. Welche Rechnung gibt sein Volumen?

  • ● 6 · 3 · 2
  • ○ 6 + 3 + 2
  • ○ 6 · 3
Das Volumen ist Länge mal Breite mal Höhe: 6 · 3 · 2 = 36 cm³. Die Summe 6 + 3 + 2 = 11 mischt die Kanten falsch zusammen, 6 · 3 = 18 vergisst die Höhe.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Welches Volumen hat der Quader?

  • ● 40 cm³
  • ○ 11 cm³
  • ○ 20 cm³
V = 5 cm · 2 cm · 4 cm = 40 cm³. Die 11 addiert die Kanten (5 + 2 + 4), die 20 multipliziert nur zwei Kanten (5 · 4).
Wahr / Falsch #7 15s ▶ Testen

Ein Quader mit 4 cm Länge, 3 cm Breite und 5 cm Höhe hat das Volumen 60 cm³.

✓ Wahr
V = 4 cm · 3 cm · 5 cm = 12 cm² · 5 cm = 60 cm³.
Multiple Choice #8 20s ▶ Testen

Ein Würfel hat die Kante 4 cm. Welche Rechnung gibt sein Volumen?

  • ● 4 · 4 · 4
  • ○ 3 · 4
  • ○ 4 · 4
Beim Würfel sind Länge, Breite und Höhe gleich: V = 4 · 4 · 4 = 64 cm³. Die 3 · 4 = 12 verwechselt a³ mit 3a, die 4 · 4 = 16 ist nur die Grundfläche.
Wahr / Falsch #9 15s ▶ Testen

Ein Würfel mit der Kante 3 cm hat das Volumen 9 cm³.

✓ Falsch
V = 3 · 3 · 3 = 27 cm³. Die 9 ist nur eine Schicht (3 · 3).
Mittel
Zahleneingabe #1 25s ▶ Testen

Die Schicht besteht aus Einheitswürfeln (Gitterlinien). Wie viele Würfel liegen in ihr?

✓ Antwort: 21
3 Reihen zu je 7 Würfeln: 7 · 3 = 21.
Zahleneingabe #2 25s ▶ Testen

Jede Schicht des Quaders hat 15 Würfel, der Quader hat 4 Schichten. Wie viele Würfel sind es?

✓ Antwort: 60
4 Schichten zu je 15 Würfeln: 4 · 15 = 60.
Zahleneingabe #3 25s ▶ Testen

Ein Quader ist 8 cm lang, 5 cm breit und 3 cm hoch. Berechne sein Volumen in cm³.

✓ Antwort: 120
V = 8 · 5 · 3 = 40 · 3 = 120, also 120 cm³.
Zahleneingabe #4 25s ▶ Testen

Ein Würfel hat die Kante 5 cm. Berechne sein Volumen in cm³.

✓ Antwort: 125
V = 5 · 5 · 5 = 25 · 5 = 125, also 125 cm³.
Schwer
Zahleneingabe #1 35s ▶ Testen

Eine Kiste ist innen 8 dm lang und 5 dm breit. Wie viele Würfel zu je 1 dm³ passen in die unterste Schicht?

✓ Antwort: 40
Auf dem Boden liegen 5 Reihen zu je 8 Würfeln: 8 · 5 = 40.
Zahleneingabe #2 35s ▶ Testen

Der Quader besteht aus Einheitswürfeln (je 1 cm³). Wie groß ist sein Volumen in cm³?

✓ Antwort: 24
Die unterste Schicht hat 3 · 2 = 6 Würfel. Es gibt 4 Schichten: 4 · 6 = 24 Würfel, also 24 cm³.
Zahleneingabe #3 35s ▶ Testen

Ein Sandkasten ist 3 m lang, 2 m breit und 0,5 m tief. Wie viel Sand (in m³) passt hinein?

✓ Antwort: 3
V = 3 m · 2 m · 0,5 m = 6 m² · 0,5 m = 3 m³.
Zahleneingabe #4 35s ▶ Testen

Eine würfelförmige Kiste hat die Kante 2 m. Wie viel m³ fasst sie?

✓ Antwort: 8
V = 2 · 2 · 2 = 8, also 8 m³.
KI-bewertete Rechnung #5 240s ▶ Testen

Ein Quader ist 5 cm lang, 3 cm breit und 4 cm hoch. Skizziere die unterste Schicht aus Einheitswürfeln, bestimme, wie viele Würfel darin liegen und wie viele Schichten es gibt, und berechne daraus das Volumen. Zeige, dass dasselbe herauskommt wie mit der Formel V = l · b · h. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Skizze der untersten Schicht mit 3 Reihen zu je 5 Würfeln: 5 · 3 = 15 Würfel je Schicht. Die Höhe 4 cm sind 4 Schichten, also 4 · 15 = 60 Würfel und 60 cm³. Mit der Formel: V = 5 cm · 3 cm · 4 cm = 60 cm³, dasselbe Ergebnis.
Die unterste Schicht hat 5 · 3 = 15 Würfel, es gibt 4 Schichten: 15 · 4 = 60 Würfel = 60 cm³. Die Formel liefert 5 · 3 · 4 = 60 cm³.