课题学习 设计制作长方体形状的包装纸盒

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长方体展开图表面计算动手实践

设计制作长方体形状的包装纸盒

看懂展开图、算清表面积,独立完成包装盒设计

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长方体展开图表面计算动手实践

设计制作长方体形状的包装纸盒

看懂展开图、算清表面积,独立完成包装盒设计

1第 1 页 · 设计制作长方体形状的包装纸盒

生活中的包装盒

拆过一个鞋盒、一个手机盒、一个快递箱吗?它们大小悬殊、材质各异,却有一个共同的特征——都是长方体。

常见长方体包装
鞋盒、手机盒、快递箱、药盒、化妆品盒随处可见
比例决定外观
扁长形、近正方形、细高形——同一家族,不同长相
用途驱动设计
保护产品、便于堆叠运输、吸引消费者——形状服从功能
材料因需而选
瓦楞纸、卡纸、硬纸板——强度和成本各有取舍
仓库里堆叠的箱子对应 →长方体包装的优势

六个平面能严丝合缝堆叠——这是球体、锥形都做不到的

2第 2 页 · 生活中的包装盒

什么是立体图形

前面我们把各种包装盒都看了一遍——手机盒、鞋盒、礼品盒,它们都能实实在在地在桌上占一块地方,还能装东西。这节课,我们就把这些实物共同的几何本质抽象出来。

立体图形
占据空间的几何体,有长、宽、高三个维度
对比平面图形
平面图形只有长宽、是'扁'的;立体图形有'里面'
由面围成
面可为平面(如长方体)或曲面(如球),且必须封闭围合
桌上的快递盒对应 →立体图形

看得见、摸得着、有'里''外'的物体,就是立体图形在现实世界的化身

3第 3 页 · 什么是立体图形

认识长方体

刚才的快递盒、牛奶盒都是立体图形,但形状并不一样。今天只看最常见的一类——长方体:它必须满足什么条件,才能叫这个名字?

6个矩形面
上下、左右、前后三组,每组两个面完全相同
8个顶点
三条棱交汇的点,每条棱正好连2个顶点
12条棱
按方向分3组,每组4条相互平行且等长
搭乐高长方块对应 →长方体的12棱8顶点6面

12根小棒当骨架(棱),8颗珠子是接头(顶点),外面贴6张纸片(面)

4第 4 页 · 认识长方体

长方体的结构要素

从长方体出发,分面、棱、顶点三条线看,每个分支再细分其数量与分组。

图解渲染中…
F16个面两两相等,分成3对相对的面E112条棱按长宽高方向分3组,每组4条平行V1每个顶点处恰好有3条棱相交汇
5第 5 页 · 长方体的结构要素

正方体:特殊的长方体

你刚学过长方体的长、宽、高三条棱,三者一般长短不一。如果有一天它们神奇地变成同一个数,会发生什么?

三度相等
长方体的长、宽、高三个量变成同一个数
六面皆正方形
原本是长方形的6个面,全部变成正方形
骨架未变
仍然是6个面、12条棱、8个顶点
长方体的特例
正方体属于长方体,是满足'三度相等'的那一类
正方形与长方形对应 →正方体与长方体

正方形是长、宽相等的长方形;正方体是长、宽、高相等的长方体

6第 6 页 · 正方体:特殊的长方体

什么是展开图

展开图:将立体图形的表面沿着棱剪开、摊平得到的平面图形

什么是展开图
展开图:将立体图形的表面沿着棱剪开、摊平得到的平面图形
7第 7 页 · 什么是展开图

展开图形成过程

从立体到平面的动态演变图解

展开图形成过程
从立体到平面的动态演变图解
8第 8 页 · 展开图形成过程

正方体的11种展开图

6+1型、4+1+1型、3+3型——正方体展开图的分类

正方体的11种展开图
6+1型、4+1+1型、3+3型——正方体展开图的分类
9第 9 页 · 正方体的11种展开图

正方体11种展开图一览

按面排列方式分,11种展开图归为4类(数字代表每行面数)。

图解渲染中…
B一行4个面,上下各挂1个面C一行3个+一行2个+1个面D三个面呈阶梯形排列E两行各3个面错开排列
10第 10 页 · 正方体11种展开图一览

长方体展开图的规律

上一节我们看了正方体的11种展开图。那普通长方体呢?比如12×8×5的药盒。展开图规律和正方体一样吗,还是有新的「规矩」?这一节来找规律。

相对面不相邻
展开图中相对的两个面,中间至少隔一个其他面,从不直接相邻
三对面,各同尺寸
长×宽、长×高、宽×高三类矩形面,每类恰好出现2次
拼接边长相等
折叠后粘合的两条边长度必须相等,展开图中可用同色或同标记
摊平的手风琴对应 →展开图相对面规律

手风琴两端薄片摊平后被中间风箱隔开,长方体相对两面在展开图中也一定不相邻。

11第 11 页 · 长方体展开图的规律

正方体 vs 长方体展开图

正方体是特殊长方体,但展开图在种类、结构、对称性上差异显著。

正方体展开图
  • 仅有11种基本展开图
  • 6个面形状大小完全相同
  • 由4-6-4三种基本型组合而成
  • 对称性强,多条对称轴全等
长方体展开图
  • 展开图种类远多于11种
  • 6个面分3组,每组大小相同
  • 含2正方面+4长方面,尺寸各异
  • 对称性取决于长宽高比例关系
判断口诀:先验证6个面是否两两相等,全等→正方体;分3组→长方体。
12第 12 页 · 正方体 vs 长方体展开图

平面与立体的相互转化

上一页我们把长方体「摊平」成了展开图。反过来想:如果手边只有一张展开图,能不能把它「折回」成长方体?这两个过程,其实是同一件事的两面。

展开(降维)
立体沿棱剪开后摊平,得到展开图
折叠(升维)
展开图沿折痕重新折起,变回立体
互逆过程
展开后再折叠,能还原成原来的立体
折纸对应 →展开与折叠

方形纸折成纸鹤,拆开又变回方形纸——两个过程方向相反、可来回切换

13第 13 页 · 平面与立体的相互转化

由展开图折叠成立体

把一张平面展开图折成完整的长方体盒子,需要按四步走,每步有它的讲究。

1
识别边
区分折叠边与粘合边,找到可活动的棱
2
确定位置
理清六个面之间的上下、左右、前后关系
3
依次折叠
沿折叠边按顺序折起,避免相互挡道
4
检查验证
核对对边平行、相对面是否相等
14第 14 页 · 由展开图折叠成立体

由立体图形绘制展开图

从立体回到平面,按顺序走完三步,长方体就能变成可折叠的展开图。

1
测量尺寸
用尺子量出长、宽、高三个数据,逐个记在草稿上
2
判断类型
看长宽高是否相等,确定属于哪种长方体展开图排布
3
绘制草图
按选好的排布画6个矩形,标尺寸,剪下来试折验证
15第 15 页 · 由立体图形绘制展开图

包装盒设计要考虑什么

你拆快递或拆手机盒时,什么感觉?有人觉得'刚好'、'结实'、'好看'——这不是偶然,是设计周全的结果。前页学了长方体结构,现在看设计包装盒具体要想哪几件事。

功能需求
先想装什么、怎么用——是保护、展示还是方便运输
尺寸规格
长宽高依产品大小和缓冲预留空间综合确定
结构强度
纸材承重与折叠加固方式决定抗压防变形能力
外观美感
色彩图案文字布局,贴合品牌与目标人群
盖房子对应 →设计包装盒

功能=房间用途,尺寸=面积规划,强度=墙体结构,美感=外观装修

16第 16 页 · 包装盒设计要考虑什么

制作长方体包装盒的流程

把平面展开图变成立体包装盒,五步环环相扣,缺一不可。

1
设计展开图
确定长宽高,在平面上排布六个面,留出粘合面
2
绘制并标注
把展开图准确画在纸板上,标出尺寸、折线和粘合处
3
裁剪
沿外轮廓线把展开图从纸板上剪下来
4
折叠
沿折痕线把各面依次折起,形成立体雏形
5
粘合
在粘合面上涂胶,固定相邻面,纸盒成型
17第 17 页 · 制作长方体包装盒的流程

展开图的绘制要点

绘制展开图要同步处理三件事:标尺寸、选接缝、留粘合边。三条路径汇成最终成品。

图解渲染中…
b2接缝选在看不见的面,如底面或背面c2粘合边宽5-10mm,超出原面一条棱a2每个矩形面都标长与宽,便于核对
18第 18 页 · 展开图的绘制要点

常见错误与避免方法

你有没有做过盒子,最后盖子盖不上、或者合不拢?这往往不是折的问题,而是前期测量和画展开图时埋下的雷。这页我们把最典型的几个坑列出来。

边长测量错误
实物尺寸没量准,或长方体长宽高转成展开图边长时算错
缺少粘合边
六个面画全了却忘画粘合条,盒子折完无法封闭
比例失调
展开图上各边画出的比例与实际长方体不一致,盒子歪扭
公共边不匹配
展开图中相邻两面的公共边长度对不上,折叠后出现裂缝
忽略纸板厚度
没预留纸板占用的空间,盒子内径装不下被包装的物体
量体裁衣做衣服对应 →量物画图做盒子

尺寸是灵魂;都要留缝份(粘合边);量错一步,后面全错

19第 19 页 · 常见错误与避免方法

自测题

点击作答

关于长方体和它的展开图,下列说法正确的是?

20第 20 页 · 自测题

知识点总结

  • 立体与平面可相互转化,展开图是研究立体的桥梁
  • 长方体六面中,相对两面形状大小完全相同
  • 正方体是长、宽、高都相等的长方体
  • 包装设计需兼顾功能、结构与美观
  • 精确测量和比例计算是制作成功的关键
延伸主题:圆柱与圆锥的展开图包装盒的数学建模立体图形在工程中的应用
21第 21 页 · 知识点总结

课后思考

先自己闭眼想一分钟,再点开参考答案对照思路。

1正方体只有6个面,为什么它的展开图'恰好'是11种,而不是更多或更少?

参考答案因为6个面排成一行会被切成长条(违反相对面不相邻原则),排两行或三行又要满足总面数=6。把所有合法排列穷举并去重后,恰好得到11种。

2如果把一个圆柱形的杯子放进长方体包装盒,盒子和杯子之间会产生什么变化?

参考答案杯子与盒壁之间会留下空隙,造成晃动和碰撞风险,需要加泡沫或纸屑等填充物。所以圆柱形物品更适合圆柱形或贴合型包装盒。

3一个长方体包装盒的'棱长之和'和'表面积',哪个对用料成本的影响更大?

参考答案表面积决定展开后用纸面积,与用料成本直接相关;棱长之和影响胶水和封边用量。实际成本还要算印刷与运输堆叠,所以表面积是主要因素,但不是唯一因素。

22第 22 页 · 课后思考