Thể tích khối hộp: Công thức tính hình hộp chữ nhật, hộp vuông

Thể tích khối hộp là một trong những kiến thức hình học cơ bản và quan trọng nhất, được ứng dụng rộng rãi trong học tập cũng như đời sống hàng ngày. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết công thức tính thể tích khối hộp chữ nhật, hình hộp vuông cùng các ví dụ minh họa và bài tập có lời giải dễ hiểu.

Khối hộp là gì?

Trước khi tìm hiểu về thể tích của khối hộp, chúng ta cần nắm vững khái niệm và phân loại các dạng khối hộp.

Định nghĩa khối hộp

Khối hộp (hay hình hộp) là một khối đa diện có 6 mặt đều là hình chữ nhật hoặc hình vuông. Đây là một trong những hình khối 3 chiều phổ biến nhất trong thực tế.

Các yếu tố cấu thành của khối hộp:

• 8 đỉnh: Các điểm giao nhau của các cạnh
• 12 cạnh: Các đoạn thẳng nối các đỉnh
• 6 mặt: Các hình chữ nhật hoặc hình vuông tạo nên bề mặt

Phân loại khối hộp

Có hai dạng khối hộp chính:

Các kích thước của khối hộp chữ nhật

Thể tích hình hộp cn được xác định bởi 3 kích thước:

• Chiều dài (a): Kích thước theo chiều ngang dài nhất
• Chiều rộng (b): Kích thước theo chiều ngang ngắn hơn
• Chiều cao (c hoặc h): Kích thước theo chiều đứng

Công thức tính thể tích khối hộp

Phần này trình bày chi tiết công thức thể tích khối hộp cho từng dạng cụ thể.

Công thức thể tích khối hộp chữ nhật

Công thức thể tích hình hộp chữ nhật:

\[ V = a \times b \times c \]

Trong đó:

• \( V \): Thể tích khối hộp chữ nhật
• \( a \): Chiều dài
• \( b \): Chiều rộng
• \( c \): Chiều cao

Ý nghĩa: Thể tích hình hộp bằng tích của diện tích đáy nhân với chiều cao, hay tích của ba kích thước.

Công thức thể tích hình hộp vuông (Hình lập phương)

Với hình hộp vuông, cả ba cạnh đều bằng nhau (\( a = b = c \)), nên công thức trở thành:

\[ V = a^3 \]

Trong đó:

• \( V \): Thể tích hình lập phương
• \( a \): Độ dài cạnh

Bảng tóm tắt công thức

Dưới đây là bảng tổng hợp công thức tính thể tích khối hộp:

Cách tính thể tích khối hộp chi tiết

Để tính thể tích của khối hộp chính xác, hãy thực hiện theo các bước sau:

Các bước thực hiện

1. Bước 1: Xác định dạng khối hộp (chữ nhật hay lập phương)
2. Bước 2: Đo hoặc xác định các kích thước (chiều dài, chiều rộng, chiều cao)
3. Bước 3: Đổi các kích thước về cùng đơn vị đo
4. Bước 4: Áp dụng công thức thể tích khối hộp phù hợp
5. Bước 5: Tính toán và ghi kết quả kèm đơn vị

Lưu ý về đơn vị đo

Khi tính thể tích hình hộp, cần chú ý:

• Các kích thước phải cùng đơn vị trước khi tính
• Đơn vị thể tích là đơn vị độ dài mũ 3 (lập phương)

Ví dụ minh họa tính thể tích khối hộp

Dưới đây là các ví dụ chi tiết giúp bạn nắm vững cách tính thể tích khối hộp chữ nhật và hình hộp vuông.

Ví dụ 1: Khối hộp chữ nhật cơ bản

Đề bài: Tính thể tích khối hộp chữ nhật có chiều dài 8 cm, chiều rộng 5 cm, chiều cao 4 cm.

Lời giải:

Xác định các thông số:

• Chiều dài: \( a = 8 \) cm
• Chiều rộng: \( b = 5 \) cm
• Chiều cao: \( c = 4 \) cm

Áp dụng công thức thể tích hình hộp chữ nhật:

\[ V = a \times b \times c = 8 \times 5 \times 4 = 160 \text{ (cm}^3\text{)} \]

Kết quả: \( V = 160 \text{ cm}^3 \)

Ví dụ 2: Thể tích hình hộp vuông

Đề bài: Một hình hộp vuông (hình lập phương) có cạnh 6 dm. Tính thể tích.

Lời giải:

Xác định thông số:

• Cạnh: \( a = 6 \) dm

Áp dụng công thức:

\[ V = a^3 = 6^3 = 6 \times 6 \times 6 = 216 \text{ (dm}^3\text{)} \]

Kết quả: \( V = 216 \text{ dm}^3 = 216 \text{ lít} \)

Ví dụ 3: Bài toán thực tế

Đề bài: Một bể cá hình hộp chữ nhật có chiều dài 1,2 m, chiều rộng 50 cm, chiều cao 60 cm. Tính thể tích bể cá theo đơn vị lít.

Lời giải:

Đổi về cùng đơn vị (dm):

• Chiều dài: \( a = 1,2 \text{ m} = 12 \text{ dm} \)
• Chiều rộng: \( b = 50 \text{ cm} = 5 \text{ dm} \)
• Chiều cao: \( c = 60 \text{ cm} = 6 \text{ dm} \)

Áp dụng công thức thể tích hình hộp cn:

\[ V = a \times b \times c = 12 \times 5 \times 6 = 360 \text{ (dm}^3\text{)} \]

Vì \( 1 \text{ dm}^3 = 1 \text{ lít} \), nên:

Kết quả: Thể tích bể cá là \( 360 \text{ lít} \)

Ví dụ 4: Bài toán ngược – Tìm cạnh

Đề bài: Một khối hộp chữ nhật có thể tích 720 cm³, chiều dài 12 cm, chiều rộng 6 cm. Tính chiều cao.

Lời giải:

Từ công thức \( V = a \times b \times c \), suy ra:

\[ c = \frac{V}{a \times b} \]

Thay số:

\[ c = \frac{720}{12 \times 6} = \frac{720}{72} = 10 \text{ (cm)} \]

Kết quả: Chiều cao \( c = 10 \text{ cm} \)

Ví dụ 5: So sánh thể tích

Đề bài: So sánh thể tích của khối hộp chữ nhật kích thước 4 cm × 5 cm × 6 cm với một hình lập phương cạnh 5 cm.

Lời giải:

Thể tích khối hộp chữ nhật:

\[ V_1 = 4 \times 5 \times 6 = 120 \text{ cm}^3 \]

Thể tích hình lập phương:

\[ V_2 = 5^3 = 125 \text{ cm}^3 \]

So sánh: \( V_1 = 120 \text{ cm}^3 < V_2 = 125 \text{ cm}^3 \)

Kết quả: Hình lập phương có thể tích lớn hơn 5 cm³.

Bài tập tự luyện có đáp án

Hãy vận dụng công thức tính thể tích khối hộp để giải các bài tập sau:

Bài tập

Bài 1: Tính thể tích hình hộp chữ nhật có kích thước 15 cm × 10 cm × 8 cm.

Bài 2: Một hình lập phương có cạnh 9 cm. Tính thể tích hình hộp vuông này.

Bài 3: Một thùng carton hình hộp chữ nhật có chiều dài 0,5 m, chiều rộng 40 cm, chiều cao 30 cm. Tính thể tích thùng theo đơn vị dm³.

Bài 4: Khối hộp chữ nhật có thể tích 1.000 cm³, chiều dài 20 cm, chiều rộng 10 cm. Tìm chiều cao.

Bài 5: Một bể nước hình lập phương chứa được 512 lít nước khi đầy. Tính độ dài cạnh bể.

Đáp án chi tiết

Bài 1:

• \( V = 15 \times 10 \times 8 = 1.200 \text{ cm}^3 \)

Bài 2:

• \( V = 9^3 = 729 \text{ cm}^3 \)

Bài 3:

• Đổi đơn vị: \( a = 0,5 \text{ m} = 5 \text{ dm} \); \( b = 40 \text{ cm} = 4 \text{ dm} \); \( c = 30 \text{ cm} = 3 \text{ dm} \)
• \( V = 5 \times 4 \times 3 = 60 \text{ dm}^3 \)

Bài 4:

• \( c = \frac{V}{a \times b} = \frac{1.000}{20 \times 10} = \frac{1.000}{200} = 5 \text{ cm} \)

Bài 5:

• Thể tích: \( V = 512 \text{ lít} = 512 \text{ dm}^3 \)
• Cạnh: \( a = \sqrt[3]{512} = 8 \text{ dm} = 80 \text{ cm} \)

Kết luận

Thể tích khối hộp là kiến thức nền tảng với công thức cốt lõi \( V = a \times b \times c \) cho hình hộp chữ nhật và \( V = a^3 \) cho hình lập phương. Công thức này được ứng dụng rộng rãi trong thực tế như tính dung tích bể chứa, thể tích thùng hàng, thiết kế xây dựng và nhiều lĩnh vực khác. Hãy ghi nhớ các công thức tính thể tích khối hộp và luyện tập thường xuyên để thành thạo kỹ năng giải toán hình học không gian.