單位、金錢與時間
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測量是算術和現實世界交會的地方,也是最容易出現「算對了卻答錯了」的分支——因為數字沒錯,單位錯了。350 這個長度什麼都不是,除非你知道它是公分還是公尺。
這一頁講的三套系統裡,兩套是十進制的,一套不是。公制單位和金錢都以十為進制,所以普通的位值就能搞定。時間則以六十和二十四為進制,把它當成十進制來處理,是幾乎所有時間錯誤的根源。
測量從哪裡開始
測量從比較開始,那時候還沒有數字出場。誰更長誰更短把兩個物體放在一起比,講的就是一件事:比較需要一條共同的起跑線——兩端必須對齊,否則比出來的是位置,而不是長度。
右端讀數是9,但物體的長度並不是9:長度 = 右端 − 左端 = 9 − 2 = 7 cm,不管它放在哪裡
把物體滑回到0,然後讀出它的端點
認讀直尺是第一種帶數字的測量,延續的是同一個道理:要從零開始量,而不是從塑膠尺的邊緣開始,讀數量的是走過的距離,而不是穿過的刻度線。
換你試試
它有多長?
公制單位是怎麼銜接的?
公制單位之間以十、百、千的關係銜接,同一個字首不管加在哪個單位上,意思都一樣。千(kilo)表示一千,所以 1 公里是 1,000 公尺,1 公斤是 1,000 公克。厘(centi)表示百分之一,毫(milli)表示千分之一,所以 1 公尺是 100 公分,也是 1,000 公釐,1 公升是 1,000 毫升。換算時,換成更小的單位就乘,換成更大的單位就除:3 km 是 3 × 1,000 = 3,000 公尺,4,000 g 是 4,000 ÷ 1,000 = 4 公斤。之所以行得通,是因為這些單位之間相差十的整數次冪,換算只是把數字在位值欄之間挪動。不同單位的量在相加之前必須先換成同一個單位:1 km 和 350 m 相加,是 1,000 + 350 = 1,350 公尺。數字的大小是一個快速檢查:單位越小,數字必須越大,所以 3 km 不可能是 300 公尺。
1 m × 1 m = 1 m²:整個正方形就是一塊方格
把 1 平方公尺按公分切開,數一數方格的數量
| 量 | 小單位 | 標準單位 | 大單位 |
|---|---|---|---|
| 長度 | 1 cm = 0.01 m | 公尺 | 1 km = 1,000 m |
| 質量 | 1 g = 0.001 kg | 公斤 | 1 公噸 = 1,000 kg |
| 體積 | 1 ml = 0.001 l | 公升 | ,000 l |
公尺、公分和公里建立起長度這一家單位,同樣重要的是,建立一種「什麼東西該用什麼單位量」的直覺——房間用公尺,鉛筆用公分,路程用公里。公克和公斤與毫升和公升對質量和容量也是同樣的道理,到第三個單位家族時,字首本身就已經在教你了。
長度換算就是這樣的運算:350 cm = 3.5 m。 2.4 km = 2,400 m。
換你試試
120 cm 換算成幾 m 幾 cm?
410 cm 換算成幾 m 幾 cm?
面積單位為什麼不一樣
面積單位換算幾乎人人都會栽在這裡。,000 cm²,而不是 100——一平方公尺是邊長 100 cm 的正方形,100 × 100 = 10,000。
這條規則可以推廣:面積換算要把長度係數平方,體積換算要把它立方。,000,000 cm³。同一個事實在比、比率與比例(英文)裡以比例係數規則的形式再次出現:把一個圖形放大 k 倍,它的面積就變成原來的。
認讀刻度講的是各種測量工具——直尺、量杯、廚房秤、錶盤——方法永遠是同樣的兩步:先用標注的差除以格數,算出一格代表多少,再從最後一個標注數開始數格子。
認讀時間與 24 小時制
認讀時間講的是指針錶盤:兩根指針以不同速度繞著同一圈數字轉——這其實比看上去難,因為數字 3 對時針來說是「三點」,對分針來說卻是「十五分」。
7:30 am = 07:30:中午之前,24小時制的名稱就是鐘面上的小時數前面加一個零,分針的移動速度是時針的12倍
把時鐘調到顯示15:45
24 小時制把小時從 00 編號到 23,消除了歧義,讓一天中的每個時刻都只有一個名字。3:45 pm 就是 15:45;下午的時間都加十二。午夜是 00:00,正午是 12:00,這一對是最容易搞混的,因為 12 am 和 12 pm 正是 12 小時制處理得最差的兩個標籤。
怎麼算出時長
時長計算是普通減法做不來的運算,因為一小時是 60 分鐘,不是 100。分階段數上去,又快又穩:
14:35 到 17: 到 15:00,再數 2 小時到 17:00,然後 小時 35 分鐘。
另一個陷阱是跨越午夜的時長。在 00:00 處把它拆成兩段再相加:22:40 到 06:15 是 1 小時 20 分鐘加 6 小時 15 分鐘,也就是 7 小時 35 分鐘。
換你試試
電影在 11:15pm 結束,共放了 35 分鐘。它是什麼時候開始的?
課程從 9:50pm 開始,持續 40 分鐘。什麼時候結束?
錢是怎麼運作的?
錢數寫成小數,小數點後正好兩位:整數部分數的是元,小數點後兩位數的是分,100 分等於 1 元。數硬幣從硬幣本身講起,元和分講的是這兩部分之間的劃分。小數點後第二位是「分」這一欄,所以$4.05 是 4 元 5 分,不是 4 元 50 分。錢數還要保留末尾的零:三元五角寫作 $3.50,絕不寫成 $3.5。找零時,從價格往上數。價格是 $6.35,付了 $10.00,先數 65 分到 $7.00,再數 3 元到十元,所以找零是 $3.65。往上數之所以管用,是因為它把差額拆成簡單的幾步,就像收銀員先給硬幣再給鈔票那樣。用找零加回價格可以驗證:635 + 365 = 1,000 分,正好是付出的 10 元。
從4.7開始:0.3到5,再5到10,所以找零是0.3 + 5 = 5.3,分兩步往上數
把價格設為6.35,然後數到10
找零是「數上去」這個方法最古老的形式。收銀機出現之前,店主們就是這麼做的,直到今天,這仍然是心算最快的路線。
錢數寫成小數把寫法固定下來,分這一欄少寫一位數字就相差十倍。這些遵循的是小數指南裡的一般位值規則。
換你試試
$8.80 加 20 分是多少?
$5.95 是幾分?
怎麼用單位來估算?
要估算一個量,就把它和一個你已經知道大小的參照物比一比。用單位來估算建立了一小組這樣的參照物:一扇門大約 2 m 高,一袋糖大約 1 kg,一瓶水大約 500 ml,一步大約 70 cm。教室的天花板大約是一扇半門那麼高,所以大約是 3 m。參照物之所以管用,是因為它把一個陌生的大小變成了一個你能想像出來的比較,而比較比憑空猜一個數字容易得多。如果東西太大或者太多,沒法一次比完,就估算一份,再乘起來。一個蘋果大約 150 g,所以一袋 20 個蘋果大約是 20 × 150 = 3,000 g,也就是 3 kg。然後再回到參照物:3 kg 是三袋糖,對一袋蘋果來說是個可信的重量。
大於等於中點的值向上捨入,小於中點的值向下捨入,因為中點到兩邊的距離相等
找出最小的、會進位的數
這些參照物看起來簡單,作用卻很大,因為它們能抓住答錯單位的答案。如果算出一個人身高 1.7 cm,或者一隻貓重 45 kg,那就是錯了一百倍,而參照物能在一秒之內揪出這種錯誤——不用計算,只需要和你親手拿過的東西比一比。
換你試試
一個成年人大約有多重?
一支鉛筆大約有多長?
一道題,從頭到尾做一遍
一家包裹公司按重量收費,體積超過就拒收。一個箱子是 40 cm × 25 cm × 30 cm,裝了 12 袋每袋 250 g 的東西,加上 400 g 的包裝。它能不能寄,重量是多少?
運算本身很簡單,難的是單位。先把所有東西換算成同一套單位,再開始計算。
- 體積。 40 × 25 × 30 = 30,000 cm³。 一立方公尺是 1,000,000 cm³,所以這就是 ——正好卡在臨界值上,答案完全取決於規則說的是「超過」還是「達到」。
- 重量。 12 × 250 g = 3,000 g = 3 kg,加上包裝的 0.4 kg,一共 3.4 kg。
- 常理檢查。 三點五公斤大約是一大袋馬鈴薯,邊長 40 cm 的箱子大約是一箱書。兩者都說得通;如果算出 3,400 kg,那就不合理了。
算錯的通常是體積這一步。把 30,000 除以 100 而不是 1,000,000,會得到,那是一間房子大小的箱子——而參照物檢查能一眼揪出這個錯誤。
值得說一說的四個錯誤
- 用長度係數去換算面積。 是 10,000 cm²。面積要把係數平方,體積要把它立方。
- 用直式減法算時間。 分鐘借位借的是六十,不是一百。改用分階段數上去的方法。
- 把 4.05 讀成四元五十。 小數點後第二位是「分」這一欄,這不是可選的。
- 數刻度上的線。 一格代表的值,是標注的差除以格數,而格數永遠比線數少一。
接下來學什麼
公制單位換算就是把位值用到現實世界裡,這一點在整數與位值裡從頭講起;錢數的運算是小數運算——參見小數、百分比與利息(英文)。速度、密度以及所有「每一單位對應另一單位」寫法的量,都屬於比、比率與比例(英文)。
到遊戲裡練一練
Math Challenge 把上面的每一步都做成帶插圖的課程——標好格數的直尺、一步步數出來的時長、畫成百格方陣的一平方公尺——收在一個涵蓋整條階梯的 800 多節課程庫裡。
在練習模式裡,金錢主題練找零和總數,時間主題練認讀時鐘和計算時長。
輪到你了
三道題試試看——點你選的答案。
2.5 小時是多少分鐘
$10 減 $6.35
3 km 是多少公尺
常見問題
- 公分怎麼換算成公尺?
- 除以 100,因為 1 公尺等於 100 公分。所以 350 cm 就是 3.5 m。反過來換算則乘以 100。有一個永遠不會出錯的檢查方法:換成更大的單位,數字必須變小。如果 350 cm 算成了 35,000 m,那就是該除卻乘了。
- 為什麼 1 平方公尺是 10,000 平方公分,而不是 100?
- 因為一平方公尺是邊長 100 公分的正方形,而 100 × 100 = 10,000。面積換算要用長度換算係數的平方,體積換算則要用它的立方:1 立方公尺是 1,000,000 立方公分。用普通的長度係數去換算面積,是最常見的度量錯誤。
- 24 小時制是怎麼運作的?
- 小時從 00 數到 23,沒有上午下午之分,所以一天中的每個時刻都只有一個寫法。下午的時間是 12 小時制的時間加十二:3:45 pm 就是 15:45。午夜是 00:00,正午是 12:00。因為數字從不重新開始,時刻表上的時間能正確排序,也不用再問「這是早上的那趟嗎」。
- 怎麼算出兩個時間點之間的時長?
- 先數到下一個整點,再數整小時,最後數剩下的幾分鐘。從 14:35 到 17:10:先數 25 分鐘到 15:00,再數兩小時到 17:00,最後數 10 分鐘,合計 2 小時 35 分鐘。把兩個時間當成小數直接相減是行不通的,因為一小時是 60 分鐘,不是 100。
- 錢數要怎麼寫成小數?
- 小數點後的數字是主單位的百分之幾,所以 4.05 表示 4 元 5 分,而不是 4 元 50 分。錢數一律保留兩位小數,所以 3.5 要寫成 3.50。把第二位小數當成「分」這一欄來讀,而不是當成任意的分數,能避免大多數錢數錯誤。
- 刻度之間的數值要怎麼讀?
- 讀數之前先算出一格代表多少:用兩個標注數字之間的差,除以它們之間的格數。如果 0 到 100 之間分成五格,每格就是 20。數錯成「數刻度線」而不是「數格子」是最常見的失誤,因為五條刻度線之間只有四個格子。