球の体積を中学生レベルで分かる(=証明できる)方法がないか考えている。
webではカヴァリエリの原理を採用しているのが多いが、これでは高校レベルだ(小学生でも理解できる子はできるだろうが。)
半径rの球を底面の半径が同じrで、高さ2hの円柱に入れることを考える。
ちょうど重心を通る縦に切り込みを入れると、断面図が縦横それぞれ2rの正方形に半径rの円が内接する格好になる。
この断面図の正方形の面積から円の面積を引くと、4r^2-πr^2になる。
これを対称の軸にしたがって一回転させた体積を、円柱の体積から引いたものが、球の体積になるはずなんだが、これは中学レベルでは無理。
追記:誤字修正、あとちょっと詳しくした。
なんで円と球がやたら混ざるんだ。もうちょっと落ち着け。