【分析】
解题时先明确已知条件:共有12根火柴棒,要求仅平移4根,无火柴剩余且每根仅移动一次。
(1)要拼成3个相同的正方形:单个正方形需要4根火柴,3个正方形共需3×4=12根火柴,刚好等于总火柴数,说明3个正方形无公共边。我们只需保留8根火柴不动,将剩余4根平移到合适位置,补全3个无公共边的正方形即可。
(2)要拼成4个相同的正方形:若4个正方形均独立共需4×4=16根火柴,比总火柴数多4根,说明存在4条两个正方形共用的边。2×2排列的4个小正方形恰好有4条公共边,总需火柴数为12根,符合要求,因此只需平移4根火柴,将原图形调整为2×2的正方形网格即可。
【解析】
(1)方法一:保留原图中间的8根火柴棒不动,将左上角的1根横向、1根竖向火柴,和右下角的1根横向、1根竖向火柴,共4根火柴分别平移到左下角和右上角空缺位置,各拼成1个完整的正方形,最终得到3个相同的无公共边的正方形,对应图①。
方法二:保留原图中间的8根火柴棒不动,将左下角的1根横向、1根竖向火柴,和右上角的1根横向、1根竖向火柴,共4根火柴分别平移到左上角和右下角空缺位置,各拼成1个完整的正方形,最终得到3个相同的无公共边的正方形,对应图②。
(2)将原“井”字最外侧的4根火柴棒平移,调整为2×2排列的小正方形网格,即可得到4个有公共边的相同正方形,总火柴数为12根,符合要求,对应图③。
【答案】
答案不唯一,示例如图所示:

【知识点】
平移的应用;正方形的特征;图形拼接
【点评】
本题属于趣味操作探究题,解题时可以先通过火柴总数量和正方形数量的关系,推理出拼接的正方形是否存在公共边,再尝试平移火柴完成拼接,能够有效锻炼空间想象能力和动手实践能力,解法灵活多样。
【难度系数】
0.6