神奇的莫比乌斯带
同学们,你们知道数学中著名的莫比乌斯带吗?今天我来为大家讲解一下。
很久以前,数学上流传着这样一个故事:有人曾提出,先用一张长方形的纸条,首尾相粘,做成一个纸带,在纸带上的一面涂抹,最后把整个纸带全部抹成一种颜色,不留下任何空白。这个纸带应该怎样粘?如果是纸条的首尾相粘做成的纸带有两个面,要涂完一个面再重新涂另一个面,不符合涂抹的要求,能不能做成只有一个面、一条封闭曲线做边呢?对于这样一个看似十分简单的问题,数百年间,曾有许多科学家进行了反复研究,最终德国的数学家莫比乌斯经过长时间观察思索、试验,发现了这个神奇的莫比乌斯带。
莫比乌斯带是怎样制作的呢?我们把纸条的一端固定,另一端扭转180度后粘贴起来。同学们猜猜看,它到底有几个面几条边?让我们用笔在它的中线位置一笔画下去,奇怪的事情发生了,竟然画回到原点处。怎么不用翻面就把纸条的两面都画上了线呢?原来纸条的一端扭转180度后,把正面和背面连在了一起,变成了一个面一条边,这就是莫比乌斯带,也称为莫比乌斯圈。
莫比乌斯带还有哪些神奇的地方呢?下面我们进一步来研究。 (一)1/2剪莫比乌斯带
1、我们拿出莫比乌斯带,用剪刀沿中线剪开这个莫比乌斯纸带,同学们猜一猜会变成什么样?
2、请同学们自己动手验证一下 3、验证结果:变成了一个更大的带。 你们说神奇吗?大家还想不想继续研究? (二)1/3剪莫比乌斯带
1、我们拿出一张纸条,将它三等分,再做成一个莫比乌斯带。 2、如果我们要沿着三等分线剪,猜一猜,剪开后的结果是什么? 3、验证结果:变成了一大一小的相扣环。
4、经过验证,大环是个双侧面环,而小环还是个莫比乌斯带,并且就是原来莫比乌斯带三等分的中间部分。
如果把纸条的一端分别扭转360度、540度、720度……然后粘贴,会是什么样的呢?如果把莫比乌斯带沿着四等分、五等分、六等分……线剪下去,又会有什么奇迹出现呢?动手制作、画线、猜测、验证,这神奇的纸带深深地吸引着我们。
莫比乌斯带在现实生活中也被广泛运用:如针式打印机的色带、机器上的传动带、过山车的轨道等等。
这就是有趣的莫比乌斯带。赶紧动手试试吧,你一定会发现更多的乐趣和奥妙!