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神奇的莫比乌斯带_小学四年级数学教案

时间:2023-05-13 05:10:38

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神奇的莫比乌斯带_小学四年级数学教案

这学期有幸承担学校人文讲坛的任务,原来任四年级数学老师的时候,搜集了许多有关“莫比乌斯带”的资料,趁着这个阴雨不断的十一长假重新作了整理和修缮。不过很可惜很多图片都没有办法上转。

讲稿:

神奇的莫比乌斯带

同学们一定听过这样一个讲不完的故事:从前有座山,山上有座庙,庙里有个和尚在讲故事,讲的什么?……

我们在记录这个故事的时候,可以像我这样用“……”来表示故事讲不完,再可爱一点儿,同学们认识了循环小数,在循环节的首尾各点一点儿表示无限循环下去,我们可以效仿这样来表示:•从前有座山,山上有座庙,庙里有个和尚在讲故事,讲的什么•?但如果我把四句话分别写在一张纸条的正反两面,我们还有办法让这个故事讲不完吗?答案是可以!

我们只要将纸条做一个翻转,然后再粘贴,就能够实现故事无限循环下去。那么大家所看到的这个纸圈在数学的历史上历经多年终于被德国的天文学家莫比乌斯发现了,公元1858年,莫比乌斯把这条带子介绍给大家,于是这个纸圈便被命名为——莫比乌斯带。今天中午,我就跟大家一起来看看这条带子的与众不同。

一、莫比乌斯带的发现

首先让我们一起来重温莫比乌斯带的发现。

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,做成一个纸圈,然后只允许用一种颜色,在纸圈上的一面涂抹,最后把整个纸圈全部抹成一种颜色,不留下任何空白。这个纸圈应该怎样粘?如果是纸条的首尾相粘做成的纸圈有两个面,势必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、一条封闭曲线做边界的纸圈儿呢?

对于这样一个看来十分简单的问题,数百年间,曾有许多科学家进行了认真研究,结果都没有成功。后来,德国的数学家莫比乌斯对此发生了浓厚兴趣,他长时间专心思索、试验,也毫无结果。

有一天,他被这个问题弄得头昏脑涨了,便到野外去散步。新鲜的空气,清凉的风,使他顿时感到轻松舒适,但他头脑里仍然只有那个尚未找到的圈儿。

一片片肥大的玉米叶子,在他眼里变成了“绿色的纸条儿”,他不由自主地蹲下去,摆弄着、观察着。叶子弯取着耸拉下来,有许多扭成半圆形的,他随便撕下一片,顺着叶子自然扭的方向对接成一个圆圈儿,他惊喜地发现,这“绿色的圆圈儿”就是他梦寐以求的那种圈圈。

莫比乌斯回到办公室,裁出纸条,把纸的一端扭转180°,再将两端粘在一起,这样就做成了只有一个面的纸圈儿。

圆圈做成后,麦比乌斯捉了一只小甲虫,放在上面让它爬。结果,小甲虫不翻越任何边界就爬遍了圆圈儿的所有部分。莫比乌斯圈激动地说:“公正的小甲虫,你无可辩驳地证明了这个圈儿只有一个面。” 麦比乌斯带就这样被发现了。

二、有关莫比乌斯带的小故事

“莫比乌斯带”有点神秘,一时又派不上用场,但是人们还是根据它的特性编出了一些故事,据说有一个小偷偷了一位很老实农民的东西,并被当场捕获,将小偷送到县衙,县官发现小偷正是自己的儿子。于是在一张纸条的正面写上:小偷应当放掉。而在纸的反面写了:农民应当关押。县官将纸条交给执事官由他去办理。聪明的执事官将纸条扭了个弯,用手指将两端捏在一起。然后向大家宣布:根据县太爷的命令放掉农民,关押小偷。县官听了大怒,责问执事官。执事官将纸条捏在手上给县官看,从“应当”二字读起,确实没错。仔细观看字迹,也没有涂改,县官不知其中奥秘,只好自认倒霉。

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