内容正文:
11.3数学活动----平面镶嵌
学习目标
1.理解平面镶嵌的概念.
2.理解多边形能够平面镶嵌的条件;体会从特殊到一般,从简单到复杂的研究问题的思路与方法.
一、平面镶嵌的概念
基础知识
(一)生活中常见的各种图案:
问题1:这些图形在拼接时有什么共同特点?
平面覆盖的特点:
(1)用于拼接的图案都是平面图形;
(2)拼接处没有空隙,没有重叠;
(3)铺成的图案把一个平面完全覆盖.
平面镶嵌的概念:
用形状、大小完全相同的一种或几种平面图形进行拼接,彼此间不留空隙、不重叠地把平面的一部分完全覆盖,通常把这类问题叫做用多边形覆盖平面(或平面镶嵌).
平面镶嵌的两个条件:
(1) 形状、大小完全相同的一种或几种平面图形;
(2) 无空隙、不重叠铺成一片.
辨析:下面两幅图,是平面镶嵌吗?
有空隙
有重叠
不是
探究一:一种正多边形平面镶嵌
问题2 分别剪一些边长相同的正三角形、正方形、正五边形、正六边形......如果取一种正多边形镶嵌,哪几种正多边形可以镶嵌成一个平面图形?
共顶点处的六个角和为360°
⊙
60°
60°
60°
60°
60°
60°
正方形
90°
90°
90°
90°
探究一:一种正多边形平面镶嵌
正五边形
108°
108°
108°
探究一:一种正多边形平面镶嵌
正六边形
探究一:一种正多边形平面镶嵌
120°
120°
120°
同学们用下面的实验结果进行思考:
正多边形边数 三 四 五 六 七 八 ......
内角度数 60° 90° 108° 120° 135° ......
能否平面镶嵌 能 能 不能 能 不能 不能 ......
同一种正多边形能够进行平面镶嵌的根本原因:
共顶点处能拼成360°
同学们用下面的实验结果进行思考:
正多边形边数 三 四 五 六 七 八 ......
内角度数 60° 90° 108° 120° 135° ......
能否平面镶嵌 能 能 不能 能 不能 不能 ......
只用一种正多边形进行平面镶嵌,只有正三角形、正方形、
正六边形可以进行平面镶嵌,其他正多边形不能平面镶嵌.
探究二:两种正多边形平面镶嵌
问题3 在边长相等的正三角形、正方形、正五边形、正六边形......中取两种正多边形镶嵌,哪两种正多边形可以镶嵌成一个平面图形?
正三角形
正方形
60°×3+90°×2=360°
正三角形
正六边形
60°×4+120°×1=360°
60°×2+120°×2=360°
探究二:两种正多边形平面镶嵌
正方形
正八边形
90°×1+135°×2=360°
探究二:两种正多边形平面镶嵌
正三角形
正十二边形
60°×1+150°×2=360°
探究二:两种正多边形平面镶嵌
可以平面镶嵌的两种正多边形需满足的条件:
正多边形 正多边形 满足镶嵌原因
正三角形 正方形 60°×3+90°×2=360°
正三角形 正六边形 60°×4+120°×1=360°
正方形 正八边形 90°×1+135°×2=360°
正三角形 正十二边形 60°×1+150°×2=360°
...... ...... ......
探究三:一种多边形平面镶嵌
问题4 用一般形状、大小相同的三角形能否进行平面镶嵌?四边形呢?
三角形
探究三:一种多边形平面镶嵌
四边形
五边形
迄今发现15种可镶嵌的五边形。
探究三:一种多边形平面镶嵌
1918年,莱因哈特证明了只有3类六边形能平面镶嵌.
七边形或多于七边的凸多边形,不能平面镶嵌.
六边形
六边形
探究三:一种多边形平面镶嵌
设计镶嵌图案
课外拓展
把正方形的一部分进行切割平移,这是设计基本图形的一个方法.
课外拓展
设计镶嵌图案
通过图形变换:平移、旋转、对称等数学方法设计镶嵌图案
欣赏镶嵌图案
荷兰版画家埃舍尔的作品
欣赏镶嵌图案
课堂小结
(1)平面图形的镶嵌
(2)镶嵌的要求:没有空隙,没有重叠
(3)多边形能镶嵌的条件:共顶点处几个角之和为360°
作业
根据本节课所学的知识设计一个镶嵌图案
要求:
1、动手绘制、手工制作或用电子软件绘制
2、以手绘、手工作品或电子图片形式展示并撰写设计说明.
谢谢
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