内容正文:
数学好玩之神奇的莫比乌斯带
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板块一:知识精讲
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莫比乌斯带
【知识点归纳】
莫比乌斯带由德国数学家莫比乌斯(Mobius,1790~1868)和约翰•李斯丁于1858年发现。就是把一根纸条扭转180°后,两头再粘接起来做成的纸带圈,具有魔术般的性质。
普通纸带具有两个面(即双侧曲面),一个正面,一个反面,两个面可以涂成不同的颜色;而这样的纸带只有一个面(即单侧曲面),一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘。这种纸带被称为“莫比乌斯带”(也就是说,它的曲面从两个减少到只有一个)。
2022年5月20日,日本名古屋大学等组成的研究团队在英国科学杂志上发布成果称,在世界首次合成了“莫比乌斯环”形状的碳分子,并将其命名为“莫比乌斯碳纳米带”。
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板块二:典题精练
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一.填空题(共4小题)
1.在纸条上画3条线,把纸条四等分,粘成“莫比乌斯带”,沿画线剪开,得到 条一样长度的纸条。
2.把长方形的长纸条先捏着一端,将另一端扭转180°,再粘贴起来,形成一个环,这个纸环叫 .
3.一个圆形纸环的半径是10cm,纸环外侧的A点处有一只蚂蚁,A点相对的纸环内侧有一点面包屑,笑笑将纸环剪断后扭转做成“莫比乌斯环”(接头处忽略不计),让蚂蚁不爬过纸环的边缘就能吃到面包屑,这样蚂蚁至少需要爬行 cm才能吃到面包屑。
4.莫比乌斯带是用数学家莫比乌斯的姓命名的,该数学家在1858年研究“四色定理”时偶然发现,即把一根纸条一头扭转 °后,两头再粘接起来做成纸环,这个纸环具有魔术般的性质.一般常见的纸环具有 的面和 的面两个面(即双侧曲面),两个面可以分别涂成 的颜色.而这样的纸环只有 面(即单侧曲面),沿着面涂颜色最后涂成的是 颜色.这样的神奇的单面纸环后来就用数学家莫比乌斯的姓命名为“ ”,也叫“ ”.
二.判断题(共4小题)
5.有些电动机的皮带连接成莫比乌斯带,仅仅是为了好看。 (判断对错)
6.小朋友在玩莫比乌斯爬梯时,不翻过爬梯边缘,爬梯的两侧都能够到达。 (判断对错)
7.打印机的色带就是莫比乌斯带.这样就不会只磨损一面,节约了材料. (判断对错)
8.如图的整只鞋从鞋底、鞋跟、鞋床到鞋帮都由一整条带状皮革环绕而成,产生了有两个普通鞋跟的高度,它们的造型都如同“莫比乌斯带”. (判断对错)
三.解答题(共2小题)
9.如图的纸条照样子画2条虚线,把纸条平均分成三份,做成莫比乌斯带后再沿虚线剪开会成什么样子?如果平均分成四份呢?试着做一做。
10.研究莫比乌斯带。
①剪莫比乌斯带
我们的魔术还可以往下做,在这个纸圈中间画一条线。想一想,如果我们沿着中间这条线把这个纸圈剪开的话,会怎样呢?请你自己动手验证一下。
验证结果:
②剪莫比乌斯带
如果我们要沿着三等分线剪,猜一猜,要剪几次?剪的结果会是怎样呢?动手操作,同桌合作帮助。
验证结果:
③问题:这个小圈和大圈是莫比乌斯带吗?请用刚才的方法证明一下。
数学好玩之神奇的莫比乌斯带
参考答案与试题解析
一.填空题(共4小题)
1.【答案】2。
【分析】如果沿着莫比乌斯带四等分处剪开,这时会形成两条比原来的莫比乌斯带周长都大一倍的带子。
【解答】解:纸条上画3条线,把纸条四等分,粘成“莫比乌斯带”,沿画线剪开,得到2条一样长度的纸条。
故答案为:2。
【点评】此题主要考查了莫比乌斯带的性质,要熟练掌握。
2.【答案】见试题解答内容
【分析】把长方形的纸条的一端扭转180,再将两端粘在一起,这样就做成了只有一个面的纸圈儿,这个圈就是莫比乌斯圈;由此求解.
【解答】解:把长方形的长纸条先捏着一端,将另一端扭转180°,再粘贴起来,形成一个环,这个纸环叫莫比乌斯圈.
故答案为:莫比乌斯圈.
【点评】本题属于探究莫比乌斯圈的题目,如果把一张长方形纸条的首尾粘上,做成一个有两个面的纸圈;如果把长方形纸条的一端扭转180°,再将两端粘在一起,这样就做成了只有一个面的纸圈儿.
3.【答案】62.8。
【分析】蚂蚁沿“莫比乌斯环”不爬过纸环的边缘,从A点爬到面包屑处的路程,刚好纸环一周长度,即半径为10厘米的圆的周长,据此根据“圆周长C=2πr”即可求出蚂蚁需要爬行的路程。
【解答】解:2×3.14×10
=3.14×20
=62.8(cm)
答:蚂蚁至少需要爬行62.8cm才能吃到面包屑。
故答案为:62.8。
【点评】解答此题的需要理解蚂蚁沿“莫比乌斯环”不爬过纸环的边缘,从A点爬到面包屑