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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1.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.选择题(共5小题)
1.不用翻过带子的边缘,蚂蚁在( )带子上可以吃到米粒。
A. B.
C.
2.关于莫比乌斯带,以下叙述错误的是( )
A.普通纸能做成莫比乌斯带
B.莫比乌斯带在生活中有很多应用
C.莫比乌斯带只有一个面
D.莫比乌斯带是用物理学家的姓名命名的
3.如图,人如果行走在这样的带子上,不越过边缘,( )到达带子上的任意一点。
A.能 B.不能 C.不确定
4.如图,取一条长方形纸条,沿平行于长的方向画2条三等分线,将纸条的两端粘上,做成一个莫比乌斯带。沿莫比乌斯带的2条三等分线剪开,纸带会变成( )个纸环。
A.1 B.2 C.3 D.4
5.把一张已画三等分线的长方形纸条做成一个莫比乌斯圈,然后沿它的三等分线剪开。下面说法正确的是( )
A.需要剪2次(剪1次指沿等分线剪直至得到1个新纸环)
B.可得到3个大小一样的纸环
C.可以得到2个大小一样的纸环
D.可以得到1个大纸环和1个小纸环
二.填空题(共2小题)
6.把一张长方形纸条的首尾粘上,做成一个有两个面的纸圈,则纸圈有 条边.
7.“莫比乌斯带”是德国数学家 在1858年发现的.它只有 个曲面,有 条边.
三.应用题(共1小题)
8.取一张长50cm、宽4cm的长方形纸条,把两条宽相对,然后把其中一边的纸条扭转180°,与相对的另一边连接,用固体胶粘起来(接头处忽略不计).一只蚂蚁从某点开始沿着所标出的线爬行,直到回到出发点为止,它爬行的距离大约是多少厘米?
四.解答题(共2小题)
9.自己亲自动手做一条莫比乌斯带,在这个带子中间画一条线,用剪刀沿着这条虚线剪开,会得到一个更细更长的带子,这个新带子还是莫比乌斯带吗?你是怎样验证的?
10.神奇的“莫比乌斯圈”
数学史上曾流传着这样一道趣题:用一张宽3cm、长30cm的白纸条,首尾粘连做成一个纸圈,然后在这个纸圈上涂颜色.只允许使用一种颜色,在纸圈的一个面涂抹,最后把整个纸圈全部涂成一种颜色,不留下一点空白.
对于这样一个看似简单的问题,几百年来,曾有许多科学家进行认真研究.德国著名的数学家莫比乌斯就经过长时间思考、实验,终于受田野里玉米叶子的启发,想出了解决方法:把纸条儿的一端扭转180°,再将两端粘在一起,做成只有一个面、一条封闭曲线作边界的纸圈.
纸圈做成后,莫比乌斯提了一只小甲虫,放在上面让它爬.结果,小甲虫不翻越任何边界而爬遍了圆圈的所有部分.莫比乌斯激动地说:“公正的小甲虫,你无可辩驳地证明这个纸圈只有一个面.”
这个极其简单而又奇妙的纸圈,震动了整个科学界.后来,人们把它叫做“莫比乌斯圈”.
数学好玩之神奇的莫比乌斯带
参考答案与试题解析
一.选择题(共5小题)
1.【答案】B
【分析】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;
而莫比乌斯带只有一个面(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。由此求解。
【解答】解:莫比乌斯带它的曲面从两个减少到只有一个,所以蚂蚁在莫比乌斯带上可以吃到米粒。
故选:B。
【点评】拿一张白的长纸条,把一面涂成黑色,然后把其中一端扭转180°,再把两端连上,就成为一个莫比乌斯带。
2.【答案】D
【分析】通过简单介绍一下莫比乌斯带,即可对四个答案进行选择.莫比乌斯带是德国数学家莫比乌斯在1858年发现的;把一长方形线条先捏着一端,另一端扭转180°,再粘贴起来就化成了莫比乌斯纸带;莫比乌斯带只有一个面,一条边;莫比乌斯带在生活中有很多应用,例如,要机器上的转动皮带就可以做成“莫比乌斯带”状,这样皮带就不会只磨损一面了.
【解答】解:由分析可知:
A、普通纸能做成莫比乌斯带.正确;
B、莫比乌斯带在生活中有很多应用.正确;
C、莫比乌斯带只有一个面.正确;
D、莫比乌斯带是用物理学家的姓名命名的.错误.
故选:D。
【点评】关规范“莫比乌斯