四年级数学:神奇的莫比乌斯带
2024年人教版数学四年级上册神奇的默比乌斯带教案模板推荐3篇

人教版数学四年级上册神奇的默比乌斯带教案模板推荐3篇〖人教版数学四年级上册神奇的默比乌斯带教案模板第【1】篇〗神奇的莫比乌斯带活动目标:1、在动手操作中学会将长方形纸条制成一个神奇的莫比乌斯带。
2、在莫比乌斯带魔术般的变化中感受数学的无穷魅力,拓展数学视野。
3、进一步激发学生学习数学的兴趣,让学生获得学习成功的体验。
活动重点:制作莫比乌斯带,感受莫比乌斯带的魅力。
活动准备:每位学生若干张长方形纸条,剪刀,双面胶、水彩笔。
活动过程:一、讲故事激情导入:同学们,你们喜欢听故事吗?我先给大家讲一个故事。
从前有座山,山上有座庙,庙里有个老和尚,老和尚给小和尚讲故事,讲的是:从前,有一个小偷偷了一位很老实的农民的东西,被当场抓住送到县衙,县官发现小偷正是自己的侄子。
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。
执事官不想误判此案,但是又不敢得罪县官,他要怎么做才能既救得了农民,又让县官无话可说呢?聪明的执事官想了一个绝妙的办法,变了一个真实的魔术,我们稍后研究这个问题。
现在让我们一起来上一节魔术一样的数学课。
二、指导制作莫比乌斯带1、请同学们取出一张纸条,认真观察这张普通的长方形纸条,它有几条边几个面?(引导学生观察)2、你能把它变成两条边两个面吗?学生动手操作,把长方形纸条变成两条边两个面。
展示成果。
3、现在你能再想想办法将长方形纸条变成一条边一个面吗?拿出有二等分线的纸条,学生动手试做。
当学生遇到困难时老师拿出事先做好的纸圈,让学生用手感觉它是一条边一个面。
如果有学生做出来,就由做出来的同学介绍“莫比乌斯带”的做法。
(学生动手操作,可小组合作完成)怎样验证是不是只有一条边呢?(用手沿着其中的一条边走,能回到原点)如何验证是不是只有一个面呢?(用一笔能将整个纸条画完,回到起点)教师指导学生做一个一条边一个面的纸圈。
强调:一头不变,另一头转180度,两头粘贴。
人教版数学四年级上册《神奇的莫比乌斯带》优秀教学设计

人教版数学四年级上册《神奇的莫比乌斯带》优秀教学设计一. 教材分析人教版数学四年级上册《神奇的莫比乌斯带》这一节课,主要让学生了解莫比乌斯带的特征,掌握莫比乌斯带的制作方法,并探索莫比乌斯带上的特点。
通过这一节课的学习,让学生在生活中感受数学的乐趣,培养学生的动手操作能力和创新能力。
二. 学情分析四年级的学生已经具备了一定的观察能力、动手操作能力和创新能力。
他们在学习过程中善于发现新奇的事物,对于有趣的实验和动手操作的活动感兴趣。
但是,学生对于莫比乌斯带的认知还是空白的,需要通过本节课的学习来填补。
三. 教学目标1.知识与技能:让学生了解莫比乌斯带的特征,掌握莫比乌斯带的制作方法,能在生活中发现和创造莫比乌斯带。
2.过程与方法:通过观察、操作、探索,培养学生的动手操作能力和创新能力。
3.情感态度价值观:让学生感受数学的乐趣,培养对数学的兴趣。
四. 教学重难点1.教学重点:让学生掌握莫比乌斯带的特征和制作方法。
2.教学难点:让学生理解莫比乌斯带的特点,并能在生活中发现和创造莫比乌斯带。
五. 教学方法1.启发式教学:通过问题引导,让学生主动思考、探索。
2.实验教学:让学生亲自动手制作莫比乌斯带,观察其特点。
3.案例教学:通过生活中的实例,让学生理解莫比乌斯带的应用。
六. 教学准备1.教具准备:莫比乌斯带样品、彩纸、剪刀、胶水等。
2.教学环境:教室环境布置,以便于学生动手操作和观察。
七. 教学过程1.导入(5分钟)教师通过展示莫比乌斯带样品,引起学生的兴趣,提问:“你们知道这是什么吗?它有什么特别的地方?”让学生初步了解莫比乌斯带。
2.呈现(10分钟)教师介绍莫比乌斯带的特征和制作方法,讲解莫比乌斯带的原理。
通过PPT展示莫比乌斯带的制作过程,让学生直观地了解。
3.操练(10分钟)学生分组进行动手制作莫比乌斯带。
教师巡回指导,解答学生在制作过程中遇到的问题。
4.巩固(5分钟)教师提出问题:“你们发现莫比乌斯带有什么特点吗?它和普通的带子有什么不同?”让学生观察和思考,巩固所学知识。
神奇的莫比乌斯带

条纸圈之中,只是每条纸圈本身并不打结罢了。
莫比乌斯带只存在一个面,即单侧曲面。
如果沿着莫比乌斯带的中间剪开,将会形成一个比原来的莫比
乌斯带空间大一倍的且具有正反两个面的环,而不是形成两个
莫比乌斯带或两个其它形式的环。
小结
如果再沿着环 0 的中间剪开,将会形成两个与环 0 空间一样的、 具有正反两个面的环,且这两个环是相互套在一起的,从此以
拓展延伸
莫比乌斯带还有着更为奇异的特性。一些在平面上无法解决的问题,却不可 思议地在莫比乌斯带上获得了解决。比如在普通空间无法实现的“手套易位问 题”:人左右两手的手套虽然极为相像,但却有着本质的不同。没有人能把左手 的手套贴切地戴到右手上去;也不能把右手的手套贴切地戴到左手上来。无论你 怎么扭来转去,左手套永远是左手套,右手套也永远是右手套。不过,倘若你把 它搬到莫比乌斯带上来,那么解决起来就易如反掌了。
4—17
一个面、一条封闭曲线做边界的纸圈儿呢?
对于这样一个看起来十分简单的问题,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,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。
图 三
图四
2—17
序号
项目
内容
实验一 (如图三)
实验内容 实验结果
先在裁好的一张纸条正中间画一条线,然后粘成 “莫比乌斯带”,最后沿线剪开。
我们把这个圈一分为二,照理应得到两个圈儿。事 实上,我们会惊奇地发现,纸带不仅没有一分为二,反
而剪出一个两倍长的纸圈。
先在纸条上划两条线,然后粘成“莫比乌斯带”, 实验内容 再用剪刀沿线剪开。猜一猜,剪开后的结果是什么?是
人教版数学四年级上册第五单元第8课时 神奇的“莫比乌斯带”

第8课时神奇的“莫比乌斯带”[教学内容]教材第70页的内容。
[教学目标]1.让学生认识“莫比乌斯带”,学会将长方形纸条制成莫比乌斯带。
2.引导学生通过思考操作发现并验证“莫比乌斯带”的特征,培养学生大胆猜测、勇于探究的求索精神。
[教学重点]让学生认识“莫比乌斯带”,学会将长方形纸条制成莫比乌斯带。
[教学难点]引导学生通过思考操作发现并验证“莫比乌斯带”的特征,培养学生大胆猜测、勇于探究的求索精神。
一、复习导入活动一:听一听古代故事:师:给同学们讲一个故事想听吗?从前有一个小偷,偷了一位很老实的农民的东西,并被当场抓获,人们将小偷送到县衙,县官发现小偷正是自己的儿子。
于是他在一张纸条的正面写上:小偷应当放掉,在纸的反面写上:农民应当关押。
县官将纸条交给执行官,由他去办理。
问:他这样做合理吗?接着讲:执行官他要乘公办事,但又不能更改县太爷的命令。
聪明的执行官想了一个巧妙的办法,救下了农民,关钾了小偷。
同学们想知道他用了一个什么巧妙的办法吗?学完这节课之后,我们就能知道了。
出示课题。
这节课我们就一起来学习、探究《神奇的莫比乌斯带》。
(课件显示)那么看了这个课题你们有什么想法吗?师问1:莫比乌斯带是什么样子的?师问2:莫比乌斯带有什么神奇的地方?师问3:莫比乌斯带在生活中有哪些应用?师:同学们想知道的还真不少,要想知道这些问题还得从这张小小的纸条说起。
活动二:做一做,认识莫比乌斯带1.每个同学拿出一根长方形纸条。
看,这是根普通的纸条,但也是一根神奇的纸条呢。
先说说它有几条边,几个面?(说:四条边两个面)2.同学们能将它两头对接起来吗?3.小组活动。
同学们拿出①号纸条试着做一做。
4.小组同学上台汇报。
师:说说你是怎样对接的?这样接起来纸条就成了一个环(圈)。
是这样接的同学把作品举起来。
摸一摸看一看,现在它有几条边,几个面?师投影:两条边两个面像这样有两条边两个面的纸环我们把它叫(双侧曲面)。
师:说到这,同学们可能会觉得,这也没什么神奇的呀!是呀,这点小把戏,地球人都知道,奇妙的是我还能把它变成一个面,一条边。
《神奇的莫比乌斯带》(教案)2023-2024学年数学四年级上册

《神奇的莫比乌斯带》一、教学目标1. 让学生了解莫比乌斯带的特点,通过动手操作,培养学生动手实践能力和空间想象能力。
2. 使学生通过观察、猜想、操作、验证等活动,发现莫比乌斯带的特征,感受数学的无穷魅力。
3. 培养学生的观察能力、动手操作能力、逻辑思维能力及空间想象能力。
4. 培养学生合作交流的意识,感受数学与生活的密切联系,激发学生学习数学的兴趣。
二、教学重难点重点:引导学生动手操作,观察、发现、验证莫比乌斯带的特点。
难点:理解并掌握莫比乌斯带的特征。
三、教学准备剪刀、彩笔、白纸四、教学过程1. 导入新课出示图片,引导学生观察并思考:你们认识这个图形吗?它有什么特点?学生回答后,教师总结:这是一个神奇的图形,它有一个非常有趣的特点,那就是它只有一个面和一个边界。
这就是我们今天要研究的莫比乌斯带。
2. 探索交流(1)教师出示莫比乌斯带的图片,引导学生观察并思考:你们能发现莫比乌斯带的特征吗?学生回答后,教师总结:莫比乌斯带的特征是只有一个面和一个边界。
(2)教师引导学生动手操作,制作莫比乌斯带。
学生动手操作后,教师提问:你们发现莫比乌斯带的特征了吗?学生回答后,教师总结:莫比乌斯带的特征是只有一个面和一个边界。
3. 实践应用(1)教师出示练习题,引导学生运用莫比乌斯带的特征解决问题。
学生完成后,教师提问:你们是怎么解决这个问题的?学生回答后,教师总结:通过运用莫比乌斯带的特征,我们可以轻松解决这个问题。
(2)教师引导学生思考:在生活中,莫比乌斯带有哪些应用?学生回答后,教师总结:莫比乌斯带在生活中有很多应用,比如录音机的磁带、皮带传送带等。
4. 总结延伸教师引导学生回顾本节课所学内容,总结莫比乌斯带的特征和应用。
五、课后作业1. 制作一个莫比乌斯带,并观察其特点。
2. 收集有关莫比乌斯带的应用实例,与同学交流分享。
六、板书设计神奇的莫比乌斯带1. 特点:只有一个面和一个边界2. 应用:录音机的磁带、皮带传送带等重点关注的细节是“探索交流”环节中的学生动手操作制作莫比乌斯带的步骤。
2023年人教版数学四年级上册神奇的默比乌斯带教案与反思(优选3篇)

人教版数学四年级上册神奇的默比乌斯带教案与反思(优选3篇)〖人教版数学四年级上册神奇的默比乌斯带教案与反思第【1】篇〗《莫比乌斯带》教学设计1、教学内容:人教版义务教育教科书四年级上册70页《神奇的莫比乌斯带》二、活动目标:1、在动手操作中学会将长方形纸条制成一个神奇的莫比乌斯圈。
2、在莫比乌斯圈魔术般的变化中感受数学的无穷魅力,拓展数学视野。
3、进一步激发学生学习数学的兴趣,让学生获得学习成功的体验。
三、活动准备:每位学生若干张长方形纸条,剪刀,固体胶(胶带纸)、水彩笔(蜡笔)四、活动过程:活动一:探究什么是莫比乌斯带活动任务让学生在认真观察的基础上自己探究,建立对莫比乌斯带的认识。
活动内容问题提出什么样的带子是莫比乌斯带?设计方案此活动中,分两步进行探究:第一步:让学生观察并猜测:把带子直接首尾相连,然后想要一次连续不断地摸到带子的两个面是不可能的。
但如果先捏着带子的一端,将另一端扭转180°,再首尾粘贴起来,就能连续不断地摸到带子的两个面了。
第三步:让学生了解有关莫比乌斯带知识。
结论验证通过认真观察,使学生知道先捏着带子的一端,将另一端扭转180°,再首尾粘贴起来的带子就是莫比乌斯带。
让学生初步体验莫比乌斯带的神奇之处,并初步培养学生的空间观念。
知识链接公元1858年,德国数学家莫比乌斯(Mobius,1790~1868)和约翰·李斯丁发现: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”。
活动二:探究沿莫比乌斯带的中间剪开会是什么样活动任务让学生结合具体活动,在不断辨析的过程中,继续深入了解和认识莫比乌斯带;让学生初步感受莫比乌斯带的神奇,并初步培养学生的空间想象力。
人教版数学四年级上册《 神奇的莫比乌斯带》优秀教案

人教版数学四年级上册《神奇的莫比乌斯带》优秀教案一. 教材分析人教版数学四年级上册《神奇的莫比乌斯带》这一课,主要让学生了解莫比乌斯带的特征,探究其性质,并通过实践活动感受莫比乌斯带的神奇。
教材通过生动有趣的故事,引发学生对莫比乌斯带的兴趣,进而引导学生进行观察、操作、思考,从而发现莫比乌斯带的特性。
二. 学情分析四年级的学生在生活中已经积累了一定的观察和操作经验,他们的思维具有可塑性,好奇心强。
但是对于莫比乌斯带这样的抽象概念,还需要通过具体的操作和实践来理解和掌握。
三. 教学目标1.让学生通过观察、操作、思考,发现莫比乌斯带的特性。
2.培养学生的观察能力、动手操作能力和抽象思维能力。
3.激发学生的好奇心,培养学生的探究精神。
四. 教学重难点1.教学重点:让学生发现莫比乌斯带的特性。
2.教学难点:理解并解释莫比乌斯带的性质。
五. 教学方法采用情境教学法、观察教学法、操作教学法和讨论教学法。
通过生动有趣的故事情境,引导学生观察、操作、思考,并在小组内进行讨论,从而发现莫比乌斯带的特性。
六. 教学准备教师准备莫比乌斯带的教具,以及用于学生操作的纸条。
七. 教学过程1.导入(5分钟)通过一个有趣的故事,引入莫比乌斯带的概念。
故事中,让学生感受到莫比乌斯带的神奇,激发学生的好奇心。
2.呈现(5分钟)教师展示莫比乌斯带的教具,让学生直观地了解莫比乌斯带的外观。
同时,教师用语言描述莫比乌斯带的特性,引导学生关注。
3.操练(10分钟)学生分组进行操作,每组用纸条制作一个莫比乌斯带。
在操作过程中,教师引导学生观察、思考,发现莫比乌斯带的特性。
4.巩固(5分钟)学生分组讨论,分享自己制作莫比乌斯带的体会和发现。
教师引导学生用语言表达莫比乌斯带的特性,加深对知识的理解。
5.拓展(5分钟)教师提出一些有关莫比乌斯带的问题,引导学生进行思考和探究。
例如:莫比乌斯带的内部和外部有什么关系?莫比乌斯带的数量与它的特性有什么关系?6.小结(5分钟)教师引导学生总结本节课所学内容,强化对莫比乌斯带特性的认识。
2023年人教版数学四年级上册神奇的默比乌斯带说课稿(精选3篇)

人教版数学四年级上册神奇的默比乌斯带说课稿(精选3篇)〖人教版数学四年级上册神奇的默比乌斯带说课稿第【1】篇〗【教材说明】莫比乌斯带是德国数学家莫比乌斯在1858年研究“四色定理”时偶然发现的一个副产品。
“莫比乌斯圈”已被作为“了解并欣赏的有趣的图形”之一写进了《数学课程标准》,编进了义务教育课程标准实验教科书《数学》。
【说教学内容】小学数学四上第77页数学实践活动课――神奇的莫比乌斯带【说教学目标】1、学会做莫比乌斯带,探究发现莫比乌斯带的特征。
2、经历大胆猜想、操作验证的过程,提高学生思维想象、动手操作的能力。
3、感受数学图形的神奇与美妙,拓宽数学视野,进一步激发学好数学的志趣。
【教具学具】(老师)一张双色纸条、一个2等分线的普通纸圈,剪刀(学生)每人四张双色纸条、剪刀、胶水【说教学过程】一、认识莫比乌斯带1、操作演示,铺垫引入师:(出示长方形纸条)同学们,谁能告诉我这张纸条有几个面?几条边?哪两个面,哪四条边,指给大家看看。
师:大家也拿出纸条,咱们一起来摸摸看跟他说的是不是一样的。
师:我能把它变成只剩下2个面2条边,你知道怎么做吗?(指名演示,提问:两个面在哪呢,边呢)师:咱们也一起来体验一下,(与生一起,边做边说)外圈一个面,内圈一个面,左边一条边,右边一条边。
2、情境创设,激发探索师:瞧,这个圈跑到电脑上了(课件动画播放:纸圈外有一蚂蚁,圈内有一块小蛋糕。
)师:猜猜看蚂蚁这时最想干什么?猜对了,饥饿的蚂蚁特别想吃蛋糕,可是有个要求:咱这只蚂蚁啊只能这样爬(边说边演示),不能沿着边缘翻到内圈也不能打洞到达内圈。
你们说它能吃到蛋糕吗?(不能)师:咱们还是请蚂蚁先生辛苦地爬一趟试试看吧(动画播放)师:唉呀,真的不能吃到啊,为什么呢?预设:(通过观察)学生可能会说因为蚂蚁只能在外圈爬,不能经过边缘它肯定爬不到内圈,所以就吃不到蛋糕。
师:也就是说要想吃到蛋糕,蚂蚁必须从外圈(生:爬到内圈)师:怎样才能让蚂蚁从外圈爬到内圈呢?咱们一起来想想办法,制作一个让蚂蚁能从外圈爬到内圈吃到蛋糕的纸圈。
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小学数学新课程标准教材数学教案( 2019 — 2020学年度第二学期 )学校:年级:任课教师:数学教案 / 小学数学 / 小学四年级数学教案编订:XX文讯教育机构神奇的莫比乌斯带教材简介:本教材主要用途为通过学习数学的内容,让学生可以提升判断能力、分析能力、理解能力,培养学生的逻辑、直觉判断等能力,本教学设计资料适用于小学四年级数学科目, 学习后学生能得到全面的发展和提高。
本内容是按照教材的内容进行的编写,可以放心修改调整或直接进行教学使用。
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。
县官知道执事官在纸条上做了手脚,怀恨在心,伺机报复。
一日,又拿了一张纸条,要执事官一笔将正反两面涂黑,否则就要将其拘役。
执事官不慌不忙地把纸条扭了一下,粘住两端,提笔在纸环上一划,又拆开两端,只见纸条正反面均涂上黑色。
县官的毒计又落空了。
现实可能根本不会发生这样的故事,但是这两个故事却很好地反映出“莫比乌斯带”的特点。
三、奇妙的莫比乌斯带左图所示的带子是由一张纸条的两端粘接而成。
纸的一面称为带的内侧,而纸的另一面则称为带的外侧。
我们把这样的曲面叫做“双侧曲面”。
如果一只蜘蛛想沿着纸带从外侧爬到内侧,那么它非得设法跨越带的边缘不可.右面这张图所示的是莫比乌斯带,它也是由一张纸条两端粘接而成,不过,在粘接前一端扭转了180°。
现在,所得的纸带已不再具有两面,它只有一个面,一条边,这样的曲面我们就叫它“单侧曲面”。
设想一只蜘蛛开始沿着莫比乌斯带爬,那么它能够爬遍整条带子而无须跨越带的边缘。
要证实这一点,只要拿一支铅笔,笔不离纸连续地画线.那么,你将会经过整条的带子,并返回你原先的起点.莫比乌斯带的另一个有趣的性质,只要你沿着如下图所示的带子中央的虚线剪开把这个圈一分为二,照理应得到两个圈儿,奇怪的是,剪开后竟然是一个大圈儿。
如果在纸条上划两条线,把纸条三等分,再粘成“麦比乌斯圈”,用剪刀沿画线剪开,剪刀绕两个圈竟然又回到原出发点,猜一猜,剪开后的结果是什么,是一个大圈?还是三个圈儿?都不是。
它究竟是什么呢?你自己动手做这个实验就知道了。
你就会惊奇地发现,纸带不仅没有一分为二,反而剪出一个两倍长的纸圈。
有趣的是:新得到的这个较长的纸圈,本身却是一个双侧曲面,它的两条边界自身虽不打结,但却相互套在一起。
我们可以把上述纸圈,再一次沿中线剪开,这回可真的一分为二了!得到的是两条互相套着的纸圈,而原先的两条边界,则分别包含于两条纸圈之中,只是每条纸圈本身并不打结罢了。
同学们如果感兴趣,可以将纸条四等分、五等分……,做成莫比乌斯带,剪剪看会出现什么结果。
四、克莱因瓶莫比乌代很神奇,但是,莫比乌斯带具有一条非常明显的边界。
这似乎是一种美中不足。
公元1882年,另一位德国数学家费力克斯•克莱茵(felix klein,1849~1925),终于找到了一种自我封闭而没有明显边界的模型,以他的名字命名的著名“瓶子”——“克莱因瓶”。
这种怪瓶实际上可以看作是由一对麦比乌斯圈,沿边界粘合而成。
这是一个象球面那样封闭的(也就是说没有边)曲面,但是它却只有一个面。
在图片上我们看到,克莱因瓶的确就象是一个瓶子。
但是它没有瓶底,它的瓶颈被拉长,然后似乎是穿过了瓶壁,最后瓶颈和瓶底圈连在了一起。
如果瓶颈不穿过瓶壁而从另一边和瓶底圈相连的话,我们就会得到一个轮胎面。
我们可以说一个球有两个面——外面和内面,如果一只蚂蚁在一个球的外表面上爬行,那么如果它不在球面上咬一个洞,就无法爬到内表面上去。
轮胎面也是一样,有内外表面之分。
但是克莱因瓶却不同,我们很容易想象,一只爬在“瓶外”的蚂蚁,可以轻松地通过瓶颈而爬到“瓶内”去——事实上克莱因瓶并无内外之分!如果把一个克莱因瓶适当地剪开来,我们就能得到两条莫比乌斯带。
除了我们上面看到的克莱因瓶的模样,还有一种不太为人所知的“8字形”克莱因瓶。
它看起来和上面的曲面完全不同,但是在四维空间中它们其实就是同一个曲面——克莱因瓶。
五、麦比乌斯圈的应用:数学中有一个重要分支叫“拓扑学”,主要是研究几何图形连续改变形状时的一些特征和规律的,“麦比乌斯圈”变成了拓扑学中最有趣的单侧面问题之一。
麦比乌斯圈的概念被广泛地应用到了建筑,艺术,工业生产中。
运用麦比乌斯圈原理我们可以建造立交桥和道路,避免车辆行人的拥堵。
在科技馆的展厅里有一个名叫“三叶纽结”的展品。
它高12米,整体宽度10米,由三条宽1.65米的带形成的一根三棱柱经过三次盘绕,将其一端旋转120°后首尾相接构成。
它实际上是由“莫比乌斯带”演变而成的。
它表示着科学没有国界,各种科学之间没有边界,科学是相互连通的,科学和艺术也是相互连通的!在世界特殊奥林匹克运动史上,莫比乌斯环有着特殊的意义,其象征着连接起全世界智障人士的友谊,彰显出特奥会所崇尚的“转换一种生命方式,您将获得无限发展”理念。
不久前落成的以2007年世界夏季特奥会会标“眼神”为主题的纪念雕塑,其采用的就是象征着无限发展的莫比乌斯环。
瑞典《不可能的图形》邮票:瑞典1982年发行的一枚邮票,图案是一个古里古怪的图形,如果你用指尖沿着这个古怪的图形上任何一个面顺着一个方向划下去,结果会发现这是一个在现实中不可能造出来的东西。
但如果你就这样一直顺着划下去,又会回到原来的出发点,似乎这个物体又不荒谬。
其实这是一个立体化的“莫比乌斯圈”。
发行这枚“不可能的图形”邮票,意在引导人们关注科学,探索宇宙不解之谜。
莫比乌斯带为很多艺术家提供了灵感,比如美术家m.c.escher就是一个利用这个结构在他木刻画作品里面的人,最著名的就是莫比乌斯二代,图画中表现一些蚂蚁在莫比乌斯带上面前行。
foa建筑工作室的虚拟住宅方案,试图达到数学上著名的“莫比乌斯带”所展示的有趣的空间界面特点。
它也经常出现在科幻小说里面,比如亚瑟•克拉克的《黑暗之墙》。
科幻小说常常想象我们的宇宙就是一个莫比乌斯带。
由a.j.deutsch创作的短篇小说《一个叫莫比乌斯的地铁站》为波士顿地铁站创造了一个新的行驶线路,整个线路按照莫比乌斯带方式扭曲,走入这个线路的火车都消失不见。
另外一部小说《星际航行:下一代》中也用到了莫比乌斯带空间的概念。
莫比乌斯带也被用于工业制造。
一种从莫比乌斯带得到灵感的针式打印机色带能使用更长的时间,因为可以更好的利用整个带子。
莫比乌斯带常被认为是∞(无穷大符号)的创意来源,因为如果某个人站在一个巨大的莫比乌斯带的表面上沿着他能看到的“路”一直走下去,他就永远不会停下来。
但是这是一个不真实的传闻,因为∞的发明比莫比乌斯带还要早。
六、不可能的事情在这幅名叫“瀑布”的平版画中存在的不可思议:瀑布是一个封闭系统, 但它却能使作坊车轮象一台永动机一样连续地转动。
瑞士艺术家oscar reutersvard是“不可能图形之父。
他创作出了“不可能图形”。
1934年, 他通过一系列立方体造出了第一个不可能三角形。
1982年这幅画作为瑞典邮票发行。
七、结语莫比乌斯带实际是拓扑学中的一个小部分。
拓扑学是19世纪发展起来的一个重要的几何分支。
早在欧拉或更早的时代,就已有拓扑学的萌芽,那时候发现的个别问题,例如哥尼斯堡七桥问题、多面体的欧拉定理、四色问题等,都是拓扑学发展史上的重要问题,后来在拓扑学的形成中占着重要的地位。
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