《神奇的莫比烏斯帶》PPT課件

中南大學(xué)附小 huzhan 用一張長(zhǎng)方形的紙條，首尾相粘，做成一個(gè)紙圈，然后只允許用一種顏色，在紙圈上的一面涂抹，最后把整個(gè)紙圈全部抹成一種顏色，不留下任何空白。這個(gè)紙圈應(yīng)該怎樣粘？ 如果是紙條的首尾相粘做成的紙圈有兩個(gè)面，勢(shì)必要涂完一個(gè)面再重新涂另一個(gè)面，不符合涂抹的要求，能不能做成只有一個(gè)面、一條封閉曲線(xiàn)做邊界的紙圈兒呢？ 普通紙帶具有兩個(gè)面（即雙側(cè)曲面），一 個(gè) 正面，一個(gè)反面，兩個(gè)面可以涂成不同的 顏 色；而這樣的紙帶只有一個(gè)面（即單側(cè)曲面），一只小蟲(chóng)可以爬遍整個(gè)曲面而不必 跨 過(guò)它的邊緣！ 對(duì)于這樣一個(gè)看來(lái)十分簡(jiǎn)單的問(wèn)題，數(shù)百年間，曾有許多科學(xué)家進(jìn)行了認(rèn)真研究，結(jié)果都沒(méi)有成功。后來(lái)，德國(guó)的數(shù)學(xué)家麥比烏斯對(duì)此發(fā)生了濃厚興趣，他長(zhǎng)時(shí)間專(zhuān)心思索、試驗(yàn)，也毫無(wú)結(jié)果。有一天，他被這個(gè)問(wèn)題弄得頭昏腦漲了，便到野外去散步，他頭腦里仍然只有那個(gè)尚未找到的圈兒。一片片肥大的玉米葉子，在他眼里變成了“綠色的紙條兒”，他不由自主地蹲下去，擺弄著、觀察著。葉子彎取著聳拉下來(lái)，有許多扭成半圓形的，他隨便撕下一片，順著葉子自然扭的方向?qū)映梢粋€(gè)圓圈兒，他驚喜地發(fā)現(xiàn)，這“綠色的圓圈兒”就是他夢(mèng)寐以求的那種圈圈。麥比烏斯回到辦公室，裁出紙條，把紙的一端扭轉(zhuǎn)180，再將一端的正面和背面粘在一起，這樣就做成了只有一個(gè)面的紙圈兒。 如果在裁好的一張紙條正中間畫(huà)一條線(xiàn)，粘成“麥比烏斯圈”，再沿線(xiàn)剪開(kāi)，把這個(gè)圈一分為二，照理應(yīng)得到兩個(gè)圈兒，奇怪的是，剪開(kāi)后竟是一個(gè)大圈兒。 如果在紙條上劃兩條線(xiàn)，把紙條三等分，再粘成“麥比烏斯圈”，用剪刀沿畫(huà)線(xiàn)剪開(kāi)，剪刀繞兩個(gè)圈竟然又回到原出發(fā)點(diǎn)，猜一猜，剪開(kāi)后的結(jié)果是什么，是一個(gè)大圈？還是三個(gè)圈兒？都不是。它究竟是什么呢？你自己動(dòng)手做這個(gè)實(shí)驗(yàn)就知道了。你就會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，紙帶不一分為二，一大一小的相扣環(huán)。神奇的地方 兩則小故事： 據(jù)說(shuō)有一個(gè)小偷偷了一位很老實(shí)農(nóng)民的東西，并被當(dāng)場(chǎng)捕獲，將小偷送到縣衙，縣官發(fā)現(xiàn)小偷正是自己的兒子。于是在一張紙條的正面寫(xiě)上：小偷應(yīng)當(dāng)放掉，而在紙的反面寫(xiě)了：農(nóng)民應(yīng)當(dāng)關(guān)押。縣官將紙條交給執(zhí)事官由他去辦理。聰明的執(zhí)事官將紙條扭了個(gè)彎，用手指將兩端捏在一起。然后向大家宣布：根據(jù)縣太爺?shù)拿罘诺艮r(nóng)民，關(guān)押小偷。縣官聽(tīng)了大怒，責(zé)問(wèn)執(zhí)事官。執(zhí)事官將紙條捏在手上給縣官看，從“應(yīng)當(dāng)”二字讀起，確實(shí)沒(méi)錯(cuò)。仔細(xì)觀看字跡，也沒(méi)有涂改，縣官不知其中奧秘，只好自認(rèn)倒霉。 縣官知道執(zhí)事官在紙條上做了手腳，懷恨在心，伺機(jī)報(bào)復(fù)。一日，又拿了一張紙條，要執(zhí)事官一筆將正反兩面涂黑，否則就要將其拘役。執(zhí)事官不慌不忙地把紙條扭了一下，粘住兩端，提筆在紙環(huán)上一劃，又拆開(kāi)兩端，只見(jiàn)紙條正反面均涂上黑色?？h官的毒計(jì)又落空了。 應(yīng)用 魔術(shù)立交橋和道路，避免車(chē)輛行人的擁堵用皮帶傳送的動(dòng)力機(jī)械的皮帶就可以做成“莫比烏斯帶”狀，這樣皮帶就不會(huì)只磨損一面了。 克萊因（18491925）是一位德國(guó)數(shù)學(xué)家他設(shè)計(jì)了一種拓?fù)淠Ｐ瓦@種模型是一種只有單面的特別的瓶子克萊因瓶只有外部而無(wú)內(nèi)部它穿過(guò)自己如果往里頭注水，那么水恰從同一個(gè)洞里溢出在莫比烏斯帶和克萊因瓶之間有著密切的聯(lián)系如果把克萊因瓶沿著它縱長(zhǎng)的方向切成兩半，那么，它將形成兩條莫比烏斯帶！