【趣味数学】高中数学校本课程：第12课时 解析几何中的趣题―神奇的莫比乌斯圈
神奇的莫比乌斯带课件
拓扑学是研究几何图形在连续变形下保持不变的性质的数学 分支。莫比乌斯带作为拓扑学中的一个重要概念，具有许多 有趣的性质和特点。
莫比乌斯带在拓扑学中有着广泛的应用，如分形、纽结理论 、流体力学等。同时，莫比乌斯带也与数学的其他分支有着 密切的联系，如代数几何、微分几何等。
03
莫比乌斯带的数学原理
莫比乌斯带的数学模型
艺术家利用莫比乌斯带的特性创作出 独特的艺术品，如莫比乌斯雕塑和画 作。
02
莫比乌斯带的构造与性质
莫比乌斯带的构造方法
纸条构造法
取一张纸条，将其两头扭转180度后，将两头粘接起来，形成一个只有一个面 、一个边界的曲面。
细线构造法
取一根细线，将其两端连接起来，形成一个圆环。然后将细线沿着圆环的中线 缠绕，形成一个只有一个面、一个边界的曲面。
殊排列。
化学键研究
莫比乌斯带可以用于研究化学键 的性质，例如在莫比乌斯带上进 行共价键的断裂和形成，可以观
察到键能的改变。
莫比乌斯带在生物实验中的应用
细胞结构研究
莫比乌斯带可以用于研究细胞的结构，例如在莫比乌斯带 上放置细胞，可以观察到细胞的特殊排列和形态。
生物分子研究
莫比乌斯带可以用于研究生物分子的性质，例如在莫比乌 斯带上进行蛋白质的合成和分解，可以观察到生物分子的 特殊行为。
莫比乌斯带的历史与发现
历史
莫比乌斯带由德国数学家莫比乌 斯在1858年发现。
发现过程
莫比乌斯在研究三维几何时，发 现一个二维的纸带在扭曲后仍保 持相连，且只有一个边界。
莫比乌斯带的应用领域
数学
莫比乌斯带在数学中常被用作教学工 具，以帮助学生理解拓扑学和几何学 的基本概念。
艺术
校本课程 趣味数学教案 周 受 萍
闽侯一中校本选修课程课程名称：趣味数学数学组周受萍《趣味数学》校本课程纲要一、课程开发原则与开发背景1、开发原则：《趣味数学》课程就是要把“数学有趣，数学有用，数学不难”的理念放在第一位，故名“趣味数学”。
本课程让学生在趣味化、生活化的数学教学活动中，自主地建构数学知识，创设轻松、活泼的教学氛围，使教学活动源于学生生活，源于学生好奇之事，引导学生积极运用自己有的生活经验去探索、去发现、去体验，让他们亲身感悟数学知识。
根据自己对中学数学节本的了解，设计出有趣的数学课程，对学生进行无痕的引导，降低学生接受的难度。
通过学生的探究和发现感受到有趣有用的数学。
同时体会我们中国古代光辉的数学成就，有信心学好数学。
游戏是学生很好的学习方式和途径，而数学语言却以简练和逻辑为特点。
为了把抽象的数学符号变为生动活泼的形象符号，让学生更乐于接受，更容易掌握，《趣味数学》将寓教于乐的传统教学理念移植到单调枯燥的数学教学中，让学生在潜移默化地掌握操作学习法、阅读学习法、迁移类推学习法、发现学习法、尝试学习法等众多学习方法，让学生通过饶有兴趣的认知方式轻松掌握所学的知识。
2、开发背景：“数学是思维的体操”。
作为一门研究数量关系与空间形式的科学，数学不仅具有高度的抽象性、严密的逻辑性，而且具有广泛的应用性。
数学以高度智力训练价值以及学科本身所具有的特点，为培养发展学生的创造性思维品质提供了极大的空间。
数学是学习现代科学技术必不可少的基础和工具，是基础教育的重要组成部分，通过数学思维训练，不仅使学生能够掌握渊博的数学知识，也使那些数学尖子有发挥自己特长的用武之地，更重要的是可以训练他们的思维，增强分析问题和解决问题的能力，促使学生发展，形式健全人格，具有终身持续发展能力的力量源泉。
开展教学思维训练活动，对于扩大学生的视野，拓宽知识，培养兴趣爱好，发展教学才能，提供了最佳的舞台，未来的数学家、科学家、诺贝尔奖金的获得者就在他们当中诞生。
数学趣味知识“莫比乌斯带”的神奇
数学趣味知识“莫比乌斯带”的神奇曾作过闻名数学家高斯助教的莫比乌斯在1858年与另一位数学家各自独立发觉了单侧的曲面，其中最闻名的是“莫比乌斯带”。
假如想制作这种曲面，只要取一片长方纸条，把一个短边扭转180°，然后把这边跟对边粘贴起来，就形成一条“莫比乌斯带”。
当用刷子油漆那个图形时，能连续不断地一次就刷遍整个曲面。
假如一个没有扭转过的带子一面刷遍了，要想把刷子挪到另一面，就必须把刷子移动跨过带子的一条边沿。
“莫比乌斯带”有点奇异，一时又派不上用场，然而人们依旧依照它的特性编出了一些故事，据说有一个小偷偷了一位专门老实农民的东西，并被当场捕捉，将小偷送到县衙，县官发觉小偷正是自己的亲小孩。
因此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。
聪慧的执事官将纸条扭了个弯，用手指将两端捏在一起。
然后向大伙儿宣布：依照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。
认真观看字迹，也没有涂改，县官不知其中隐秘，只好自认倒霉。
县官明白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。
现实可能全然可不能发生如此的故事，然而这两个故事却专门好地反映出“莫比乌斯带”的特点。
“莫比乌斯带”在生活和生产中差不多有了一些用途。
例如，用皮带传送的动力机械的皮带就能够做成“莫比乌斯带”状，如此皮带就可不能只磨损一面了。
假如把录音机的磁带做成“莫比乌斯带”状，就不存在正反两面的问题了，磁带就只有一个面了。
莫比乌斯带是一种拓扑图形，什么是拓扑呢？拓扑所研究的是几何图形的一些性质，它们在图形被弯曲、拉大、缩小或任意的变形下保持不变，只要在变形过程中不使原先不同的点重合为同一个点，又不产生新点。
神奇的莫比乌斯带-完整版课件
一笔将纸条的正反两面涂黑 ， 否则关押！
莫比乌斯带
对于这样一个看来十分简单的问题，曾有许多科 学家进行了研究，但是都没有成功。德国的数学家莫 比乌斯对此也产生了浓厚的兴趣。
有一天，他被这个问题弄得头昏脑涨了，便到野 外去散步。一片片肥大的玉米叶子，令他不由自主地 蹲下来，仔细观察着。有许多叶子扭成半圆形的，他 认真思考着，最后撕下其中一片，顺着叶子自然扭的 方向对接成一个圆圈，他惊喜地发现，这就是他梦寐 以求的那种圈。
莫比乌斯回到办公室，裁出纸条，把纸的一端扭 转180°，再与另一端粘在一起，这样就做成了只有一 个面的纸圈儿。来自莫比乌斯带 在生活中的应用
莫比乌斯带更多更广泛的应用 还等着你们去探索和发现呢！
神奇的莫比乌斯带课件
欧拉公式与莫比乌斯带的关系
欧拉公式
欧拉公式是联系复数、三角函数和多项式的一种重要公式，它为研究莫比乌 斯带提供了重要的数学工具。
应用
通过应用欧拉公式，我们可以推导出莫比乌斯带的一些重要性质，如单侧性 和无限性。
拓扑学中的莫比乌斯带
拓扑学定义
在拓扑学中，莫比乌斯带是一种特殊的拓扑空间，它由一条带子经过连续变形得 到。
建筑设计中的应用
建筑设计
莫比乌斯带在建筑设计中也有 着重要的应用，它可以作为一 种创新的建筑结构形式，实现
空间和结构的优化设计。
结构工程
在结构工程中，莫比乌斯带的 应用可以实现更加高效和稳定 的建筑结构，如桥梁、高层建
筑等。
能源利用
莫比乌斯带在能源利用方面也 有所应用，如太阳能电池板的 设计，可以通过利用莫比乌斯 带的原理提高能源利用效率。
感谢您的观看
THANKS
，否则将形成一个没有开口的圆环。
使用胶带制作莫比乌斯带
• 准备工具和材料：胶带、剪刀。 • 制作步骤 • 将胶带撕下一段，长度与胶带的宽度相等。 • 将胶带的一端粘贴在一起，形成一个圆环。 • 将另一端也粘贴在一起，但要保证两个粘贴点不在同一点
上，形成一个有开口的圆环。 • 用手指轻轻按压开口，使圆环闭合。 • 注意事项：在粘贴时确保两个粘贴点不在同一点上，否则
它是由一个矩形条带首尾相接 ，然后沿着矩形的一边扭曲后
形成一个环状。
莫比乌斯带只有一个面，且没 有边界，这种性质在日常生活
中很难想象。
莫比乌斯带的发明者
莫比乌斯带是由德国数学家约翰·弗里德里希·莫比乌斯发现并命名的。
他于1858年通过将一个带有两个边界的矩形条带扭曲后得到了莫比乌斯带。
苏教版数学高二-高中数学校本课程 第12课时 解析几何中的趣题―神奇的莫比乌斯圈 周毅
打印版高中数学 12课时 解析几何中的趣题―神奇的莫比乌斯圈教学要求：利用几何方法解决生活问题教学过程：一、 故事引入老国王的问题----神奇的莫比乌斯圈一个年老的国王有五个儿子，他临死前把五个儿子叫到身边，打算把自己的国土平均分给每个儿子，但为了要儿子们团结，他希望每片国土的边界线都相连。
如果你是帝国宰相的话，请问你如何来执行老国王的遗嘱？二、 学习例题寻找方法例1假定你在赤道上饶了地球一周，这时你的头顶要比你的脚底多跑多少路？分析与解答：你的脚底一共走了R π2的路，R 是地球半径。
你的头呢却走了()7.12+R π的路，1.7是你的身高。
因此头比脚多走()7.107.1227.12≈⨯=-+πππR R 米例2假定把一条铁丝困到地球赤道上，然后把这条铁丝放长一米，问这条松下来的铁丝和地球之间能不能让一只老鼠穿过？分析与解答：一般人都会回答这个间隙会比一根头发还小，一米同地球赤道的40000000米相比简直相差太大了。
事实上，这个间隙大小为162100≈π厘米，不仅老鼠，甚至大猫也可以过去。
三、全课总结下面回到课前的问题，拿一张纸条，假设四个顶点ABCD ，为了区分这两个面，我们不妨把一面涂成兰色，而一面涂成红色 使A 与B ；C 与D 重合地粘接起来，我们就得到了一个普通有两个面的曲面如果让一只蚂蚁在这个曲面的某一面上爬行，不让它绕过曲面的边缘，也不让它穿过曲面，那么无论它怎么爬，它也爬不到另一面上去。
现在，把纸条从粘接处分开，扭转 180。
，再使 A 与C 、B 与D 重新地粘接起来，我们就得到了只有一个面的曲面，已经无所谓里外了 在这个圈上，能玩出无限的小把戏。
前面说的那个5个儿子分土地就是其一。
你猜猜把这个带子延中间切开、再切呢？玩过吗？就是把第一次切得到的两个圆再切呢？大家回家去试一下吧，很有趣.四、 作业可以有多少种方法用对角线把一个n 边多边形（平面凸多边形）剖分成三角形？。
好玩神奇的莫比乌斯带课件pptx
3
莫比乌斯带只有一个面，这个面上的点和边界 上的点都是相连的。
莫比乌斯带的发明者
莫比乌斯带是由德国数学家莫比乌斯（Mobius，1790-1868 ）发现的。
他是在研究图形和几何时偶然间发现了这个现象，并以此为 基础进行深入研究。
莫比乌斯带的数学定义
莫比乌斯带通常被定义为：将一条带有两个端点的直线段进行180度旋转后，与原 直线段上的点相连所得到的图形。
04
莫比乌斯带的科学意义
对数学的影响
拓扑学
莫比乌斯带是拓扑学中的一个重要概念，它揭示了简单形状可以 具有复杂的拓扑特性。
几何性质
莫比乌斯带对几何学产生了深远的影响，它挑战了传统的几何学 概念，引入了新的几何维度和形状。
代数结构
莫比乌斯带在代数结构中也有重要的应用，例如在模运算和多项式 方程中。
对物理的影响
好玩神奇的莫比乌斯带课件 pptx
xx年xx月xx日
目 录
• 莫比乌斯带的基本概念 • 莫比乌斯带的特性 • 莫比乌斯带的实际应用 • 莫比乌斯带的科学意义 • 莫比乌斯带的趣味实验
01
莫比乌斯带的基本概念
什么是莫比乌斯带
1
莫比乌斯带是一种特殊的几何结构，由德国数 学家莫比乌斯发现并命名。
2
它是由一个矩形条带首尾相接，然后沿着边界 进行连续扭曲后得到的。
具体来说，如果我们将一条直线段AB进行180度旋转后与原直线段上的点相连， 那么就会得到一个封闭的、只有一条边界的曲面。
这个曲面就是莫比乌斯带。
02
莫比乌斯带的特性
只有一个面
总结词
莫比乌斯带只有一个面，没有正反面之分。
详细描述
莫比乌斯带是一个数学概念，它是由一个矩形条带沿其一条中线和一条边旋 转360度形成的。旋转过程中，原本的两条边界合并成了一条边界，原本的两 个面也合并成了一个面。
神奇的“莫比乌斯带”
神奇的“莫比乌斯带”什么是莫比乌斯带？莫比乌斯带是一种具有独特几何形状的曲面，它只有一个面和一个边。
在数学上，莫比乌斯带是二维曲面的一种特殊情况，被称为非定向曲面。
它以德国数学家奥古斯特·莫比乌斯（August Ferdinand Möbius）的名字命名，于1858年由德国数学家约瑟夫·洛斯特在其发表的论文中首次描述。
莫比乌斯带的独特之处在于，它只拥有一个连续的边，也就是说，无论你从哪个点沿曲面行走，总能回到出发点，却穿过了整个曲面的每一个点。
换句话说，如果你将一根宽带沿着一边旋转半圈再粘合起来，就得到了一个莫比乌斯带。
莫比乌斯带的结构特点要理解莫比乌斯带的结构特点，我们可以通过简单的实验来观察它。
首先，我们需要一根长而窄的纸条，将纸条的两端连接起来，形成一个环状。
接下来，取一个笔或者铅笔，将纸条的一侧都涂上墨水或者颜料。
然后，将纸条扭转一半，并且再次粘合起来。
这样，我们就得到了一个莫比乌斯带。
实验结果发现，莫比乌斯带的特点之一是，无论你从带的哪一侧开始行走，最后你总能回到起点，而且所经过的每一个点都是连续的，没有中断。
这反映了莫比乌斯带的非定向性。
另外，莫比乌斯带只有一个面，这对于曲面的研究和理解具有重要意义。
莫比乌斯带的应用莫比乌斯带的独特形态和非定向性在数学和物理学的研究中发挥了重要作用，并在一些实际应用中得到了应用。
在数学领域，莫比乌斯带被广泛用于拓扑学和几何学的研究中。
由于莫比乌斯带的结构特点，它被用作研究曲面的基本模型，以研究不同形状和拓扑性质的曲面之间的关系。
此外，莫比乌斯带还被用于解决一些拓扑学的难题，如杂乱线和全息图的展示。
在物理学领域，莫比乌斯带也有广泛的应用。
它在拓扑绝缘体和量子计算等领域中是一个重要的研究对象。
莫比乌斯带的非定向性使得电子在其上运动时具有特殊的性质，这些性质被应用于设计和制造新型的电子元件和量子通信设备。
除了在学术研究中的应用外，莫比乌斯带还在艺术和设计领域中得到了广泛的应用。
《神奇的莫比乌斯带》课件
06
总结与展望
Chapter
总结莫比乌斯带的特性和应用
拓扑结构
只有一个面和一个边界，打破了 传统二维物体的限制。
连续性
在莫比乌斯带上，任何沿着边缘 移动的点都将保持在带上，展示 了空间的连续性。
总结莫比乌斯带的特性和应用
• 方向性：莫比乌斯带具有方向性，决定了物 体的运动轨迹。
总结莫比乌斯带的特性和应用
04
莫比乌斯带的奇妙现象
Chapter
蚂蚁在莫比乌斯带上走一圈的路径
总结词
奇特的循环路径
详细描述
当一只蚂蚁在莫比乌斯带上爬行，它会发现自己最终回到了起始点，尽管它没 有跨越边界，也没有绕过任何障碍物。
在莫比乌斯带上翻滚的球来自总结词颠覆想象的滚动轨迹
详细描述
一个球在莫比乌斯带上滚动，其轨迹会呈现一种奇特的螺旋形状，不同于在普通 表面上球沿直线或圆周滚动的轨迹。
注意事项
塑料或金属带的材质和尺 寸会影响最终效果，建议 选择适当的材料和尺寸。
使用软件模拟制作莫比乌斯带
准备工具
计算机、绘图软件。
制作步骤
在绘图软件中绘制一个矩形，然后将其中一个边进行180度旋转， 最后将旋转后的边与原矩形另一边进行粘接。
注意事项
软件的选择和操作会影响最终效果，建议选择适合的绘图软件并熟 悉其操作。
莫比乌斯带在动画和电影中也被广泛运用，创造出独 特的视觉效果和情节。例如，一些动画和电影利用莫 比乌斯带的概念创造出扭曲的世界观和角色形象，给 人以视觉上的冲击和艺术感。
莫比乌斯带还被用于动画和电影的配乐设计，通过将 音乐元素进行扭曲或弯曲，创造出独特的音效和音乐 风格，增强动画和电影的氛围和艺术感。
准备工具
奇妙的莫比乌斯
01莫比乌斯的发现长方形有几个面？一张四边形纸条有几条边，几个面？容易知道，有4条边，2个面。
那么，能否将它变成2条边，2个面呢？这个也容易做到，只要将它卷成一个圆柱形，即可。
怎么判断是两个面？只要用一种颜色的绘笔，在纸圈上的一面涂抹，涂完一个面后，提笔才能重新涂另一个面。
边也一样。
四边形纸条卷成圆柱形那么再问：能否将它变成1条边，1个面呢？也就是说，能否用一种颜色，在纸圈上的一面涂抹，最后把整个纸圈全部抹成这种颜色而不留下任何空白？莫比乌斯的发现德国数学家，天文学家莫比乌斯（August Mobius， 1790～1868）困惑一道数学几何学难题：怎样在长方形的纸条上，用一种颜色，把整个纸条正反面抹成一种颜色。
他头昏脑涨之余，到野外散步，一片片肥大的玉米叶子，在他眼里变成了他脑中绿色的纸条。
叶子弯曲耸拉下来，有许多扭成半圆形。
他随便撕下一片，顺着叶子自然扭曲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。
莫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。
莫比乌斯圈就这样被发现了，并以他的名字命名。
同时独立发现这个怪圈的还有数学家约翰·李斯丁。
这莫比乌斯圈有一个最令人著迷的性质：它只有一条边和一个面。
莫比乌斯于1809 年入莱比锡大学学习法律，后转攻数学、物理和天文，尤其涉及天文和数学两大领域。
担任过“数学王子”高斯（Gauss ，1777～1855）的助教，后在高斯的推荐下成为特级教授和莱比锡天文台的观测员，并于1848年成为莱比锡天文台台长。
莫比乌斯在数学上有很多贡献，不过他为世人所知还多半是因为这个用他的名字命名的奇怪曲面：莫比乌斯环。
莫比乌斯也因此成了拓扑学研究的先驱者。
02奇特的莫比乌斯环如莫比乌斯所做的，只要将一个长方形纸条ABCD的一端AB固定，另一端CD扭转180度后，把AB和DC粘合在一起就可得到一条莫比乌斯环。
好玩神奇的莫比乌斯带课件ppt
拓扑学中的莫比乌斯带
拓扑结构
莫比乌斯带是拓扑学中的一个重要概念。它具有独特的拓扑性质，例如只有一个 面和一个边界，以及在扭曲和伸展时不会改变其形状和大小等。
应用领域
莫比乌斯带在拓扑学中有广泛的应用，如拓扑排序、网络路由算法等。
04
莫比乌斯带的趣味实验
永动机和莫比乌斯带
永动机设想
一些科学家曾设想利用莫比乌斯带实现永动机，但因违背能 量守恒定律而无法实现。
数学描述
在数学上，莫比乌斯带可以由一个正方形沿着它的两条对角 线剪开，然后首尾相连组成。
莫比乌斯带的发现历程
数学史上的一个著名错误
莫比乌斯带并不是由德国数学家莫比乌斯首次发现，而是由一个名叫奥古斯 特·克莱因的数学家首次发现并给出了完整的证明。
莫比乌斯的贡献
莫比乌斯在克莱因的发现后对其进行了深入研究，给出了莫比乌斯变换和莫 比乌斯函数等概念。
莫比乌斯函数
定义
莫比乌斯函数是一个与复变函数有关的函数，它可以用来描述一个复数在复平面 上的位置和大小。
应用
在信号处理、量子力学等领域都有广泛的应用。
03
莫比乌斯带的科学应用
物理学中的莫比乌斯带
运动定律
莫比乌斯带在物理学中可以用于解释非线性运动和混沌现象 ，如通过使用该模型可以更直观地理解三体问题中的复杂运 动。
设计基于莫比乌斯带原理的创新应用
创意设计
运用莫比乌斯带原理，设计出有创意、实用或具有艺术美感的产品、装置或 服务。
解决问题
针对现实生活中的某个问题，运用莫比乌斯带原理寻求创新解决方案，如利 用莫比乌斯带原理设计更加高效的传输带、发电机等设备。
06
总结与回顾
回顾莫比乌斯带的重要特性
数学校本课程《趣味数学》
序言数学是一门基础科学，一切自然科学都离不开数学严密的计算和推理，数学也是人文科学和逻辑思维的基础。
趣味数学是以传统的课堂教学为基础，以开放，创新的思维模式，集中体现了素质教育思想，立足培养兴趣，旨在提高成绩，通过讲，学，练这一科学有效的训练方法，培养学生的数学兴趣和教学思维。
立足基础知识，结合教学实际，博采众长，寓理于例，重在思维训练，并加以适合的延伸和拓展，以提高学生对数学的兴趣，启发学生的创造力和思维能力，爱学，乐学，增强孩子的学习主动性，提高学生思维的敏捷性，灵活性，准确性和深刻性是我们的宗旨和目标。
“千里之行，始于足下”愿广大学生在汗水中积累知识，在灵感中启迪智慧，在和谐中走向成功！目录第一部分：课程目标第二部分：课程的组织形式与实施计划第三部分：课程内容简介第1讲集合中的趣题—“集合”与“模糊数学………………第2讲函数中的趣题—一份购房合同…………………………第3讲函数中的趣题—孙悟空大战牛魔王……………………第4讲三角函数的趣题—直角三角形…………………………第5讲三角函数的趣题—月平均气温问题……………………第6讲数列中的趣题—柯克曼女生问题………………………第7讲数列中的趣题—数列的应用……………………………第8讲不等式性质应用趣题―两边夹不等式的推广及趣例……第9讲不等式性质应用趣题―均值不等式的应用………………第10讲立体几何趣题—正多面体拼接构成新多面体面数问题…第11讲立体几何趣题—球在平面上的投影………………………第12讲解析几何中的趣题―神奇的莫比乌斯圈……………………第13讲解析几何中的趣题―最短途问题……………………………第14讲排列组合中的趣题―抽屉原理………………………………第15讲排列组合中的趣题―摸球游戏………………………………第16讲概率中的趣题………………………………………………第17讲简易逻辑中的趣题…………………………………………第18讲解数学题的策略……………………………………第四部分：课程评价第一部分：课程目标1.启发学生能够发现问题和提出问题，善于独立思考，学会分析问题和创造地解决问题；2. 能利用一次函数及其图象解决简单的实际问题，发展学生数学应用能力.3. 体会数学在实际问题中的应用价值．4. 探索直角三角形在生活中应用，进一步体会三角函数在解决问题过程中的应用。
好玩数学-神奇的莫比乌斯带教案
（三）剪“神奇的带子”。
1.导入语：刚才，我们通过探究，发现了“神奇的带子”由两个面变成了一个面。下面，我们一起来继续探究它的奥秘。
2.请同学们再取两张长方形纸条，在每张长方形纸条的中间画一条线（课件出示线的画法），再分别制成一个圆环和一条“神奇的带子”。
（1)学生制作圆环和“神奇的带子”。
（2)等学生制作好后，提问：如果用剪刀沿纸条上的虚线剪开，你觉得会变成什么样子？
引导启发学生思考。
（3)请同学们剪一剪，看看剪出的结果和你想的是否一样？
学生动手操作后，观察比较圆环与“神奇的带子”的不同之处。
（4)反馈归纳。
生A:我发现“神奇的带子”沿虚线剪开后，还是一根带了，只是带子变长变细了，而且扭曲的不止180°了。
2.同学们，你们知道执事官想了一个什么巧妙的方法既救了农民，又惩治了小偷吗？那么就和老师一起走进今天的课堂。（板书题目）
【设计意图】通过一个有趣的故事，设置了悬念，引起学生的学习兴趣，激发学生探究新知的欲望。
探新
（一）小蚂蚁吃面包屑。
课件出示教材第54页最上面的两个圆环的情境图。
1.师：请大家看看，圆环的内壁上有一点面包屑，一只小蚂蚁闻到了面包的香味，爬了过来。如果不让蚂蚁爬过圆环的边缘，它能吃到面包屑吗？
生B:我发现圆环沿虚线剪开后，由一个变成了两个。
3.师：同学们，这条“神奇的带子”还有很多神奇之处，你们想知道吗？引导学生把纸条平均分成三份、四份···.··做成“神奇的带子”，再沿虚线剪一剪，看看有什么发现？
学生模仿操作后的发现：“神奇的带子”平均分成三份后，沿虚线剪开变成了一个大带子和一个小带子。
神奇的莫比乌斯带教案-【通用,经典教学资料】
《神奇的莫比乌斯带》教案教学目标1、动手操作，验证交流，经历探索和认识莫比乌斯带的过程,积累数学活动经验。
２、在动手操作、对比探索中认识“莫比乌斯带”，学会将长方形纸条制作成莫比乌斯带，初步体会莫比乌斯带的特征。
3、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,进一步激发学生学习的兴趣和好奇心教学重点学会将长方形纸条制作成莫比乌斯带，初步体会莫比乌斯带的特征教学难点学会将长方形纸条制作成莫比乌斯带４教学过程一、创设情境,质疑自探一个纸环的内侧有一点面包屑，外面有一只蚂蚁。
如果不让蚂蚁爬过圆环的边缘,它能吃到面包屑吗?让我们带着这些问题,一起走进今天的课堂学习《神奇的纸环》。
(板书课题：神奇的纸环)二、分组学习，合作交流1、请同学们取出纸条，你发现了什么?（长方形、有4条边、2个面)2、你能把它变成两条边吗?请同学们试一试。
(引导学生动手实践）做成一个普通纸圈,引导学生观察得出:普通纸圏2个面2条边３、你能把它变成１个面吗？出示制作方法：先做成一个普通的纸圈，然后将一端翻转1８0°,再用胶水粘牢。
请同学们按照老师演示的方法做一个这样的纸圈。
（小组合作，互相帮助）４、在纸环上点上两个点,其中一个点代表面包屑,一个点代表蚂蚁。
想一想，蚂蚁从点A出发能吃到面包屑吗？（发现:不管面包屑标在什么地方,小蚂蚁都不必爬过边缘就能吃到它,这真是一个神奇的纸环）5、分别在“普通纸环”和“神奇纸环”上各取一点,从这点开始涂色,不能翻过边缘一直涂下去,你又有什么发现?(发现：普通纸环上的颜色总是只涂了一面,说明“普通纸环”具有内侧的面和外侧的面,即双侧曲面，而“神奇的纸环”上的颜色把所有的地方都涂到了,说明神奇的纸环实际上只有一个面,即单侧曲面)指导学生用手沿着神奇的纸环一条边走,发现又回到了原点,说明神奇的纸环只有一条边三、研究莫比乌斯带（一）１/2剪莫比乌斯带再取两张长方形纸条，每张长方形纸条中间画一条虚线,再分别做成一个“普通纸环”和一个“神奇的纸环”,用剪刀沿纸条上的虚线剪开,你又发现了什么？(生：普通纸环变成了两个环,而“神奇的纸环”不是一分为二,而是变成了两个一大一小相扣的环)（二）１/3（1／4剪莫比乌斯带）把长方形纸条平均分成三份或者四份、、、、、、，也做成“神奇的纸环”，再沿虚线剪开,你又有什么新的发现（小组合作,交流得出:没有一分为二，而是变成了一大一小相扣的环）师介绍：像这样的纸环是德国数学家莫比乌斯在1858年在偶然间发现的,所以就以他的名字命名叫“莫比乌斯带”，也有人叫它“莫比乌斯圈”,还有人管他叫“怪圈”。
莫比乌斯环在数学中的应用及相关理论
莫比乌斯环在数学中的应用及相关理论数学是一门神奇的学科，它涉及到几乎我们生活中每个方面。
而莫比乌斯环是数学中的一种特殊对象，它不仅在数学中有着广泛的应用，还是极其迷人的数学领域之一。
本文将介绍莫比乌斯环的相关概念和理论，以及它在数学中的应用。
一、莫比乌斯环的定义和性质莫比乌斯环是一个有趣而复杂的几何图形，它的定义如下：将一个长方形的两个相邻边粘合，得到一个圆柱体，然后将这个圆柱体颠倒过来，再按圆柱体的一对相对的边进行折叠，直到两个底面重合，即可得到一个莫比乌斯环。
莫比乌斯环的特点是只有一个面和一个边。
莫比乌斯环有很多有趣的性质。
首先，如果我们将一条线从莫比乌斯环的中心平分成两段，那么这两段线的长度是相等的。
其次，如果我们给莫比乌斯环涂上两种颜色，那么最终它的表面积会是同种颜色面积的两倍。
此外，莫比乌斯环具有自交的性质，即如果我们在莫比乌斯环上的某个点画上一个小圆，那么这个小圆将会与莫比乌斯环自交。
二、莫比乌斯环在拓扑学中的应用莫比乌斯环在拓扑学中有着广泛的应用。
在拓扑学中，莫比乌斯环被称为“拓扑非等变物”，它是一种变形后与原物不等价的对象，并且其拓扑性质具有诸多特点。
首先，莫比乌斯环具有自交的性质，这意味着我们不能通过将莫比乌斯环展平成一个平面，来满足所有的拓扑性质。
其次，莫比乌斯环的表面积是同种颜色面积的两倍，这意味着我们不能通过涂上颜色来区分出不同的面积。
最后，莫比乌斯环与其他表面的联系和区别，是拓扑学中重要的研究领域之一。
三、莫比乌斯环与重复镶嵌模式莫比乌斯环与一种称为“重复镶嵌模式”的设计领域相关联。
这种模式被广泛用于设计壁纸和织物的图案。
在这种模式中，图案被重复镶嵌到整个面上，并因此形成了一个有限或无限的模式。
莫比乌斯环与重复镶嵌模式之间的联系体现在模式中处理无缝过渡的能力上。
由于莫比乌斯环具有自交的性质，它可以将一个一个原本失去完整性的镶嵌模式，变成一个连续而完整的模式。
四、莫比乌斯环与几何学莫比乌斯环还有着广泛的几何学应用。
教学内容：神奇的莫比乌斯圈
教学内容：神奇的莫比乌斯圈教学目标：1、知识与技能目标：让学生认识什么是莫比乌斯圈，能自己动手将一张长方形纸片做成一个莫比乌斯圈。
2、过程与方法目标：让学生通过拧、粘、剪等方法感受莫比乌斯圈的特性，并且在动手实践的过程中，培养学生大胆猜想、小心求证的科学探索精神。
3、情感态度价值观目标：让学生在感受莫比乌斯圈神奇的过程中体会数学的魅力，在动手的同时获得成功的体验，在学习数学知识的同时获得数学好玩、数学有趣的全新体验。
教学重点：1、认识莫比乌斯圈，并感受其特征。
2、通过简单的动手操作，培养学生大胆猜想、小心求证的科学探索精神教学难点：培养学生的动手能力与科学探究精神教学准备：剪刀、三张纸条（横版A4纸的二分之一）、固体胶（或双面胶）、马克笔（或水彩笔）、课件材料教学流程：一、游戏引入师：同学们，今天我们要来上一节不一样的数学课，你们有没有兴趣和老师一起玩一玩，学一学？生：有师：那先请同学们拿出准备好的一张纸条，这张纸条有几条边？（四条）有几个面？（两个）一个正面，一个反面。
那你能不能来变个小魔术，把这张纸条变的只有两条边，两个面？你可以动手尝试，有些同学已经完成了。
（师鼓励）师：好多同学都做出来了，是不是这么做的啊？（师演示）这么一做就剩下了上下两条边，和里外两个面了？二、认识莫比乌斯圈师：很多同学脸上都露出了笑容了，觉得这个魔术很简单嘛，没什么大不了的。
别着急，下面还有更神奇的，能够把它变成只有一条边和一个面。
你再试试看。
（师边巡视边鼓励）师：想不想看看是什么样子的？那我就变出来给你看，它就是一条边和一个面的。
（师放在身后做一个莫比乌斯圈）完成后展示。
师：像这样的，它就是一条边和一个面。
你能看出我是怎么做的吗？有些同学说我看上去是两条边啊。
你能做出像这样的一个纸圈吗？动手试试看。
刚刚老师没有让你看，现在你来动脑筋做一做。
做出来的同学可以互相帮助一下，可以大胆尝试。
（学生自己尝试做）师：我们看看怎么做呢？先做成一个普通的纸圈，把一段旋转一百八十度，然后重合起来，就成了这样一个纸圈。
数学大讲堂——神奇的莫比乌斯带课件精品文档
神奇的莫比乌斯带
“三叶纽结”
神奇的莫比乌斯带
北京市建筑设计 研究院设计的凤凰 国际传媒中心
神奇的莫比ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ斯带
瑞典1982年发行的“不可能的图形”
神奇的莫比乌斯带
埃舍尔的版 画“瀑布”
神奇的莫比乌斯带
拓扑学研 究几何图形连 续改变形状时 的一些特征和 规律。
神奇的莫比乌斯带
神奇的莫比乌斯带
数学大讲堂
爬升
数学大讲堂
滑落
数学大讲堂
翻转
数学大讲堂
翻身
数学大讲堂
莫比乌斯
（1790~1868）
德国数学家、天文学家
数学大讲堂
神奇的莫比乌斯带
神奇的莫比乌斯带
2019年世界 夏季特奥会会 标“眼神”
神奇的莫比乌斯带
生活中的“莫比乌斯带”
神奇的莫比乌斯带
北京科技馆的“三叶纽结”
城市中的立交桥
神奇的莫比乌斯带
谢谢指导！
数学大讲堂
数学大讲堂
相当于30 层楼高的过 山车
数学大讲堂
“京达卡”
世界上最快 最高的过山车， 号称过山车之 王。
数学大讲堂
“京达卡”
世界上最快最高的 过山车，号称过山车 之王。
数学大讲堂
“恐怖之塔” 最快速度161km/h, 最高点达129米。
数学大讲堂
“钢铁之龙” 轨道最长的过 山车。
数学好玩《神奇的莫比乌斯带》(教案)2023-2024学年数学六年级下册
数学好玩《神奇的莫比乌斯带》（教案）一、教学目标1. 知识与技能目标：通过本节课的学习，学生能够了解莫比乌斯带的特点，理解莫比乌斯带的性质，并能运用莫比乌斯带的特性解决实际问题。
2. 过程与方法目标：通过观察、实验、探究等活动，培养学生动手操作能力、观察能力、逻辑思维能力以及合作交流能力。
3. 情感态度与价值观目标：激发学生对数学的兴趣，培养学生勇于探索、积极创新的精神，感受数学与生活的紧密联系。
二、教学内容1. 莫比乌斯带的概念与特点2. 莫比乌斯带的性质3. 莫比乌斯带在实际问题中的应用三、教学重点与难点1. 教学重点：莫比乌斯带的特点和性质，以及莫比乌斯带在实际问题中的应用。
2. 教学难点：理解莫比乌斯带的性质，并能将其应用于解决实际问题。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体设备、PPT课件、莫比乌斯带模型。
2. 学具：剪刀、胶水、彩纸、记号笔。
五、教学过程1. 导入：通过生活中的实例引入莫比乌斯带，激发学生的兴趣。
2. 新课：引导学生观察、实验，发现莫比乌斯带的特点和性质。
3. 应用：将莫比乌斯带的性质应用于解决实际问题，加深学生对莫比乌斯带的理解。
5. 作业布置：设计富有挑战性的作业，让学生在课后进一步探究莫比乌斯带的奥秘。
六、板书设计1. 莫比乌斯带的概念与特点2. 莫比乌斯带的性质3. 莫比乌斯带在实际问题中的应用七、作业设计1. 创作一个莫比乌斯带作品，并解释其原理。
2. 收集关于莫比乌斯带的趣味问题，与同学分享。
八、课后反思本节课通过观察、实验、探究等活动，让学生充分体验了莫比乌斯带的神奇魅力。
在教学过程中，注重培养学生的动手操作能力、观察能力、逻辑思维能力和合作交流能力。
同时，通过实际问题引导学生运用莫比乌斯带的性质，使学生感受到数学与生活的紧密联系。
在今后的教学中，我将继续关注学生的个体差异，充分调动每个学生的积极性，让每个学生都在数学的世界里找到自己的乐趣。
同时，注重课后反思，不断提高自己的教学水平，为学生的全面发展奠定坚实基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
12课时 解析几何中的趣题―
神奇的莫比乌斯圈
教学要求：利用几何方法解决生活问题
教学过程：
一、 故事引入
老国王的问题----神奇的莫比乌斯圈
一个年老的国王有五个儿子，他临死前把五个儿子叫到身边，打算把自己的国土平均分给每个儿子，但为了要儿子们团结，他希望每片国土的边界线都相连。
如果你是帝国宰相的话，请问你如何来执行老国王的遗嘱？
二、 学习例题寻找方法
例1假定你在赤道上饶了地球一周，这时你的头顶要比你的脚底多跑多少路？
分析与解答：
你的脚底一共走了R π2的路，R 是地球半径。
你的头呢却走了()7.12+R π的路，1.7是你的身高。
因此头比脚多走()7.107.1227.12≈⨯=-+πππR R 米 例2假定把一条铁丝困到地球赤道上，然后把这条铁丝放长一米，问这条松下来的铁丝和地球之间能不能让一只老鼠穿过？
分析与解答：
一般人都会回答这个间隙会比一根头发还小，一米同地球赤道的40000000米相比简直相差太大了。
事实上，这个间隙大小为162100≈π
厘米，不仅老鼠，甚至大猫也可以过去。
三、全课总结
下面回到课前的问题，拿一张纸条，假设四个顶点ABCD ，为了区分这两个面，我们不妨把一面涂成兰色，而一面涂成红色 使A 与B ；C 与D 重合地粘接起来，我们就得到了一个普通有两个面的曲面如果让一只蚂蚁在这个曲面的某一面上爬行，不让它绕过曲面的边缘，也不让它穿过曲面，那么无论它怎么爬，它也爬不到另一面上去。
现在，把纸条从粘接处分开，扭转 180。
，再使 A 与C 、B 与D 重新地粘接起来，我们就得到了只有一个面的曲面，已经无所谓里外了 在这个圈上，能玩出无限的小把戏。
前面说的那个5个儿子分土地就是其一。
你猜猜把这个带子延中间切开、再切呢？玩过吗？就是把第一次切得到的两个圆再切呢？大家回家去试一下吧，很有趣.
四、作业
可以有多少种方法用对角线把一个n 边多边形（平面凸多边形）剖分成三角形？。