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《大自然中的数学》数学课前三分钟[优质ppt]

• 有很多植物都具备这种 螺旋样式,在叶子里、 种子里或者其他结构中, 都遵循称为黄金角度的 方向进行下一步的生长。 这里我们说的黄金角度 大约是137.5º。
鹰类从空中俯冲下来猎取地上的小动物时,常 常采取一个最好的角度出其不意地扑向猎物。
• 壁虎在捕食蚊、蝇、蛾等小昆虫时,总沿 着一条螺旋形曲线爬行,这条曲线,数学 上称为“螺旋线”。
螺线有二维和三维之分.下图是一个平面二维螺线的优秀例子.它 不是由分离的同心圆形成的,而是由单纯的沟漕构成的.当螺线 围着像圆柱或圆锥那样的物体缠绕时便形成了空间的三维螺线, 就像DNA分子、螺丝钉或螺丝锥那样.三维螺线我们又称螺 旋.
螺线是一种令人兴奋的曲线,无论是从数学上加以研究,还是在自 然现象的生成中和其他领域中发现它的踪影及其联系.这些领域 包括:有蔓植物、贝壳、旋风、飓风、骨的构造、旋涡、银河系、 蜘蛛网、建筑和艺术图案等.
数 学 和 自 然
•你有没有观察过一片叶子,对它 为什么能够精确地分成两半而感 到奇怪?你有没有注意到各种花 的花瓣生成的完美造型?你有没 有注意到某些贝壳和松果的螺旋 形生长模式?面对奇迹纷呈的自 然界,我们中的大多数人往往认 为数学只是人类的专利,其实自 然界中也存在许多名不见经传的 “数学家”。
生物学家发现,三亿五千年前的珊瑚虫 每年“画”出 400 幅水彩画。天文学 家告诉我们,当时一昼夜只有 21.9 小 时,一年不是 365 天,而是 400 天。
螺线的特性要通过与圆的比较才能有深刻的感受.绕圆一周的距离 (即周长)是有限的.圆还是一条封闭的曲线,圆上的所有点都跟 圆心等距离.而另一方面,螺线却有一个始点,而且围着它不断 地绕下去,其长度是无限的.它是一条开放性的曲线,始点与终 点不连接在一起.螺线上的点也不像圆那样与它的极点(始点)等 距离.
猫和蜘蛛是“几何专家”。在寒冷的 冬天,猫睡觉时要把身体抱成一个球 形。这样,身体露在冷空气中的表面 积最小,因而散失的热量也最少。蜘 蛛结的“八卦”网,既复杂又非常美 丽。这种八角形的几何图案,即使木 工师傅用直尺和圆规也难
上记下“日历”,每年在体壁上“刻画” 出 365 条环纹,一天“画”一条。古
• 切叶蜂用大腭剪下的每片圆形叶片,像模 子冲出来似的,大小完全一样
• 鼹鼠“瞎子”在地下挖掘隧道时,总是沿 着90°转弯。
• 蛇在爬行时,走的是一个正弦函数图形。 它的脊椎像火车一样,是一节一节连接起 来的,节与节之间有较大的活动余地。如 果把每一节的平面坐标固定下来,并以开 始点为坐标原点,就会发现蛇是按着30度、 60度和90度的正弦函数曲线有规律地运动 的。
小结:
数学与大自然级密不可分的,也是与我 们的生活紧密联系在一起的。我们从自然中 受到启发,用于数学;又将从数学中学到的 知识,贯穿于生活。
数学是一个综合性非常强的学科,在方 方面面都对人类产生重要的并且实际的影响。 这从而更加激励我们学好数学,用数学来充 实自己,解决实际问题。
谢 谢 大 家 !
丹顶鹤总是成群结队迁飞,而且排成“人”字形,角度也
永远是110度,更精确的计算还表明“人”字夹角的一半, 即每边与鹤群前进的夹角度数54度44分8秒;而金刚石结 晶体的角度也正好是54度44分8秒!是巧合还是大自然的 某种“默契”,这个问题留给同学们以后去研究。
• 向日葵果盘中的种子、 仙人掌的刺,以及松果 的外表面,全都是按照 旋转螺旋样式生长的。 除了它们复杂的美丽之 外,这些植物在生长中 所展示出来的数学模式, 也是科学家们一直不断 尝试弄清楚的秘密。
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蚂蚁是“计算专家”。英国科学家兴斯
顿作过一个有趣的实验,他把一只死蚱 蜢切成三块,第二块比第一块大一倍, 第三块比第二块大一倍,当蚂蚁发现这 食物40分钟后,聚集在最小的一块蚱蜢 旁的蚂蚁有28只,第二块44只,第三块 89只,后一组较前一组差不多多一倍。 蚂蚁的计算本领如此精确,令人惊奇! 不仅如此,蚂蚁们在寻找食物时,总是 能够找到通往食物的最短路线。
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