登陆注册
12888400000018

第18章 数学教学的趣味运用推荐(12)

灰尘能在空中飞舞不落,金属微粒能在水中悬浮不沉,都是和雾珠能飘浮在空中一样的道理。高空中的云,就是随气流飘浮的小水滴和冰晶群,因为它们太小了,所以落不下来。有时,用飞机在云中喷上干冰等物质,就能使小水滴和冰晶群结合起来,使它越变越大。当水滴和冰晶的直径增大到一定程度时,由于空气的阻力小于它的重力,它们便从天上落下来,这就是人工降雨。

气象学家为了计算某地区的降雨率,需要精确地了解该地区云雾中雨滴大小分布。雷达信号的传送也与雨滴的大小有密切的关系,雨滴越大,信号畸变就越严重。可见,雨滴虽小,关系甚大。

太平洋夏威夷群岛地区的阳光特别好,它东海岸的降雨量很高,每年有762cm的雨从这里的上空的带状云中降落下来,从而创造了新的降雨记录,降下了世界上最大的雨滴。根据科学家的研究,一般热带的雨滴的直径很少超过2.5毫米,这样雨滴的体积不超过8.2立方毫米。

1985年,美国科学家发现上述带状云降的雨滴,有的直径竟达8毫米,这样雨滴的体积应为268.1立方毫米。它的体积竟是一般雨滴体积的33倍,是目前世界上所发现的最大的雨滴。

79.鸟蛋趣谈

鸟蛋,包括鸡蛋,鸭蛋,鹅蛋,形状类似,但大小各不相同。

鸵鸟蛋,是世界上现存的最大的鸟蛋。一只鸵鸟蛋有15~20厘米长,1.65~1.76公斤重,一只鸵鸟蛋等于33~35个鸡蛋那么重。鸵鸟蛋的蛋壳很厚,有2.5毫米,因此非常牢固。一个94公斤重的大胖子站到这个鸵鸟蛋上,也不会把它压破。由于蛋壳太厚,而且蛋又太大,如果放在水里煮的话,得花40分钟才能煮熟。

平常我们总认为麻雀是很小的飞禽,可是最大的蜂鸟,还不及中等麻雀大,而最小的蜂鸟只有麻雀的十分之一。蜂鸟下的蛋只有豌豆那么大,重量只有0.2克,它是鸟蛋中最小的一种蛋。250个蜂鸟蛋才底得上一个鸡蛋重,8500个蜂鸟蛋才底得上一个鸵鸟蛋。

你经常吃鸡蛋,恐怕没有研究过鸡蛋能不能直立的问题。日本有一对父子对竖蛋问题研究了五十年,居然发现了其中的一些规律。粗看蛋壳,似乎是光滑的,用手仔细抚摸蛋壳面,就会发现蛋壳表面是凹凸不平的。若在放大镜下观察,可看到蛋壳上有绵延起伏的“山岭”。“岭”的高度约为0.03毫米,顶点之间相距0.5至0.8毫米。如果蛋壳表面有三个“山岭”,这三个山岭构成一个三角形,且这个鸡蛋的重心又落在这个边长为0.5至0.8毫米的三角形内,这个鸡蛋就可以直立起来。鸡蛋的这个竖立特性是符合几何性质的。

在几何中有这样一条性质:过不在一直线上的三点可以确定一个平面。蛋面上这三个凸点可构成一个三角形,三顶点不在一直线上,所以过这三点可确定一个平面。因为重心落在三角形内部,根据重心性质,鸡蛋就能比较平稳地站立了。

据试验,一般说来,刚生下来的蛋不易竖立,过四天至一星期后,就比较容易竖立了。但日子过长,竖立又变得困难。另据我国天津大学申泮文教授试验,鸡蛋下头朝下更容易立得稳。

我们知道象牙是非常珍贵的物品。前几年,日本科学家在研究人造象牙方面取得了可喜的进展,而这里面蛋壳起了很大的作用。据统计,从1979到1986年,全世界的象牙贸易量是600~1160吨,价格为每公斤60~260美元。在这些血迹斑斑的数字背后,我们可以看到偷猎者冒烟的枪口和一具具惨不忍睹的大象甚至是幼象的尸体。

世界上大象的命运不但引起了动物保护者的密切关注,也牵动着千百万世人的心弦。正因为如此,人造象牙的研究就更具有重要的现实意义。日本人用蛋壳、牛奶作原料,二氧化钛作添加剂,制成了与真象牙难辨真伪的代用品。从而填补了世界市场对象牙的需求。

据悉,日本从1989年9月起,已开始禁止进口象牙。在不到两年的时间里,日本全国象牙仿制品的使用量已达130吨,其中80吨是用来制作琴键和印章的。这种新型的象牙代用品有着广阔的市场。

80.质因数和密电码

数学来源于生活。我们所学的数学知识,都是直接或间接地为实际服务的。

大家都知道,小学学分解质因数是为了学习分数的需要。因为分数的加减法要用到通分,乘除法要用到约分,而通分、约分需要用到分解质因数。除此而外,分解质因数还有什么用,大家可能就不知道了。前几年,美国数学家把分解质因数问题应用于密电码,为国家安全保密工作找到了一条新的途径。

把两个质数相乘,这是很容易的事。可是,反过来,要想把一个相当大的数分解为质因数的乘积,就不那么简单了。例如,计算29与31的乘积,这是不难的,答案是899。但反过来,若要把899分解为质因数,就不那么容易了。至于要分解更大的数,就更困难了。下面是分解几个大数的质因数所需用的时间:

由表中可以看出,用笔算试除法来分解一个50位的大数,竟需要约100亿年的时间,这实际上是不可能做到的事。而用电子计算机,只要15秒钟就可以完成。

可是,也应该看到,对于更大的数,即使用电子计算机,目前也是很费事费时的。例如一个1000位大的大数进行分解,就需用连续一星期的时间。至于更大的数,那困难就更大了。大数难分解,国家安全机关就把这种“难”的原理应用到密电码上,为国家的安全保卫工作立了大功,且被银行和工矿企业广泛应用。

原来,在具体编码时,是用01、02、03、04……09、10、11……26分别表示英文的26个字母,将电文中的单词按字母的顺序“翻译”成数,然后按照一定的方法进行编码。由于人们只知道大数(即质因数的乘积),而不知道这些质因数,因此并不知道电码的秘密。唯一能破译这种密电码的是掌握质因数这个“谜底”的人。

当然,随着电子计算机的不断发展,人们对质因数的分解也会逐渐取得新的突破,今天分解不了的大数,明天就可能分解。到那时,分解质因数的奥秘将逐一被揭穿,而这种密电码的安全性就成问题了。

81.音乐里的数学

人人都爱音乐,古今中外,皆莫能外。我国古代孔子就把音乐作为“六艺”之一,规定他的学生都必须掌握。许多数学家也都很喜欢音乐,大数学家欧拉甚至还发表过一篇用数学来研究音乐的论文。只是对数学家来说,这论文太音乐化了,而对音乐家来说又太数学化了。以致大家都不容易看懂。

1978年,湖北随州擂鼓墩曾侯乙墓出土了一套共65口编钟,被称为“曾侯乙钟”。这套埋于地下2400多年的古代乐器,总重超过5吨,音域达五个8度,其音阶结构与现代C大调系同一音列,且十二个半音齐备。用这套编钟可以演奏古今中外各种乐曲,被外国人称为“世界第八奇迹”。

过去,西方总认为中国的七声音阶形成晚于希腊,中国的七声音阶是“舶来品”,因为中国古代音乐主要用五声音阶(“宫、商、角、徵、羽”,即只有“1、2、3、5、6”五音而无,“4、7”这两个偏音。)

其实,在《周语》中就记录了十二音的专名:黄钟、大吕、太簇、夹钟、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射、应钟、半黄钟……且这些音可用“三分损益法”求出各音,这比希腊的毕达哥拉斯的同样的理论早一百多年。这说明我国七声音阶发明很早。

曾侯乙钟则以实物证明了我国古代音乐理论的发展水平极高,也证明了我国古代的乐律与西方乐律是互相独立发展起来的。

既是独立发展起来,那为什么不象独立发展起来的语言文字那样差异极大,而是那样接近,以致2400年前的中国乐器可以毫无困难地演奏现代西洋音乐呢?这与乐音的数理特性有关。

声音由振动产生,振动频率(每秒钟振动的次数)决定音的高低。相差8度的两音(例如钢琴上的“C1”与“C2”或唱的“1’与“i”),和谐,这在古今中外,皆莫能外。

1834年,物理学家规定G1=440次/秒,后被定为国际标准音。在西洋首创的键盘乐器(如钢琴上,一组完整的音包括七个白键五个黑键共12个高低不同的音,按由低向高顺序排列为:

……C、#C、D、#D、E、F、#F、G、#G、A、#A、B、c、#c、d……

在此序列中,任一音的音频都等于它前一音的音频乘以一个常数q。(而波长则除以q)若记“C”的音频为n,则“c”的音频为2n,于是这就得到各音的音频与“C”的音频的比值表:

这样的规定极易转调,以任何一个音作为“1”,都可轻而易举地转调,此即十二平均律,在我国是明代朱载育首先提出该理论,而在西欧则首先由巴赫用于实践,而键盘音乐则是依据十二平均律作成。

我国古代的弦乐计算弦长则依据“三分损益法”,由上表可知C的5分损益

2个波长,这样的两个音也很相似,很和谐。(程度仅次于8度音)用这

“d”音。“d”音频的一米就是“D”音。“D”的音频的1.5倍就是“A”音,依次推算,即得12音的音频倍数表:

(相应的波长比为C∶D∶E∶G∶A=81∶72∶64∶54∶48)

这样的音律演奏起来曲调优雅,但变调性较差,我国的琵琶、笙、笛、箫等多用“三分损益法”制造。

注意到二者的差别不大,这一点差别,人耳是很难区别清楚的。由此可知,用中国的乐器演奏西洋音乐时不会遇到很大的困难。

由此可见,华夏文化,确实渊远流长,博大精深。

82.不能以偏概全

从前有个富翁,老来得子,非常高兴,孩子渐大,富翁请来教师,教儿识字。第一天,老师教一个“一”字;第二天,教了个“二”字;第三天,教了个“三”字。孩子心里想:“一”字一横,“二”字两横,“三”字三横,“四”字一定是四横……识字不难,何必还要学呢?于是便辞去了教师。

一天,富翁要请一位姓万的客人来吃饭,让他儿子写一张请帖。儿子在房里写了好长时间都没写好。富翁推门一看,儿子在一张很长的纸上已画了几百横,还在继续画,嘴里埋怨着:

“这人怎么姓这个姓?我要写到那天才能写完!”

这是一个笑话。研究问题时,如果对问题涉及的对象均一一加以研究,概括其共性,得到某个规律,这种方法叫完全归纳法。汉字无穷,富翁的儿子只学了几个字,就以为掌握了写汉字的普遍规律,犯了不完全归纳的错误。

我们日常生活中,有时也会犯不完全归纳的错误。

古今中外,人们看到的乌鸦都是黑色的,未见过别的颜色的乌鸦,于是就归纳出“天下乌鸦一般黑”的结论。十年前,前苏联鸟类爱好者安东诺夫收养了一只白乌鸦,它是一窝黑乌鸦的弃儿。这只从巢中落到地上的雏鸟被一群孩子拾到后,送给了这位鸟类学家。

在安东诺夫的精心照料下,雏鸟脱离了危险。这只乌鸦眼睛是蓝黑色的,头、尾和翅膀呈黄色,腿和嘴巴是象牙色,带有玫瑰色斑点,其它部分的羽毛则为白色。后来,在坦桑尼亚也发现三种“白乌鸦”。一种叫斑驳鸦,身长46厘米,颈项有白圈,胸部有白羽;另一种叫白颈大渡鸦,颈部有一块月牙形的白毛;还有一种叫斗篷白嘴鸦,嘴呈白色。白色乌鸦的发现,推翻了“天下乌鸦一般黑”的结论。

动物学家在发现澳洲之前,曾断定地球上的天鹅都是白色的,但澳洲出现了黑色的天鹅,就推翻了这一结论。

人们经过实验,发现许多物质受热后都会膨胀,冷却后都会收缩,于是下了一个结论:一切物质都会热胀冷缩。但是这个结论并不正确。水从0℃加热到4℃这个过程中,它的体积不但不增长,反而缩小。当水的温度高于4℃时,它的体积才会随着温度的升高而膨胀。

历史上,数学工作者在这方面所犯的错误也是不少的。

研究问题,不能以偏概全,否则就会犯片面性的错误。

83.动物“识数”

马戏团正在演出,节目是“小狗做算术题”。只见表演场上放着一个矮矮的架子,架子上插着小木板做成的“数牌”,上面分别写着1,2,3,4,5,6,7,8,9。乐声奏起,驯兽员牵着一只小狗走向木架。小狗后腿弯曲坐在场上,环顾观众,样子很从容。

一会儿,驯兽员发出一声口令,小狗走向木架,衔起一块数牌。驯兽员取过数牌,向四周观众显示数牌上的数码“3”。接着发出一声口令,只见小狗昂起头来,高声叫了三次。周围观众报以热烈的掌声。如是表演了几次。令人发笑的是,有一次小狗“算”错了,挨了批评,驯兽员令他重“算”一次,小狗及时纠正了自己的错误。

小狗是否真的识数,这不得而知。不过,根据科学家的实验,动物“识数”是完全可能的。到目前为止,会“识数”的动物已经有猿猴(首先是黑猩猩)、老鼠、乌鸦、喜鹊。加拿大圭尔夫大学动物学家霍克曾进行过一次实验,训练浣熊数数,竟然取得成功。

大家知道,熊的行动缓慢、迟钝,一副笨拙的形象。所以,有时会听到这样的骂声:“你真笨得象头熊!”其实熊并不见得那么笨。有一只名叫“罗吉”的浣熊接受霍克的训练。

同类推荐
  • 别笑,我是高考零分作文(第1季)

    别笑,我是高考零分作文(第1季)

    最雷人、最搞笑、最荒诞、最天才的零分作文,高考一族的减压零食,都市白领的幽默早餐!另附小学生爆笑“撒谎作文”必杀篇,绝对挑战你的想象极限!《央视新闻频道》等28家电视台,《新华日报》《南方日报》《重庆晨报》等120家报纸、数千家网站报道推荐!
  • 当代世界政治经济与国际关系作业集

    当代世界政治经济与国际关系作业集

    在《当代世界政治经济与国际关系》课程的教学讲授中, 我们坚持以邓小平理论和“ 三个代表” 重要思想为指导, 以和平与发展的时代主题为主线, 主权国家与主要国际组织为主体, 阐述了国际社会的体系、格局与秩序分析, 说明了国际关系的一般准则, 不同类型国家的经济、政治与对外关系的基本特征与发展趋势, 以及一些重大的国际政治理论问题。
  • 树立正确的金钱观

    树立正确的金钱观

    本书是一本学生价值观念培养的教育类图书,具体包括:什么是金钱观、金钱观与价值观的关系、学生树立金钱观的年龄段、家长在学生价值观培养上的作用、金钱观培养的原则等内容。
  • 人文常识悦读

    人文常识悦读

    人文,是人类创造的精华,是人类智慧发展的结晶,是人类文明的结果。人文的范围很广泛,它包括人创造的一切东西,用简单的话来说,就是除了自然之外的一切都是人文,人文关系到我们生活中的方方面面。学生正在增长知识,正是积累知识的绝佳时期,本书的目的就是让学生赢在起跑线上,只有拥有的知识越扎实,赢的实力才会越大。
  • 安徒生童话(语文新课标课外必读第一辑)

    安徒生童话(语文新课标课外必读第一辑)

    国家教育部颁布了最新《语文课程标准》,统称新课标,对中、小学语文教学指定了阅读书目,对阅读的数量、内容、质量以及速度都提出了明确的要求,这对于提高学生的阅读能力,培养语文素养,陶冶情操,促进学生终身学习和终身可持续发展,对于提高广大人民的文学素养具有极大的意义。
热门推荐
  • 最后的守灵师

    最后的守灵师

    大道伦常,亦有或缺。传承千年的神秘职业,坎坷一生的守灵师传承;终究耗尽上天气数。独留最后一个守灵师的后人,游离在茫茫都市。先秦的亡灵冤魂复苏在即,战国百家英魂难朽亦有残存。人类颠倒的作息,盲目的自大。千年之前的一个传说,却将灾难一直延续到了如今。作为最后的守灵师,灵月吟能够面对吗......
  • 未了的传奇:波音747的故事

    未了的传奇:波音747的故事

    乔·萨特——波音747总设计师,当之无愧的“747之父”,以自己的亲身经历,讲述了波音747从立项、研制、试飞直至交付客户的整个过程中许多鲜为人知的故事,其中许多情节是第一次披露。747飞机的诞生经历了许多坎坷,乔凭借他的洞察力、正直、勇气,带领他的项目组以坚韧不拔的精神克服了重重困难,最终研制出了堪称工业界奇迹的747飞机。本书故事跌宕起伏,语言生动风趣,既可给航空业内管理者和科研人员以启迪与借鉴,也能为航空业外读者带来阅读的享受。
  • 凯我光年

    凯我光年

    以前的一切,让我不知所措,但那只是曾经。以后,,我的余生,用来换你一世安康。
  • 雷霆战神传

    雷霆战神传

    人类以逃难的姿态进入太空,种族歧视、贸易冲突、星际争霸、资源竞争,宇宙间的种族交锋越演越烈。这是人类再次科技爆炸的时代,因为人类获得了“未来科技”。这也是把人类推向毁灭的时代,所有种族都怀着贪婪前仆后继去收割人类。我本是不起眼的机师,然而真正的战神和菜鸟是有多远?每一个男人心里,都埋藏着星空、战机和知己。当有一天,两个女孩一起问我:你愿意当一个战神,纵横星海吗?我说,我愿意!所以,我便成了战神,从此纵横星海。
  • 花都奇缘之杀手保镖

    花都奇缘之杀手保镖

    他是一个杀手也是一个医生,却因奇怪的任务,纵身花都,与各色美女相遇相逢;是机缘巧合还是命中注定。奇怪的任务背后又隐藏着一个怎样的使命,无形之中的牵引,天命之人的汇聚,又会带来怎样的精彩故事。敬请期待花都奇缘之杀手保镖
  • 单纯萌妻:骗婚少爷请签收

    单纯萌妻:骗婚少爷请签收

    二十岁的沈洛洛,正值大好年华,竟然“被结婚”了,而且这个男的还是自己之前偷拍的一个男人。从今以后就过上了和花心男一起同居的日子。“虽然住在一起,但是要约法三章,无论做任何事,都要用钱支付。”“给你一张无线支付的卡,我是不是就可以为所欲为了呢?”某男把卡放在她手里,笑容越来越诡异……
  • 一方城池一世盛夏

    一方城池一世盛夏

    三年前,他救了她一命,她说“谢谢公子昔日救命之恩,不知该如何报答公子?”“报答我?”他嘴角露出邪恶的笑容“以身相许,可好?”不料,昔日爱人归来,她该何去何从?
  • 生命回收师:乱世之战

    生命回收师:乱世之战

    难得的好友,最后却要针锋相对。“为什么?唐果,为什么是你?”
  • 花未泯
  • 甜入男神心

    甜入男神心

    18岁的秦歌用250度烤箱的热情,都融化不了大冰山楚灏的心。4年后,楚灏倒追未果,于是问她:“你当初为什么那么喜欢给我送提拉米苏?”“提拉米苏的意思是带我走!”楚灏的眸光亮了亮,又问:“那你现在为什么喜欢给我送柠檬戚风呢?”秦歌白了他一眼:“请你吃柠檬是什么意思,还用我明说!”楚灏受到了10086+点伤害。