解密“自转的硬币”

来源 :初中生世界·八年级 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wwwunix
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  今天老师提出一个问题:
  现有甲、乙两枚大小相同的硬币,先将硬币甲固定在桌面上,让硬币乙沿着硬币甲的边缘无滑动滚动一周回到原来的位置,那么滚动的硬币乙自转了多少圈?
  课堂顿时活跃起来,同学们各抒己见. 快嘴张说:“这个很简单,两圆的周长相等,硬币乙转一圈.”组里其他同学也跟着附和:“对,就是一圈.”组长说:“依我看,题目不会这么简单,我们做个实验看看吧!”组长从口袋里找出两枚一元的硬币,做起了实验. 组里的人都目瞪口呆:硬币乙不是转了一圈. 好像是两圈. “不可能. 让我来试试. ”快嘴张喊道. 于是在同学们的注视下,快嘴张又亲自做了实验. “果然是两圈,”快嘴张脸红了起来,疑惑地说,“怎么会这样呢?难道我们的经验不对吗?圆周滚动过的路线长除以圆的周长不应该就是圆转过的圈数吗?”组内陷入了沉思.
  这个问题也引起了我的思考. 经过几天的研究和探讨,我终于明白了其中的道理. 现在把我的研究和大家一起分享,请大家指导.
  我们先来看一个简单的问题:如图1,硬币(直径为2.5 cm)在一直线上滚动一周,起点为A,终点为B,那么AB的长是多少呢?显然AB的长等于硬币的周长. 于是我们得出这样的结论:滚动中圆周滚动过的路线长除以圆周长等于圆所滚动的圈数.
  但我们再看第二个问题:如图2,一圆周长与等边三角形边长相等,若该圆沿等边三角形三边做无滑动滚动一周,直到回到原来的出发点,该圆自转了几圈?
  由前一个问题知,圆由A到C,或由C到B,或由B到A分别自转了1圈,圆O由AB边上的A点转到AC边上的A点,OA在平面内绕A点旋转了120°(如图3),点O从O1的位置转到O2的位置,转过了三分之一圆周. 在三个顶点处共旋转了360°,即自转了一圈,所以该圆共自转了4圈.
  通过上面的分析我们发现,当圆不在直线上滚动时,圆周接触点不发生变化但圆也会发生转动. 因此,探究圆转过的圈数应观察其圆心位置的变动路程,而不是圆滚动过的路线,即圆心经过的路程÷圆周长=圈数. 有了这样的规律,下面再看开始的问题就不会落入陷阱中去了.
  问题解决:
  设两枚硬币的半径为R,硬币甲的圆心为O1,硬币乙的圆心为O2,则滚动过程中,硬币乙的圆心在以O1为圆心,2R为半径的圆上运动,所以硬币乙自转了(2π·2R)÷(2πR)=2(圈).
  下面我们来看另一个问题:
  如图4,一枚5角的硬币(直径为2 cm)绕一枚1元的硬币(直径为2.5 cm)的边缘无滑动滚动一周回到原来的位置,那么5角的硬币自转了多少圈?
  设圆C和圆D分别代表5角和1元的硬币,当圆C绕圆D滚动一周时,圆心C在以点D为圆心,2.25 cm(两直径之和除以2) 为半径的圆上运动,所以圆C自转了(2π·2.25)÷(2π·1)=2.25圈. 这与实验结果也是一致的.
  现在我们把上述情况推广到一般情况:
  如图6,若圆O1的半径为r,圆O2的半径为R,且满足R=kr,圆O1沿圆O2外无滑动地滚动一圈回到原出发点,则圆O1自转了(k 1)圈.
  解:如图6当圆O1绕圆O2滚动时,圆心O1在以O2为圆心,(kr r)为半径的圆上运动,所以圆O1自转了[2π·(kr r)]÷(2π·r)=(k 1)圈.
  善于思考,勤于实践,看似简单的问题也会有不一样的答案. 这也正是数学的神奇之处.
  以上是个人粗浅的见解,不足之处,欢迎指正.
其他文献
问题提出:  甲、乙两枚大小相同的硬币,现将硬币甲固定在桌上,让硬币乙沿着硬币甲的边缘无滑动滚动一周回到原来的位置,那么滚动的硬币乙自转了多少圈?  解题思路:  我们同学拿到这样的动态几何题,常常不是用大脑的无限空间来思考,而是很自然地想去拿硬币试试. 任何原理都是在实验的基础上猜想再证明得出的,这种想法是很好的,但是,大部分实验都只是用来感受的,用来估测的,所有实验都避免不了误差,所以,实验只
初中美术课程教学活动离不开教学活动设计,尤其是对于美术手工课程这类实践性很强的课程而言,它在很大程度上帮助教师提高自身水平,打造高效课堂.文章认为美术手工课教学活动
生态文明是建设美丽中国,实现中华民族永续发展的基础。高校具有人才培养、服务社会和文化传承的功能,应当在推进生态文明建设方面体现其不可忽视的地位和作用,加强对生态文明建
本刊长期开设“《视野》·阳光行动”专栏,我们称热心资助贫困学生的朋友为“《视野》阳光大使”;称接受资助的贫困学生为“《视野》阳光学子”。作为一个阳光 We published
期刊
古代辞赋在表现由于空间迁徙而产生的流浪感时,通常有两种情况:一种是遭到贬谪流放,在作品中大肆渲染所处地域的偏远荒凉和恶劣的生态条件,这类辞赋的奠基人是屈原;一种是描写异乡
为探究吕家坨井田地质构造格局,根据钻孔勘探资料,采用分形理论和趋势面分析方法,研究了井田7
期刊
摘 要:公共艺术教育是高校素质教育的重要组成部分,在人才素质培养中发挥着不可替代的作用,是培养学生综合素质,提高学生审美和人文素养的重要方法。目前高校公共艺术教育的现状并不乐观,虽然公共艺术教育已经进入高校课堂,受到学生的喜爱,但没有得到足够的重视,还处于相对薄弱的状态。为了改变公共艺术教育的状况,高校应该进行一定的教育改革,把公共艺术教育纳入高等教育体系,发挥公共艺术教育的作用。  关键词:通识
文章介绍科技档案在电力企业建设中的作用,分析资料存档的重要性,同时指出了电力科技档案在经济建设中存在的问题,并提出解决问题的方法.
唐景崧在中法战争中发挥了很大的作用,他在越南帮助刘永福抗法,协调各军关系以及亲自带领军队上战场等.通过这些我们可以看到他是一个有胆识、有谋略和经世致用的将领.
文章以某厂的发展历程为视角,阐述了企业进行用人体制变革时会产生的不合理问题,分析了劳务工存在于企业发展过程中的原因及其对企业产生的重要作用,并从完善劳务工管理模式