1、内容
展品由平面结构的双曲狭缝和立体结构的单叶双曲面模型组成,通过动手体验和观察以及平面和立体相结合的方式,让观众了解双曲狭缝是一个有趣的科学实验,培养观众对科学数学的研究兴趣。
走近展项互动区域,观众可以尝试拨动直棒,看看有什么现象出现。观众也可以转动手轮,观看单叶双曲面模型的变化。
通过互动,我们发现直棒可以轻而易举地穿过“X”形状的狭缝,数学知识告诉我们这条狭缝就是双曲狭缝。一根旋转的直棒在空中划出的轨迹是被称为双曲面的立体图形,从双曲面的顶端到底部沿弯曲的边缘划出的线被称为双曲线,在这个台板上所刻的曲线也就是双曲线,它本身就是直棒旋转轨迹的一部分,所以直棒旋转时能够巧妙的穿过弯曲的狭缝。对于一个曲面,如果经过曲面上的每一点都有一根直线在曲面上,我们就称之为直纹曲面。圆柱面、单叶双曲面都是直纹面,只不过后者上面的直线看起来不是那么明显。
2、原理
双曲狭缝是一个有趣的科学实验,缓慢地转动直棒,你可以清楚地看到,直棒从弯曲的槽中通过时,所产生的双曲狭缝的情形。双曲狭缝是通过数学的方法,证明了一根倾斜的直棍绕Z轴旋转时,其产生的单叶双曲面,被垂直于 X,Y 的平面相切时所产生的有趣情形。直棒能巧妙地穿越它,是因为直线转动时会在空中划出一种被称为双曲面的立体圆形,从双曲线的顶端到底部沿弯曲的边缘划出的线称为双曲线,立板上所刻的曲线就是双曲线,而且也正好与直棒所划出的双曲线相符,所以它可以顺利通过平板上的双曲狭缝。
双曲线绕其对称轴旋转而生成的曲面即为双曲面。单叶双曲面的外观是非常漂亮的,而且稳定性也比较良好,像迎接2010广州亚运会而修建的广州电视塔,被大家亲切的称为“小蛮腰”,它的主体结构就是一个典型的单叶双曲面,由于它苗条优美的外形所以给多数中外来客留下了深刻的印象。另外大家火电厂的冷却塔,它主要是循环水的冷却作用,而它的常用的外形之一也是这种单叶双曲面,它的优点是对流快,散热效果好。
3、目的
展项以互动参与的方式,形象直观地展示了数学中的双曲线和单页双曲面的科学知识和原理.