1、內容
展品由平面結構的雙曲狹縫和立體結構的單葉雙曲面模型組成,通過動手體驗和觀察以及平面和立體相結合的方式,讓觀眾了解雙曲狹縫是一個有趣的科學實驗,培養觀眾對科學數學的研究興趣。
走近展項互動區域,觀眾可以嘗試撥動直棒,看看有什么現象出現。觀眾也可以轉動手輪,觀看單葉雙曲面模型的變化。
通過互動,我們發現直棒可以輕而易舉地穿過“X”形狀的狹縫,數學知識告訴我們這條狹縫就是雙曲狹縫。一根旋轉的直棒在空中劃出的軌跡是被稱為雙曲面的立體圖形,從雙曲面的頂端到底部沿彎曲的邊緣劃出的線被稱為雙曲線,在這個臺板上所刻的曲線也就是雙曲線,它本身就是直棒旋轉軌跡的一部分,所以直棒旋轉時能夠巧妙的穿過彎曲的狹縫。對于一個曲面,如果經過曲面上的每一點都有一根直線在曲面上,我們就稱之為直紋曲面。圓柱面、單葉雙曲面都是直紋面,只不過后者上面的直線看起來不是那么明顯。
2、原理
雙曲狹縫是一個有趣的科學實驗,緩慢地轉動直棒,你可以清楚地看到,直棒從彎曲的槽中通過時,所產生的雙曲狹縫的情形。雙曲狹縫是通過數學的方法,證明了一根傾斜的直棍繞Z軸旋轉時,其產生的單葉雙曲面,被垂直于 X,Y 的平面相切時所產生的有趣情形。直棒能巧妙地穿越它,是因為直線轉動時會在空中劃出一種被稱為雙曲面的立體圓形,從雙曲線的頂端到底部沿彎曲的邊緣劃出的線稱為雙曲線,立板上所刻的曲線就是雙曲線,而且也正好與直棒所劃出的雙曲線相符,所以它可以順利通過平板上的雙曲狹縫。
雙曲線繞其對稱軸旋轉而生成的曲面即為雙曲面。單葉雙曲面的外觀是非常漂亮的,而且穩定性也比較良好,像迎接2010廣州亞運會而修建的廣州電視塔,被大家親切的稱為“小蠻腰”,它的主體結構就是一個典型的單葉雙曲面,由于它苗條優美的外形所以給多數中外來客留下了深刻的印象。另外大家火電廠的冷卻塔,它主要是循環水的冷卻作用,而它的常用的外形之一也是這種單葉雙曲面,它的優點是對流快,散熱效果好。
3、目的
展項以互動參與的方式,形象直觀地展示了數學中的雙曲線和單頁雙曲面的科學知識和原理.