停课不停学,一起玩数学!数学来源于生活,存在于生活,应用于生活。最好的学习是在真实的情景中学习,而这一次疫情作为社会热点事件,就是很好的资源!通过疫情,同学们在心系疫情变化的同时,可以利用自己的数学知识和网络资源从数学的角度去分析和理解这场疫情,更深入地了解我们目前的生活环境,用知识和思考去认识这个世界,拓展自己的认知。同学们从统计问题、口罩问题、冠状病*传播、隔离人数、地理位置等方面展开多方位的思考,并录制成了一节节“战疫”微课,让我们一起来欣赏孩子们的精彩作品吧!
视频文字科大附小一年5班豆昱锦
大家好,我是来自国防科大附小一年(五)班的豆昱锦,了解病*的结构,是研发药物、抗击病*的基础。在研究病*结构的过程中,不仅仅用到生物医学最新的技术,经典的数学理论也发挥着重要的作用。结合最近在家上网课所学的《认识形状》,今天,让我们一起试着用几何形状知识来揭示病*结构的奥秘吧。
常见的病*形状有4种:第一种是球型,这类病*的攻击对象大都是人类和动物,如艾滋病*等;第二种是丝型,如烟草花叶病*;第三种是像子弹头一样的弹型,如狂犬病*和大部分的植物病*;第四种是蝌蚪型,这是一类专门生活在细菌体内的病*,它的名字叫噬菌体。科学家研究发现,大多数病*,包括新型冠状病*,都类似于球型。虽然是一个球型,它却不像普通球体有一个平滑的外壳。病*这种生物是没有这层球型外壳的,它的球型外衣是由无数个蛋白质颗粒堆积而成的,这些蛋白质可是病*的秘密武器哦,它能传染疾病靠的就是这些蛋白质。大家都玩过海洋球吧,那么多球堆在一起,零散的就像沙子一样,而病*的蛋白颗粒却可以稳定不散开,这种结构的秘密在哪里呢?为了分析病*的结构,我们需要用到两个数学概念:正多边形和正多面体。
首先是正多边形,它是指每条边都相等,每个角也相等的多边形。数一数边的数量,我们会发现,以上四种正多边形分别是正三角形,正方形,正五边形,正六边形,当然,边数继续增加,还会有更多的正多边形。并且,它们都是稳定的对称图形。正多面体,首先它是一个多面体,多加一个“正”字,是因为它的每个面都是正多边形,而且每个面的正多边形全都相等。正方体就是一种正多面体,它总共有6个面,每个面都是相等的正方形。虽然多面体家族很庞大,可是正多面体成员却很少,两千多年前,伟大的古希腊数学家得出:现实中仅有五种正多面体。它们分别是正四面体,正方体,正八面体,正十二面体,正二十面体。假如我们就像拆开盒子一样,拆开这五种类型的正多面体,正四面体的面是4个正三角形,正方体的面是6个正方形,正八面体有8个正三角形,正十二面体有12个正五边形,正二十面体有20个正三角形。随着面的增加,正多面体越来越像一个球型。正二十面体是最接近球体的,尽管如此,它还是有非常明显的棱角。为了让它更像球体,我们可以想象自己手拿着一把刀,帮它削掉棱角,而这些角也就是正二十面体的12个顶点,削完,是不是看起来圆润一点,如果再继续削,是不是更接近球体了呢?这种类球体的结构是因为它借助“削去棱角”伪装自己,并不是真正的二十面体,所以被称为“伪二十面体”。
“伪二十面体”正好是病*蛋白颗粒聚集、形成类似球型的最佳结构,研究证明,这是消耗病*能量最小的一种结构方式,可以理解为,这是病*最舒服,最省力气的一种站立姿势。并且,由于新的顶点数大大增加,病*的传染威力就越来越强哦!这种球型病*的结构原理,在现实世界中的应用也非常广泛。这是法国巴黎维莱特公园的球形歌剧院,伟大的建筑设计师用它来解决球形建筑建造的难题,因为现有的工程技术几乎不可能用一大块材料来弯成一个球体,所以球体建筑表面是以“伪正二十面体”为基础,由几千片正三角形镜片拼起来的。
好的,我们来总结一下今天的数学发现:(1)正二十面体是病*结构的基础;(2)用正二十面体来构建球型,它让病*很舒服、也很稳定;(3)大大增加的顶点数让病*的感染性也越来越强。结合病*的繁殖,也就是病*生宝宝的过程来看,一个变成两个,两个变成四个,四个又变成八个……并且病*宝宝的结构都一模一样,传染力非常可怕!那我们大胆思考两个问题:(1)是不是破坏了病*舒服的结构,就可打败它?(2)是不是减少病*结构中的顶点数,就可以降低病*传染性?关于这两个问题,事实证明,生物科学家就是这么做的。引入生物科学技术,破坏病*结构,比如将其正二十面体结构变成正方体,病*并不一定会死掉,但是它的传染力几乎丧失到零,达到了抑制病*、治疗疾病的目的。哇,小小的正多面体好棒啊,原来数学中的几何知识这么有用,那我们继续好好学习吧!
老师的话
初次读到昱锦发过来的初稿,就被新颖的选材以及设计所吸引,虽然当时觉得有些许的问题,但我忍住没说。只是催促赶紧把视频拿出来。等待了一天,视频出来了,除了意料之中的精彩,更让我惊讶地是,之前在文字稿中我觉得需要修改的地方貌似都改过来了。这是我想到一句话,“相信她好,她一定就会好。”棒棒哒!
指导老师:钟林荣
审核:钟林荣
编辑:蒋辉方庆秋
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