從微不可察的塵埃到浩瀚無垠的星空,從螞蟻的巢穴到我們賴以生存的地球,世界之“大”、事物之“小”,彼此交織,勾勒出豐富多彩的現(xiàn)實世界。你有沒有想過,這個世界到底有多大,又有多?。咳绻嬖V你,一張紙若能一直對折,對折42次就能“到達(dá)”月球,你會覺得不可思議嗎?如果告訴你,我們身體內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)超地球上的人口數(shù),你會感到震撼嗎?數(shù)學(xué),這把探索現(xiàn)實世界的鑰匙,不僅能帶我們認(rèn)識“大”數(shù)的廣闊,也能引領(lǐng)我們感受“小”數(shù)的精妙。今天,讓我們通過以下幾個活動,一起探索“大”數(shù)與“小”數(shù)的奧秘,在實踐中感悟數(shù)學(xué)的力量,在思考中拓寬思維的邊界。
實踐要求
大膽猜想:不要害怕出錯,大膽提出你的猜想,并嘗試用數(shù)學(xué)的思維進行思考驗證。
動手實踐:準(zhǔn)備好數(shù)學(xué)教材、直尺等材料,親自參與實踐,在動手操作與親身體驗中享受實踐和解決問題的樂趣。
合作互助:先嘗試獨立思考問題,有了具體想法后可以與同學(xué)們一起交流討論,分享各自的發(fā)現(xiàn)與想法,共同進步。
厚度變化的“紙”上談兵
我們先從每天都需要翻閱的數(shù)學(xué)教材開始,感受有關(guān)紙張的一些數(shù)據(jù)。
“紙”上估算:數(shù)學(xué)教材的每一頁紙究竟有多薄呢?請閉上眼睛,感受紙張的觸感,試著大膽估一估:一頁紙的厚度為多少?
“紙”上測算:如何準(zhǔn)確地測量出一頁紙的厚度呢?一頁紙?zhí)?,難以直接測量??紤]到一本書的每一頁紙(內(nèi)頁)厚薄均勻,我們不妨先測一測一本數(shù)學(xué)教材的厚度,再除以總頁數(shù),就能得到每頁紙的厚度。它和你最初的估算差別大嗎?試一試,把10本數(shù)學(xué)教材疊放在一起,先量量高度,再算一算,每頁紙的厚度為多少?
“紙”上折疊:如果有一張足夠大且能一直對折的紙,厚度為0.1mm。想象一下,對折1次、2次、3次……厚度會發(fā)生什么變化?我們會發(fā)現(xiàn),每對折1次,厚度都會翻倍。對折1次,厚度是0.1×21=0.2mm;對折2次,厚度是0.1×22=0.4mm;對折3次,厚度是0.1×23=0.8mm。那么,把這張紙對折幾次,厚度就能超過一本數(shù)學(xué)教材的厚度呢?
“紙”上想象:如果將這張足夠大且能一直對折的紙(厚度為0.1mm)對折50次,那么總厚度將達(dá)到多少呢?地球到月球的距離約為3.84×105km,比較這兩個數(shù)據(jù)的大小。
一張紙的厚度如此微小,但折紙實驗中紙張的厚度變化卻讓人感到不可思議。日常生活中的“小”數(shù),其實也充滿了數(shù)學(xué)的魅力。
拓展:基于上述活動經(jīng)驗,你能估算一根頭發(fā)的直徑、一粒大米的重量嗎?
生命密碼的“微”型探秘
我們身體內(nèi)部的細(xì)胞,更是“小”的代表。正是這些“小”的存在,方能構(gòu)成我們?nèi)绱藦?fù)雜而奇妙的生命。接下來,讓我們一起來感受有關(guān)人體自身生命現(xiàn)象中的一些數(shù)據(jù)。
基因是決定一個生物物種所有生命現(xiàn)象的遺傳因子,它控制生物的生長發(fā)育,直至生命終結(jié)。每個生物攜帶自身基因的載體是生物細(xì)胞的DNA(脫氧核糖核酸),DNA分子的直徑只有2×10-7cm,它們在細(xì)胞核的染色體上,按一定順序排列成雙螺旋形的獨特結(jié)構(gòu)。
在人體的血液中,紅細(xì)胞的直徑約為7.7×10-4cm,每立方毫米血液里約有5×106個紅細(xì)胞。那么,每立方毫米血液里的所有紅細(xì)胞直徑之和約為多少?可見,單看一個細(xì)胞極其微小,但成千上萬的微小聚集,便能形成令人驚嘆的“大”數(shù)。成人的大腦約有1.4×1010個細(xì)胞,嬰幼兒的腦細(xì)胞以每分鐘約2.0×105個的驚人速度遞增,一般到8歲可達(dá)到成人腦細(xì)胞數(shù)量。一年約有5.256×105min,你能估測出兒童7歲時大腦的腦細(xì)胞數(shù)量嗎?兒童7歲時的腦細(xì)胞數(shù)量與成人腦細(xì)胞數(shù)量的比例大約是多少?
這些看似枯燥的數(shù)字,背后卻是生命生長的奇跡。微觀之中,孕育著無窮的力量。數(shù)學(xué),則是我們理解生命之謎的重要工具。
拓展:關(guān)于人體自身的其他方面,比如神經(jīng)、血管等,請你通過查閱資料等方式,獲取更多有趣的數(shù)據(jù),感受生命的奧秘。
地球家園的“度量”游戲
相信我們都曾仰望星空,對宇宙的浩瀚感到震撼,對地球的廣闊充滿好奇?,F(xiàn)在,讓我們跳出微觀世界,把目光轉(zhuǎn)向我們共同生活的家園——地球,感受有關(guān)地球的一些數(shù)據(jù)。
我們生活的地球已有大約46億年的歷史,它的平均半徑約為6.371×106m,質(zhì)量約為5.976×1024kg。請你查閱相關(guān)資料,了解一下地球家園的體積、總面積,并用科學(xué)記數(shù)法表示。地球上陸地約占29%,海洋約占71%,那么這二者的面積分別為多少?根據(jù)地球的質(zhì)量和體積,我們還能得出地球的平均密度(質(zhì)量÷體積),可以更加深入地理解地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
拓展:
(1)進一步查閱地球的“天然衛(wèi)星”——月球的相關(guān)信息,將地球和月球的數(shù)據(jù)填入表1并進行對比,你能發(fā)現(xiàn)什么?
(2)如果我們把地球想象成一個籃球,那么月球大約有多大呢?它會是一個乒乓球,還是一粒黃豆?嘗試通過估算,用你熟悉的物體進行描述。
從薄如蟬翼的一頁紙到萬億個細(xì)胞的生命奇跡,再到地球與月球的天文尺度,數(shù)學(xué)為我們架起了從微觀到宏觀的橋梁,引領(lǐng)我們感知世界的廣闊與細(xì)膩。正如華羅庚先生所言:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,生物之謎,日用之繁,無處不用數(shù)學(xué)?!睌?shù)學(xué)不僅存在于課堂與書本當(dāng)中,更存在于我們?nèi)粘I钪械拿總€角落。通過大膽猜想、動手實踐與合作探究,我們不僅收獲了解決問題的成就感,更培養(yǎng)了觀察現(xiàn)實世界的數(shù)學(xué)眼光。希望同學(xué)們能延續(xù)今天的探究,通過恰當(dāng)?shù)姆绞绞占钪械摹按蟆睌?shù)和“小”數(shù),用你熟悉的事例描述這些數(shù),并與身邊的小伙伴一起交流,讓數(shù)學(xué)成為你認(rèn)識世界、改變世界的力量。