水 浪
曾看過這樣一則謎語:“小小諸葛亮,穩(wěn)坐軍中帳。擺下八卦陣,只等飛來將?!眲?dòng)一動(dòng)腦筋,這說的是什么呢?原來是蜘蛛,后兩句講的正是蜘蛛結(jié)網(wǎng)捕蟲的生動(dòng)情形。我們知道,蜘蛛網(wǎng)既是它棲息的地方,也是它賴以謀生的工具。而且,結(jié)網(wǎng)是它的本能,并不需要學(xué)習(xí)。
同學(xué)們觀察過蜘蛛網(wǎng)嗎?它是用什么工具編織出這么精致的網(wǎng)來的呢?你心中是不是有一連串的疑問?好,下面就讓我來慢慢告訴你吧。在結(jié)網(wǎng)的過程中,功勛最卓著的要屬它的腿了。首先,它用腿從吐絲器中抽出一些絲,把它固定在墻角的一側(cè)或者樹枝上。然后,再吐出一些絲,把整個(gè)蜘蛛網(wǎng)的輪廓勾勒出來,用一根特別的絲把這個(gè)輪廓固定住,為繼續(xù)穿針引線搭好了腳手架。它每抽一根絲,沿著腳手架,小心翼翼地向前走,走到中心時(shí),把絲拉緊,多余的部分就讓它聚到中心。從中心往邊上爬的過程中,它會(huì)在合適的地方加幾根輻線,為了保持蜘蛛網(wǎng)的平衡,再到對(duì)面去加幾根對(duì)稱的輻線。一般來說,不同種類的蜘蛛引出的輻線數(shù)目不相同。絲蛛最多,42條;有帶的蜘蛛次之,有32條;角蛛最少,也達(dá)到21條。同一種蜘蛛一般不會(huì)改變輻線數(shù)。
輻線固定好后,我們就會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)蜘蛛已經(jīng)用輻線把圓周分成了幾部分,相鄰的輻線間的圓周角也是大體相同的。現(xiàn)在,整個(gè)蜘蛛網(wǎng)看起來是一些半徑等分的圓周,畫曲線的工作就要開始了。蜘蛛從中心開始,用一條極細(xì)的絲在那些半徑上作出一條螺旋狀的絲。這是一條輔助的絲。然后,它又從外圈盤旋著走向中心,同時(shí)在半徑上安上最后成網(wǎng)的螺旋線。在這個(gè)過程中,它的腳就落在輔助線上,每到一處,就用腳把輔助線抓起來,聚成一個(gè)小球,放在半徑上。這樣半徑上就有許多小球。從外面看上去,就是許多個(gè)小點(diǎn)。好了,一個(gè)完美的蜘蛛網(wǎng)就結(jié)成了。
讓我們?cè)賮砗煤糜^察一下這些小精靈的杰作:從外圈走向中心的那根螺旋線,越接近中心,每周間的距離越密,直到終端。只有中心部分的輔助線一圈密似一圈,向中心繞去。小精靈所畫出的曲線,在幾何中稱之為對(duì)數(shù)螺線。
對(duì)數(shù)螺線又叫等角螺線,因?yàn)榍€上任意一點(diǎn)和中心的連線與曲線上這點(diǎn)的切線所形成的角是一個(gè)定角。大家可別小看了對(duì)數(shù)螺線,在工業(yè)生產(chǎn)中,把抽水機(jī)渦輪葉片的曲面做成對(duì)數(shù)螺線的形狀,抽水就均勻;在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,把軋刀的刀口彎曲成對(duì)數(shù)螺線的形狀,它就會(huì)按特定的角度來切割草料,又快又好。
數(shù)學(xué)教學(xué)通訊·小學(xué)版2009年1期