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参数曲面

关于这个模拟实验

此模拟由 u 和 v 点的网格构建曲面,并根据实际网格计数顶点、棱和面。学生选择一种曲面,改变沿曲面行走的蚂蚁的速度,并切换网格线和蚂蚁轨迹。读数给出欧拉示性数、曲面是单侧还是双侧,以及蚂蚁走过的圈数。莫比乌斯带和克莱因瓶都是单侧曲面,因此蚂蚁会倒着回来。教师可以用它进行拓扑学、表面积概念和三维几何的讨论。

学生可以探索什么

  • 选择莫比乌斯带,观察蚂蚁绕行一圈后如何倒着回来。
  • 读取环面和球面的 V − E + F 读数,并进行比较。
  • 选择克莱因瓶,并注意它在三维中会穿过自身。
  • 关闭“u/v 网格线”,查看光滑的曲面。
  • 提高“蚂蚁速度”,读取“蚂蚁绕行圈数”如何变化。

学习目标

  1. 1比较单侧曲面(如莫比乌斯带)与双侧曲面(如环面)。
  2. 2计算 V − E + F,并将其与曲面的类型联系起来。
  3. 3描述 u 和 v 值的网格如何构成曲面。
  4. 4解释为什么克莱因瓶在三维中无法画出而不自相交。

教师常问的问题

参数曲面模拟可以免费使用吗?

可以。它完全免费,可在任何现代网络浏览器中运行,包括交互式白板、平板电脑、Chromebook 和手机。无需安装,也不需要注册或账户。

什么是欧拉示性数?

它是覆盖曲面的网格上的顶点数减棱数再加面数。它只取决于形状:球面为 2,环面、莫比乌斯带或克莱因瓶为 0。

为什么莫比乌斯带只有一个侧面?

它是一条带有半扭转的带子,然后把两端接起来,因此沿它走一圈会经过两个面,并倒着回到起点。蚂蚁演示了这一点。

我如何使用曲面模拟?

选择一个曲面,观察蚂蚁走完一圈,并读取“侧面数”和 V − E + F 读数。然后更换曲面,填写一张比较表。

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免费嵌入你的学习平台、博客或班级网站。

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继续探索

从模型到记录

学生探索之后,用工作表记录他们的预测、观察和解释。

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