港湾原创--跟孩子一起测量圆周率π

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【原创】跟孩子一起测量圆周率π (1714字/8页)
作者:港湾社区图书馆 微信号:club10min
上一篇,我们讲了圆周率 π。
可能有的孩子会问,既然人们已经知道了圆周率 π 就是圆的周长除以直径,那
我们用尺子量一下,再用计算器一除不就出来了吗?干嘛要费那么大的劲,切
来切去,折腾那么多年。

好,来试一下。

用具:
一个直筒杯子、一个卷尺、一只笔、一张纸(能透点光的)、一个计算器

把杯子扣在白纸上,沿着杯壁画一圈。
画好了

很小心地对折,让圆弧能重合,找到直径
量一下直径的长度,6.9厘米
最后,量一下杯子的周长(腰围)22厘米。
周长22除以直径6.9,得到 大叔圆周率 π:3.188
为什么比3.14大一点呢 ?
可能腰围比真实的数据大了:卷尺在测量的时候被拉长了、卷尺拉的圆圈不在
水平面上,测出来的是椭圆的周长。。。
可能直径比真实的数据小了,
两种情况也可能同时发生了。
或者,这个杯子根本就不是一个标准的圆形。
。。。。。。
实际上,用测量的办法是无法得到圆周率的。
让我们来做一个简单的假设,世界上有一个直径为1米的圆柱,那么这个圆柱
的周长就正好是圆周率 π 了,我们要做的事情就变成只要测量出圆柱的周长就
好了。问题来了,我们看一下手上的尺子,去量任何一段长度,你最多只能量
到3.14米,如果你想量到3.141米,那你的尺子上的那个毫米必须再切十份,
如果你想量到3.1415米,毫米要被切成100份--你的大眼睛已经看不清那么
小的东西了。况且,世界上真的有那么标准的圆柱吗?这就是为什么计算圆周
率那么费劲,古人却没有别的选择,祖冲之为了算出更精确的圆周率,要带着
他儿子一起,用不同的小树枝铺的整个院子满满的,用来表示加、减、乘、
除、开方、幂等各种运算。(这种用不同的小竖条计数和运算的方法叫筹算,
祖冲之当时做运算用的就是这种方法。)

以38x76=2888为例,看一下筹算的计算过程(我表示我看不懂)
祖冲之的老婆当时要把院子里面养的鸡呀狗呀看的死死的,千万不能踩到那些
小树枝上,把运算结果弄乱。每切割一次多边形,父子俩跑前跑后,摆弄小树
枝,一家人要忙活好几个月,而且任何一次运算都不可以错,否则后面的算了
也白算。😈
还有其他实验方法吗 ?下面是进阶版,看到数学就头疼的朋友,可以洗洗睡
了。求虐的朋友继续往下看:

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这世上总有些人脑洞跟别人不大一样。三百年前,一个叫布丰的法国人,按照
父亲的安排读法律,可是他成绩很一般,毕业后没什么好的发展,他又回学校
读数学,也学了点医学和植物学。他提出了很多在那个时代具有颠覆性的观
点,比如太阳系的形成、地球有可能是太阳和彗星碰撞后形成的、根据铁冷却
的速度去推算地球的年龄、人和猿猴有可能是同一个祖先(直接影响了后辈达
尔文和拉马克)同时,他在26岁时,提出了注明的 投针试验。

他假设自己站在一个铺着横条木地板的房间,木条的间距是2厘米,他手里攥
着一大把长度为1厘米的针,然后他把这些针往地板上丢。大概就是下面这个
样子:
那么,针掉在地板上,就只有两种情况:碰到地板缝、没碰到地板缝。碰到地
板缝的几率是多大呢 ?其实是跟针和地板缝的角度有关系的。在他44岁的时
候,他想出了答案,碰到地板缝的几率是 1/π。

可能你觉得这个丢针的实验挺无聊的😎,不过它至少可以做一件事:计算圆周
率 π

1850年,有人丢了5000针,相交2531次,算出π 3.1596
1855年,有人丢了3204针,相交1219次,算出π 3.1554
1680年,有人丢了600针,相交383次,算出π 3.137
1884年,有人丢了1030针,相交489次,算出π 3.1595
1901年,有人丢了3408针,相交1808次,算出π 3.1415929

这个实验不少孩子们都做过。
希望港湾今年的寒假班,数学老师也能带着孩子们试一下。😈
台湾有一个数学老师做了一个简单的视频(视频9.6M,720p),介绍这个 布
丰投针实验
文章无法加载视频,请移步到我们的微信,观看视频。
这个实验有不同的方法去论证,这个老师是从这个角度解释的(视频
9.8M,

720p
),
文章无法加载视频,请移步到我们的微信,观看视频。

-π 的故事 全剧终-
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