生活中的数学

孙维刚教育研究院 · 思维课程 第1期

数学探究实验

数学,就藏在
你身边每件事里

车轮、音乐、光、魔术、概率……
每一讲,都从你的直觉出发——猜一猜,试一试,一起看看数学藏在哪里。

探究工作坊

Exploration Workshops
1 直觉猜一猜 — 先写下你的第一感觉
2 实验试一试 — 动手验证,记录结果
3 规律想一想 — 为什么会这样?
🎡
第1讲
形状与运动

车轮一定是圆的吗?

圆形车轮能匀速行驶,那换一个三角形呢?先猜一猜,再用模拟器试试,看看什么形状才能不颠簸。

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🚲
第1讲 · 拓展
等宽曲线

不圆的轮子也能稳吗?

用勒洛三角形和其他等宽曲线做自行车轮,观察轮心高度、轨迹和车身运动,猜一猜“不圆但等宽”的秘密。

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⚙️
第2讲
比与倍数

齿轮转得快还是慢?

大齿轮带动小齿轮,谁转得更快?试着数一数齿数,再观察转速,你能找到规律吗?

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🎵
第3讲
规律与和谐

音乐里藏着什么数字?

在纸带音乐盒上,C4和哪个音放在一起最好听?先猜,再用工具试——然后看看好听的组合有什么数字规律。

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🌈
第4讲
最快路径

怎样最快救到落水者?

陆地快、水里慢,直线不一定最快。拖动入水点比较不同路线,再看看光进入水里为什么会拐弯。

打开实验室 →
🔦
第4讲 · 拓展
颜色加法

彩色光会叠成什么?

调节红绿蓝三色光,拖动光圈做叠加实验,再到影子实验室观察彩色影子的秘密。

打开颜色实验室 →
🐎
第5讲
最短路径

将军饮马:去哪饮水最近?

将军从营地出发去河边饮马,再前往村庄,应该在河边哪个位置饮水路线最短?动手拖拽试试,发现对称的奥秘。

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🪞
第5讲
最短路径

打败小怪兽

放置反射镜,调整激光角度,让光束绕过墙块照到小怪兽。边闯关边发现反射角和入射角的秘密。

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🃏
第6讲
代数原理

魔术师是怎么猜到的?

亲自体验这个魔术——每次都能猜中。先想想为什么,再多试几次,规律是什么?数学在哪里?

揭秘魔术 →
🪙
第7讲
概率直觉

扔10次硬币,你能猜到结果?

连续出现5次正面,下一次还是正面的概率大吗?先凭直觉猜,再扔100次,看看你的直觉靠谱吗。

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🎬
第8讲
概率与随机

电影院座位实验室

第一个人把票弄丢了,后面的人会怎样入座?跟着小人进场、记录最后一位的结果,猜一猜概率为什么是一半。

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🏝️
第9讲
路线规划

逃离海岛,怎样走最快?

从出发点拿齐木材、水和食物再回家。每条路线耗时不同,试着规划一条总时间最短的路线。

开始规划 →
🌉
第9讲
数学统筹

多人过桥,最快要多久?

从经典 4 人到进阶 5 人,只有一支手电筒,每次最多走两人。怎样安排接送顺序最省时间?来挑战看看。

开始挑战 →

课堂演示工具

配合课堂讲解使用。可在投影上展示,帮助学生更直观地完成探究过程。

教师专用
第1讲 · 教师

多边形车轮 · 凸起路面演示

切换正方形轮和三角形轮,观察配套凸起路面如何让车轴保持水平;再与普通平地对比,讲清“路面也能抵消颠簸”。

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教师专用
◠◡
第1讲 · 半轮

半轮自行车 · 交替支撑实验室

观察两个半圆轮、三个三分圆轮如何轮流“值班”,再拖动相位差,看看车身什么时候平稳、什么时候会跌落。

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教师专用
⚙️
第2讲 · 教师

齿轮加速自行车 · 传动比实验室

调整前后齿轮和多级传动,观察“踩一圈”如何变成后轮多圈;再用同踏对决比较不同传动比的速度差异。

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教师专用
第3讲 · 教师

弦越长,声音为什么越低?

用尺子和琴弦听长短变化,再用“行程问题”式的长短弦赛跑,看懂路程、来回次数与音调高低。

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教师专用
🎹
第3讲 · 教师

钢琴音阶与五度圈演示

用键盘、五度圈和 MIDI 卷帘演示音阶、音程与五度相生律;课堂上可播放音符,观察调性转换和音程关系。

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教师专用
♭♯
第3讲 · 教师

钢琴卷帘 · 大小调转换

先识别曲子的调式,再移动三个关键音,对比同一首曲子在大调和小调中的听感变化。

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教师专用
第3讲 · 教师

分形生长演示 · 一念生万象

展示科赫雪花、谢尔宾斯基三角形、分形树、龙形曲线和蕨叶,让学生观察简单规则如何连续生长出复杂图案。

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🎼
第3讲 · 教师

纸带音乐盒 · 和弦探究

选两个音同时播放,听好不好听;打开波形视图,数一数各自有几个波——发现和谐音程背后的整数比。

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教师专用
🛟
第4讲 · 教师

魔法石板 · 拯救落水者竞速

用竞速、圆弧裁判和寻找冠军点三步,带学生比较陆地快、水中慢时哪条折线路线最快。

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🌈
第4讲 · 教师

三色光揭秘石碑 · 折射色散演示

默认进入红、绿、蓝三色光揭秘模式,让学生按折射后的顺序点亮目标石块,体验“光路被揭开”的课堂机关感。

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👁️
第4讲 · 教师

视网膜三色密码 · 颜色感知演示

用 L、M、S 三组数字解释大脑如何读懂颜色,演示红光与绿光如何在视网膜数字上合成黄色感知。

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🎨
第4讲 · 教师

光的减色法 · 吸收与反射演示

让学生切换红、绿、蓝光和颜料/滤光板,观察哪些光被吸收、哪些光被反射或透射,理解减色法的集合交集模型。

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📏
第5讲 · 教师

线段搬运术 · 课堂演示

从蚂蚁爬盒子到将军饮马,通过图形的运动(旋转、对称、平移)把折线"搬"成直线,直观演示“两点之间,线段最短”。

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教师专用
🪞
第5讲 · 教师

镜屋猜想 · 光路设计实验室

控制光线条数、发射角度,配合泛光测试验证彭罗斯房间的巧妙设计;开启教师模式,一键揭示焦点对准的几何奥秘。

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教师专用
🪄
第5讲 · 教师

魔法图形变换实验室

在可爱的坐标系中,画出多边形并对它施展平移、旋转、轴对称的魔法,实时观察坐标的变化与动态运动轨迹。

打开魔法 →
教师专用
🎩
第6讲 · 教师

心灵支配魔法 · 筹码配对演示

演示10张牌如何在循环移位后保持配对,再用筹码任意分配揭示“左右对称”为什么每轮都能选中一对。

进入工具 →
教师专用
🔴
COLOR FILTER

透光板实验室 · 颜色减法演示

拖动红色透光板,演示哪些颜色能通过;用文字解密呈现“密码是1671”的课堂效果。

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教师专用
🚪🚪🚪
第7讲 · 教师

三门问题实验室 · 换门模拟

从3门到100门,体验主持人开门后的选择;用多次模拟对比“换门”和“不换”的中奖情况。

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教师专用
🎬
第8讲 · 教师

电影院座位问题 · 概率树模拟器

用树状图逐步演示丢票观众的选座分支,再通过大人数实验和倒霉传递链,直观看见最后一人坐对座位的概率为什么总是二分之一。

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教师专用
🗺️
第9讲 · 教师

物资路线规划 · 树状图模拟器

从出发点依次取木材、水池和食物再返回,用深度优先或广度优先逐步展开路线树,比较六条路线的总耗时并找出最短方案。

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教师专用
⛵🏝️
第10讲 · 通关课

逃离海岛 · 数学思维通关大冒险

驾驶木筏探索七处机关,把光路、齿轮、车轮轨迹、最优化、枚举与逆向思考串成一场完整的期末通关冒险。

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