為什么茶杯蓋不會(huì)掉到茶杯里去？
一次幾何復(fù)習(xí)課上，我提了一個(gè)簡(jiǎn)單的問題：“為什么茶杯蓋不會(huì)掉到茶杯里去？” 一個(gè)學(xué)生迫不及待地?fù)屜然卮穑骸斑@個(gè)問題太簡(jiǎn)單了，蓋子比口大，當(dāng)然掉不進(jìn)去了。”
我說：“確實(shí)，蓋子比口小，它一定會(huì)掉進(jìn)去，不過，比口大，是不是就一定掉不進(jìn)去呢？請(qǐng)看，我這兒有一個(gè)鐵制的、盒口是橢圓形的茶葉盒，但是一不小蓋子就掉進(jìn)去了。（讓橢圓形蓋子的長(zhǎng)軸垂直于盒口面，且使盒蓋沿盒口長(zhǎng)軸，就能掉進(jìn)去）再看我這兒還有個(gè)木制的盒口是正方形的茶葉盒，它也能掉進(jìn)去（蓋子豎起來，沿盒口對(duì)角線放，這說明了什么？
一學(xué)生答：“說明剛才那位同學(xué)說的不完全正確的，蓋子比口大并不是掉不進(jìn)去的可靠依據(jù)。”
我說：“回答的很好！蓋子比口大，只民必要條件，并不具有充分性。究竟掉不掉得進(jìn)去，還得看形狀。作一點(diǎn)具體分析，大家能舉出生活中的物體，它的蓋子無論怎樣都掉不進(jìn)去嗎？”
學(xué)生略作思考，答：“圓形的茶杯，圓形炊壺，圓形壇子。”
我說：“正確，通常蓋子和口的形狀一樣，只要圓形的蓋子比杯口大一點(diǎn)就掉不進(jìn)去。請(qǐng)看這個(gè)茶杯（演示），除了圓形處，還有其它的形狀嗎？“
課堂立刻熱鬧起來，學(xué)生議論紛紛，有的拿圓規(guī)、直尺急于作圖；有的冥思苦想，回憶所學(xué)的各種圖形尋找方案。突然有個(gè)學(xué)生站起來說：“杯口是三角形的杯子�！痹捯魟偮�，又一位同學(xué)站起來反駁道：“三角形不行，假如一邊較長(zhǎng)，另一邊較短，讓蓋子的短邊沿杯口較長(zhǎng)邊放，就會(huì)掉進(jìn)去�！�
我說：“有道理，能不能將上述圖形修改一下呢？”
又有一個(gè)學(xué)生說：“正三角形“許多學(xué)生都覺得似乎正確，投去了贊同的目光。
我說：“仔細(xì)想一想，正三角形行嗎？”
一位學(xué)生經(jīng)過畫圖后，想想說：“不行，正三角形邊較高長(zhǎng)，高比較短，可以把蓋子豎起來，讓一條邊垂直于杯口沿著杯口的一條邊往下放，也放得進(jìn)去�！�
我說：“對(duì)！這需要多角度的空間想象，正三角形不行。”
因?yàn)閯偛排e例說明了正方形不行，接著有的同學(xué)提出了五邊形，正六邊形，一番爭(zhēng)論，又被其他同學(xué)否定了。因?yàn)�，正五邊形的�?duì)角線比它的高要長(zhǎng)，正六邊形有一條對(duì)角線比兩條平行之間的距離要長(zhǎng)，沿對(duì)角線放入，也會(huì)掉進(jìn)去。
幾經(jīng)討論，我說：“可以證明任意正多邊形的蓋子（蓋子很�。�，要是它比口大‘一點(diǎn)’，就有可能掉進(jìn)去，只不過對(duì)于正三角形、正方形來說，這‘一點(diǎn)’可稍大一些；對(duì)于邊數(shù)很多的正多邊形來說，這‘一點(diǎn)’必須很小，請(qǐng)問大家：這個(gè)圖形必須有何特征？”
經(jīng)過全班集體的努力與探索，推選一名學(xué)生回答我的問題：用兩條平行線從任意的方向去夾它，平行線間的距離都相等。
我興奮地說道：“對(duì)了！了不起，團(tuán)結(jié)起來力量大，滿足上述特征的圖形在幾何學(xué)上叫等寬（常寬）圖形。我們不要急于下結(jié)論說常圖形只有圓。大家請(qǐng)看：正三角拱形（在黑板上作圖），是以正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)為圓心，以它的邊長(zhǎng)為半徑，畫三段圓弧得到的。你們能證明三角拱形日等寬圖形嗎？”
[1] [2]