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几何画板作为“21世纪动态几何”,其功能非常强大,更有趣的是其显示菜单里有一个追踪工具,它可以用来显示点或线或图形运动的轨迹。在数学教学中,常常利用这一工具制作动点轨迹的演示动画,展示给学生们观看。本节将详细给大家介绍如何使用几何画板制作动点轨迹动画?
比如要制作一个端点固定,另一个端点在一个定圆上运动的线段中点的轨迹动画,具体步骤如下:
步骤一画出定圆O和线段DC,D是顶点,C是动点。选择左侧侧边栏“圆工具”在画板上任意画一个圆,圆心为O;选择“线段工具”画线段DC,D是顶点,C是动点,如下图所示。
在几何画板中画圆O和线段DC示例
步骤二选中圆O和点C,单击上方菜单栏“编辑”——“合并点到圆”,这样就能够保证点C运动时,始终在圆上。
选中点C执行合并点到圆命令示例
步骤三构造线段中点。选中选段CD,单击上方菜单栏“构造”——“中点”,得到线段中点,利用标签工具给中点打上标签P。
构造线段DC的中点示例
步骤四制作操作按钮。选中点C,注意不能选中圆,单击上方菜单栏“编辑”——操作类按钮——动画,在弹出的对话框运动速度,方向默认,点击“确定”。这时工作区多了个按钮。这时候,你若单击按钮,点C就在圆上动起来了,但是点P还没留下轨迹。
选中点C制作动画按钮示例
步骤五追踪中点。使用“移动工具”选中点P,单击上方菜单栏“显示”——“追踪中点”,如下图所示。
对点P执行追踪命令示例
步骤六单击“动画点”按钮,很显然,可以看出点P的轨迹是一个圆。在运动过程中,按下按钮就能随处停止,再按一下又开始移动。这样演示动画就很完美了。
点击动画按钮得到P点的轨迹示例
在GeoGebra中,我们探索数学之美——通过动画演示摆线、内摆线和外摆线的生成过程。以下是详细步骤:
首先,让我们来看一下摆线的制作:[公式]创建一个滑动条t,范围为0到8π。使用曲线指令定义摆线,如a=曲线(u-sin(u),1-cos(u),u,0,t)。接着,定义点A为a(t)。为了形成动态效果,我们还需要一个动圆b=曲线(t+cos(u),1+sin(u),u,0,2π)。只需将这些指令依次粘贴到指令栏,即可看到摆线动画。
内摆线的制作则稍微复杂一些。需要四个滑动条:r、k、n和α。先画一个以原点O为圆心、k乘以r为半径的圆。接着,通过一系列旋转和平移操作,定义辅助元素并创建内摆线a=曲线((k-1)rcos(t)+rcos((k-1)t),(k-1)rsin(t)-rsin((k-1)t),t,0,α)。最后隐藏辅助元素,完成内摆线的动画。
最后是外摆线,使用滑动条a和b,定义函数c=曲线((a+b)cos(t)-bcos((a+b)/bt),(a+b)sin(t)-bsin((a+b)/bt),t,0,2π)。通过这些数学构造,外摆线的动态图形也随之呈现。
以往,制作一些数学类的教学课件,老师们常常使用比较专业的工具,比如几何画板。其实,许多工作PPT就能帮你办到,两圆内切动画就是一例。
在为同事制作数学课件时,同事需要制作两圆内切的动画,要求大圆半径为小圆半径2倍,小圆沿大圆的圆周滚动一周回到原位置。这一动画使用PPT制作起来也方便。
创建对象
打开PPT2010,切换到相应幻灯片,在“插入”选项卡下,依次点击“形状/基本形状/同心圆”,根据需要,在幻灯片中画好一个适当大小的同心圆,用鼠标左键按住内圆上的黄色操控点不放,向内拖成一个小圆点,释放鼠标,将其当做圆心,这样得到的圆心很准确,再根据圆心位置做出圆的半径,并将它们组合起来做为大圆。再使用同样的方法制作一个小圆,让大圆的半径为小圆的2倍。
再用矩形工具绘制一个矩形,在其上添加文字“演示”,使用它做为动画的触发器,随后将三个图形的位置摆放适合。
设置动画效果
1.设置小圆沿大圆内侧环绕
选定小圆组合,切换到“动画”选项卡下,单击“添加动画/其他动作路径”,在出现的对话框中选择“圆形扩展”动画效果,此时可以看到小圆的运动路径是一个圆,选定该圆,对它的位置和大小进行调整,将之调整到圆心位置跟大圆相同,半径正好是大圆的半径的一半。这个调整的过程需要一点细心和耐心,调整过程中注意Shift、Ctrl和Alt键的灵活使用。
在“动画窗格”中,点击添加的“圆形扩展”自定义动画,从中选择“效果选项”,打开“圆形扩展”设置对话框,单击“效果”标签,将“平滑开始”和“平滑结束”两个选项全设置成0。切换到“计时”标签,将速度设置为10秒(直接在里面输入10即可),单击下方“触发器”按钮,在“单击下列对象时启动效果”中选择绘制的矩形,按“确定”关闭对话框(图1)。
2.设置小圆自旋效果
仍选定小圆组合,为它添加“陀螺旋”强调动画。随后打开“陀螺旋”设置对话框,切换到“效果”标签,单击“数量”后的下箭头,勾选顺时针,在“自定义”后输入“1440”度后回车。再切换到“计时”标签,将“开始”设为“与上一个动画同时”,这样就能让两个动画效果同步演示,在“期间”中输入“10”,将其速度设置为10秒(与上一个动画效果时间相同),同样将触发器设置为矩形。
制作好后,按F5放映幻灯片,点击“演示”按钮,就可以看到最终的效果了。由于使用了触发器,在实际使用时,可以反复播放动画,有利于学生进行仔细观察(图2)。
知识扩展:使用这些方法,还可以制作月亮绕地球的动画,找到地球和月亮图片,并为月亮绕地球转动绘制一个运动轨迹,再分别为月亮和地球添加“陀螺旋”强调动画,设置“重复”为“直到下一次单击”,随后给月亮再添加一个“圆形扩展”动作路径动画,并调整它的位置和大小与绘制的运动轨迹一至,最后让所有动画设置为“与上一动画同时”,并设置好它们的持续时间,同时就实现了月亮绕地球的动画(图3)。
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