用函数工具创作动态图形课件,你只需要数学知识

上看到一个用数学软件制作中学数学课件的视频,内容是拉弓射箭的动画。看完后终于知道为什么有这么一个生意,专门做课件卖,原来它的制作过程繁琐得头痛,老师哪里还有心思去自己学习自己制作。至于这个特定视频对于上课有什么帮助,暂且不论!但是,动态图形可以辅助老师教学这是肯定的,我们来讨论一下这些图形的创作。

目前的类似软件,有个共同点,就是老师必须花大量时间去学。西南大学数学学院开一学期的课程教学生,但是学生走上讲台后,基本还是不会使用。那些软件设计师先按照自己的想法设计了一套流程,用户必须先学会并记住这个流程,于是老师就被整蒙了。因为这些流程和数学老师的思维完全不一样,并且稍长时间不用又会搞忘,所以大多老师干脆不学了。

以这个“拉弓射箭”动图为例,我来示范一下哆嗒数学软件的动态图形制作思路。

首先,我们要手绘草图,并了解图中的曲线:

弧AC代表弓,它的弧长固定,假设是4Π;AB和BC代表弓绳,长度也是固定的,比如是6;弧AC所对的圆心角变化,整个图形就会动起来,于是,把它的一半设为参数β。

那么图中所有曲线,用参数β表示出来,是不是就是数学问题了,对于我们老师有难度吗?

于是我以弧AC的中点为圆心,箭BD所在直线为x轴,建立坐标系。

弧AC是圆O的一段,用两个表达式组成,其中半径a=2Π/β;弦AC是垂直于x轴的线段;

为了表达式简洁,设置了几个赋值表达式,C表示等腰△ABC底边上的高,K是线段AB的斜率;

已知两个端点,分别求出箭绳AB、BC的表达式,BD是箭,它的表达式是y=0{a-acosβ

+c-5<x<a-acosβ+c }定义域用大括 表示,是为了区别于表达式中作为运算符 的小括 。

进入哆嗒数学 站www.rmath618.com的函数工具,把所有表达式分别输入到输入框,点击“应用”按钮,就生成对应的曲线图象.

整个思维过程就和解数学题一模一样,画图分析、构思、设置参数、求出曲线的函数表达式,输入得到图象。

下面来看看动图演示:在控制栏中,自动播放参数β的值,图形就动起来了,为了效果好,应该设置一下β的取值范围,我设置的是0.5<β<1.8

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