利用幾何畫板sgn函數(shù)制作橫波演示的課件

程毓敏 應(yīng)繼祥

(浮梁縣第一中學(xué) 江西 景德鎮(zhèn) 333400)

在教授“波的形成和傳播”時(shí)，我們希望建立一個(gè)動(dòng)態(tài)的模型，將繩子看成一個(gè)個(gè)的質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)振源振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)各質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng)形成橫波．一個(gè)直觀的、動(dòng)態(tài)的橫波模型，對(duì)教學(xué)將有很好的促進(jìn)作用．

1996年我國教育部全國中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育研究中心開始大力推廣“幾何畫板”軟件.近年來，幾何畫板軟件越來越多的在數(shù)學(xué)教學(xué)中得到應(yīng)用．其實(shí)幾何畫板也很適合物理學(xué)科．該軟件不僅功能強(qiáng)大，而且制作簡(jiǎn)單，物理教師只要對(duì)該軟件初步熟悉后，就可以輕松設(shè)計(jì)出各種極具交互性的物理積件，用于高中物理教學(xué)的各個(gè)方面．

下面，筆者就據(jù)幾何畫板 5.0最強(qiáng)中文版，利用sgn符號(hào)函數(shù)，制作動(dòng)態(tài)的橫波，讀者可以體會(huì)幾何畫板中函數(shù)功能在物理課件中的應(yīng)用．

(1)選擇菜單【繪圖】→【定義坐標(biāo)系】，建立直角坐標(biāo)系．

(2)用左邊工具欄直尺工具在空白處繪制一段水平線段AB，線段盡可能長些．

圖1

(3)用點(diǎn)工具在水平線段上均勻構(gòu)造10個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)越密集，顯示的波動(dòng)效果越好．顯示這10個(gè)點(diǎn)的標(biāo)簽D，E，F(xiàn)，G，…，M，如圖1所示．

(4)以D點(diǎn)為例，進(jìn)行如下操作.

1)用工具欄箭頭工具選中D點(diǎn)，再點(diǎn)擊菜單【度量】→【橫坐標(biāo)】，出現(xiàn)D點(diǎn)的橫坐標(biāo)xD=2.01．

圖2

3)用點(diǎn)工具在縱軸上繪制點(diǎn)N，用箭頭工具選中點(diǎn)N和坐標(biāo)原點(diǎn)O，構(gòu)造線段NO，該線段長即為橫波的振幅．

4)選中原點(diǎn)O和水平線段AB，點(diǎn)擊菜單【編輯】→【合并點(diǎn)到線段】，坐標(biāo)系將移動(dòng)到水平軸與水平線段AB重合．

圖3

8)拖動(dòng)線段NO，當(dāng)線段NO經(jīng)過點(diǎn)D時(shí)，觀察到Q點(diǎn)會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，效果如圖4．

圖4

(5)現(xiàn)在，我們要有足夠的耐心依次對(duì)后面的點(diǎn)E，F(xiàn)，G，…，M，重復(fù)上述對(duì)點(diǎn)D的操作．操作過程中，如果窗口太擠，可以對(duì)前面已經(jīng)完成的公式在【顯示】菜單中進(jìn)行隱藏．完成后，拖動(dòng)線段NO，當(dāng)線段NO經(jīng)過這些點(diǎn)時(shí)，觀察到這些點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，效果如圖5．你看，波的圖像是不是出現(xiàn)了？

圖5

(6)選中點(diǎn)O，點(diǎn)擊菜單【編輯】→【操作類按鈕】→【動(dòng)畫】，出現(xiàn)對(duì)話框如圖6.方向選擇“向前”，速度選擇“中速”，點(diǎn)擊“確定”，出現(xiàn)“動(dòng)畫點(diǎn)”按鈕，修改“動(dòng)畫點(diǎn)”標(biāo)簽為“開始”．

圖6

(7)用點(diǎn)工具在水平坐標(biāo)軸上D點(diǎn)左側(cè)繪制點(diǎn)，顯示標(biāo)簽為O`，依次選中坐標(biāo)原點(diǎn)O和點(diǎn)O`，點(diǎn)擊菜單【編輯】→【操作類按鈕】→【移動(dòng)】，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇移動(dòng)速度為“高速”，點(diǎn)擊“確定”，修改“移動(dòng)點(diǎn)O→O`”標(biāo)簽為“復(fù)原”．

(8)選中水平坐標(biāo)軸、豎直坐標(biāo)軸、線段NO、所有計(jì)算公式，點(diǎn)擊菜單【顯示】→【隱藏對(duì)象】；選擇所有運(yùn)動(dòng)點(diǎn)、隱藏點(diǎn)的標(biāo)簽，編輯點(diǎn)的大小、顏色，移動(dòng)按鈕，對(duì)界面進(jìn)行美化，最后效果如圖7．

圖7

本課件成果已經(jīng)上傳至江西教師網(wǎng)“含英學(xué)齋-應(yīng)繼祥工作站”，以利于資源共享．