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知识讲解练一练   

典型例题2

例4 已知过椭圆的左顶点(-a,0)的两条相互垂直的弦与椭圆分别相交于点PQ,则直线PQ具有何特征? 教师精讲

[简要步骤]:

(1)显示坐标轴,在x负半轴、y正半轴上分别取点CD,分别以原点为圆心,点CD为圆上的点作大圆和小圆,并由此作出椭圆;

(2)测量点CD的坐标(-a,0)、(0,b),并算得ab的值;

(3)在椭圆上任取一点P,作点P的动画按钮;

(4)连接CP,并过点CCP的垂线l

由于几何画板无法直接作出直线与轨迹(椭圆)的交点,因此需要间接获得交点。我们可以算出交点的横坐标,然后作直线“x=交点的横坐标”,于是便可获得交点。本题中,由解得,其中ab的值已算得,因此只需再测得垂线l的斜率k,便可算出垂线l与椭圆的交点的横坐标。

(5)测量垂线l的斜率,将标签改为k

(6)计算的值,绘制点(,0),过该点作x轴的垂线,并作出该垂线与l的交点Q

(7)作过点PQ的直线,如图8.6;

(8)单击动画按钮,观察该直线的特征。

可以看到该直线过定点,可以证明该定点为

进一步探索:如果将题目条件改为“已知过椭圆上任意一点的两条相互垂直的弦与椭圆分别相交于点PQ”,则直线PQ是否还具有同样的特征?

图6.12

典型例题2

例5 如图6.13,求边长为a的正方形中红色区域的面积。 教师精讲

图6.13

分析:本课件制作的一个难点是为形如“酒杯”的底部区域涂上红颜色。由于是轴对称图形,因此只需考虑右半部分(或左半部分)。一种涂色的方法:可在右半部分的圆弧上任取一点,并作正方形底边的平行线段,线段的另一个端点为平行线与对称轴的交点,然后将该线段变为红色,并作该线段的轨迹。另一种涂色的方法是用“以直代曲”的方法,在圆弧上取若干个点,然后以多边形代替曲边三角形。本课件制作中介绍的是后一种方法。

本题可将“酒杯”底部的左、右半部分分别绕正方形的中心旋转-90°、90°,便可发现红色区域的面积为正方形面积的一半。也可将“酒杯”底部的左、右半部分分别平移,当然也可以将半圆的左、右半部分分别平移或绕正方形的中心旋转,同样也可发现红色区域的面积为正方形面积的一半。因此在本课件制作中,需要考虑如何使这4种不同解法互相独立,互不干扰。

[简要步骤]: 教师精讲

(1)作正方形ABCDABBCCDDA的中点EFGH,连接EGFH得交点I

(2)以点G为圆心,作弧IC,将扇形GIC及弧IC改为红色;

(3)以点F为圆心,作弧IB,10等分弧IB,得等分点I1、I2、…、I9,依次选中点I1I2I3I4 I5I6I7I8I9BEI,作多边形内部,并将此内部及弧IB改为红色,隐藏点I1、I2、…、I9;

(4)以点I为圆心,作弧EF,在弧EF上任取一点J,标识角度EIJ,以点I为旋转中心,将多边形内部及弧IB按标识角度EIJ旋转,得图形①,以EG为对称轴,得与图形①对称的图形②,选中图形①和图形②,分别做两个显示/隐藏按钮,一个用来隐藏对象,一个用来显示对象,记作显示1、隐藏1;

(5)作点J到点F的慢速的运动按钮,以及作点J到点E的运动按钮,单击隐藏1按钮,隐藏点J和弧EF

(6)以点I为圆心,作弧HE,在弧HE上任取一点K,标识向量EK,将多边形内部及弧IB按标识向量平移,得图形③,以EG为对称轴,得与图形③对称的图形④,选中图形③和图形④,作两个显示/隐藏按钮,记作显示2、隐藏2;

(7)作点K到点H的慢速的运动按钮,以及作点K到点E的运动按钮,隐藏点K和弧HE

(8)以点I为圆心,作弧FG,在弧FG上任取一点L,标识角度GIL,以点I为旋转中心,将扇形GIC内部及弧IC按标识角度GIL旋转,得图形⑤,以EG为对称轴,得与图形⑤对称的图形⑥,选中图形⑤和图形⑥,作两个显示/隐藏按钮,记作显示3、隐藏3;

(9)作点L到点F的慢速的运动按钮,以及作点L到点G的运动按钮,单击隐藏3按钮,隐藏点L和弧FG

(10)以点I为圆心,作弧GH,在弧GH上任取一点M,标识向量GM,将扇形GIC内部及弧IC按标识向量平移,得图形⑦,以EG为对称轴,得与图形⑦对称的图形⑧,选中图形⑦和图形⑧,作两个显示/隐藏按钮,记作显示4、隐藏4;

(11)作点M到点H的慢速的运动按钮,以及作点M到点G的运动按钮,隐藏点M和弧GH

(12)依次选择显示1、隐藏2、运动JF、运动JE按钮,作序列按钮,选择依次执行,动作之间暂停1秒;

(13)依次选择显示2、隐藏1运动KH、运动KE按钮,作序列按钮,选择依次执行,动作之间暂停1秒;

(14)依次选择显示3、隐藏4、运动LF、运动LG按钮,作序列按钮,选择依次执行,动作之间暂停1秒;

(15)依次选择显示4、隐藏3、运动MH、运动MG按钮,作序列按钮,选择依次执行,动作之间暂停1秒。分别将这4个序列按钮改为解法一、解法二、解法三和解法四,如图6.14;

(16)隐藏线段EGFH和点ABCDEFGHI,隐藏所有的显示、隐藏按钮和运动按钮。

图6.14

典型例题2

例6 制作可上下移动的弹簧,如图6.15。 教师精讲

图6.15

分析:要制作可上下移动的弹簧,需要利用几何画板先画一个弹簧,然后将所画的弹簧复制到word中,设法变成一幅图片(如gif格式),再复制到几何画板中。

[简要步骤]: 教师精讲

(1)显示坐标轴,其中点A为原点,点B为单位点,在x轴上取两点CD,连接CD,在线段CD上任取一点E,将点E绕着原点A旋转,得点E¢;

(2)将单位点B绕着原点A分别旋转-150°、-30°、90°,得点XYZ,连接AXAYAZ,建立空间坐标系A-xyz

(3)度量点E的横坐标,将标签改为t,并计算sin(5t)、cos(5t)的值;

(4)作出函数x=sin(5t) 的图像,并作出与x轴的交点F,将点F绕着原点A旋转-150°,得点F¢,隐藏点F和过点F的直线;

(5)作出函数x= cos(5t)的图像,并作出与x轴的交点G,将点G绕着原点A旋转-30°,得点G¢,隐藏点G和过点G的直线,将角度制改为弧度制;

(6)作线段HIIJ,选中线段HIIJ,并标识比例,以原点A为缩放中心,将点F¢、G¢按标识比例进行缩放,得点F¢¢、G¢¢,隐藏点F¢、G¢;

(7)依次选中点AG¢¢,标识向量,按标识向量平移点F¢¢,得点K;依次选中点AE¢,标识向量,按标识向量平移点K,得点K¢;

(8)选中点K¢、E,作出轨迹,将轨迹改成粗线,如图6.16。

(9)保留弹簧轨迹,其余的对象全部隐藏,弹簧制作成功了。

图6.16

(10)选中弹簧,复制到剪贴板中,然后粘贴到word中,另存为web格式,便可得到弹簧图片(gif文件),然后在word中,插入弹簧图片(gif文件),重新复制到剪贴板中,这样便可粘贴到几何画板中。
有了弹簧图片后,就可制作能上下移动的弹簧了。

(11)任取一点A,向右平移8cm得点B,将点BA向上平移1cm得点CD,连接ABBCCDDA,作矩形ABCD内部,并改为红色;

(12)作线段AB的中点E,过点EAB的垂线l,将点E向下平移1cm(y方向平移-1cm)得点F,连接EF,过点FAB的平行线,在所作的平行线上直线l的左侧任取一点G,测出点GF的距离,标识该距离;

(13)作圆H,在圆H上任取一点I,选中点I,分别作快速和慢速的动画按钮;作过点Il的垂线,垂足为J,将点J向右按标识的距离平移,得点K

(14)选中点GK,将剪贴板中的弹簧图片粘贴到以点GK为相对的两个顶点的矩形中,调整点G和圆的位置,使得弹簧大小适中;

(15)将点J向下平移1cm得点L,连接JL,将点L向右平移0.7cm得点M,将点M向下平移2cm得点N,以直线l为对称轴,得点MN的对称点M¢、N¢,连接MNNN¢、NM¢、MM,作矩形MNNM¢内部,并改为红色;

(16)隐藏不需要的点和线,如图6.16。

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