(初一新教材的田径场设计)精美的环形跑道上不同跑道的6个匀速点(折线图真有用!)兼谈笔者的专著三校完成,阿氏圆一例,领悟系列77

教育   2024-11-17 09:09   广东  

立体图形平面化解决难题一例,利用GeoGebra领悟数学系列76

加强名师工作室建设,促进青年教师专业发展——记广州市刘护灵名师工作室线上研修活动

基于GeoGebra辅助解析汉诺塔问题(2024年七上新教材第四章,填空压轴第15题),兼谈数学实验的重要性,初一系列53


最近收到白云区教研员温老师的一个作图要求:(初一新教材的田径场设计)
用几何画板或者GGB制作如下跑道示意图:
1道跑道:每条直道长72.4米,直径长49.4米,道宽1.2米

2道跑道:每条直道长72.4米,直径长51.8米,道宽1.2米

3道跑道:每条直道长72.4米,直径长54.2米,道宽1.2米

4道跑道:每条直道长72.4米,直径长56.6米,道宽1.2米

5道跑道:每条直道长72.4米,直径长59.0米,道宽1.2米

6道跑道:每条直道长72.4米,直径长61.4米,道宽1.2米

需要在每条跑道上增加一个动点,用一个滑动条控制6个点的运动,这6个点的起点可以调节不同位置,6个点的速度一样、运动方向均为沿着跑道逆时针方向运动,当按下按钮时6个动点一起运动;再次按按钮时,6个动点一起停止。

项目背景是2024-2025年广州市玩转数学的要求:

跑道本身很容易,直接利用圆弧和线段绘制即可。
重点探讨动点的绘制。
笔者用GGB做过多次的跑道动点问题,可参考:
ggb进阶147:妙用拟合曲线指令绘制动点(折线数轴动点和环形跑道周期动点)
人教版七年级数学下册P111 环形跑道的动点形象演示
geogebra进阶18:妙用数据函数指令绘制动点(环形跑道)
妙用动点工具,快速制作初一(下)环形跑道相遇和追及的周期动点
虽然利用动点工具是最容易的,但是大部分老师的GGB课件未必有这个工具!
所以,此例还是利用折线图比较容易(即升级版的数据函数)
在赵林老师的GGB指令先行版中,指出:
2.15.12 LineGraph. 折线图
笔者注: 这个是新增指令中笔者最爱的指令, 可以完成很多花样.
指令   折线图 (< 列表 1>,< 列表 2>)
说明: 创建一个数据函数,并画出图像 (用线段连接在列表中定义坐标的点). 列表 1 是包含 x 值的列表列表,定义为按升序排列的数字,列表 2 是包含 y 值(定义为数字)的列表. 该函数的解析式不会在代数区给出, 但实质上是 |x − xi| 函数的线性组合.
示例:折线图(1…3, {2, 4, 0})
如图 2.47 返回函数 f(x) 并画出图像, 函数解析式不会给出, 但实质上是:f(x) = 1.5|x − 1| − 3|x − 2| + 2.5|x − 3|
所以,如果建立路程和坐标的折线图, 则可实现折线上的匀速运动!
动态效果如下:


静态效果如下:



效果当然是精美的!
反思1:几何画板和网络画板不知道如何制作出这样的生动的效果,希望请教更多感兴趣的老师们!
而GGB则实际上利用了路程——路径值的方法,给出了描点指令的方法,从而实现了匀速运动!
折线图的指令真的很有用,很强大!
实际上就是建立一个路程——路径值的线性的数据函数
这样的函数,或许只有经常使用函数、教函数的数学老师才更能理解它的作用和意义。
这样的目的,为了保证匀速!
(内在机制是GGB路径值的含义)
例如第一个跑道上的动点D1可以如下绘制:




反思2:笔者的这个课件还有一个不足,目前这个设计图的6个动点不能独立调节它们的起点位置,能否在跑道设计图的基础上使得6个动点的起点可以独立挪动,并始终显示6个动点的坐标?
即没有实现“开始的点”是任意选的,而是根据列表的起点决定的,如何实现开始的点是可以任意选定的,这个需要再思量,有兴趣的可以尝试做一下,谢谢!
另外笔者今天还花了一点时间学习了一下更著名的Mathematica软件,制作了下面这题。



题目本身的解答并不困难,只要代入9即可,如下:

如果想进一步的绘制该函数的图像呢?

即这样的函数,图像究竟“长得怎么样”?

这个问题就有意思了!


当然,对于这个结果,笔者也是有疑问的:

此题为何Mathematica画出的f(9)有多个值?

聂祥猛老师同样提出:令人好奇的是,分段函数怎么就连续了?不该出现竖直线条!

也请教大家!

还有一个立体几何的案例:


效果的确很美,但笔者通过使用,发现Mathematica其实不用人工计算,所以不太适合中小学的教学, 而适合大学生的辅助学习!
用来用去,还是GGB好啊!
还是GGB熟悉,强大!数与形结合好!
的确,作为数学老师,没有一个数学软件“防身”,很不应该!
GGB免费,功能强大,推荐给大家!
笔者利用GGB做了一道很难的题目:(四川某地九年级期中测验)


这个题目,很值得写作和思考!
实际上,是阿氏圆的模型的问题!
如下图,构造定点M,目的是为了得到△ADE和△AEM相似,这样得到2DE=EM,这样问题就转化为了EM+EP的最小值。问题得到解决。

阿氏圆的模型,可参考:
2024年华附一模压轴题(倍长中线,等边思旋转,隐形圆、阿氏圆等),兼谈学数学的慢,初三系列171
如何秒杀中考试题中的阿氏圆问题
初三培优系列87:怎么想到这样作辅助线?(阿氏圆的综合难题)
2022.1.海珠区九上期末第24题(定弦定角+阿氏圆)简析
阿氏圆问题初中解法,完美!呈现阿氏圆、将军饮马、胡不归之不同
初三中考培优系列64:精美ggb课件呈现阿波罗尼斯圆(阿氏圆)和将军饮马、胡不归问题的区别
笔者提出几个疑问:
疑问1:点C的位置并不确定,这个点C的位置影响问题的求解吗?

疑问2:条件中“∠CAE<CAD”的意义是什么?

疑问3:条件中“2DE+PE”,能进一步的变式为“3DE+PEaDE+bPE”吗?
具体过程明天再详细叙述吧!
最后,上面折线图,最小值点、动点的绘制详细方法(含原理的解读),已收录在笔者专著中,笔者的专著已经完成三校了!
非常感谢大家的支持和厚爱,希望能今年内出版,给大家带来一些帮助!




GeoGebra与数学深度融合
1,利用神奇软件GeogGebra探索和讲述初高中数学的各种重要解题模型,形象生动的阐述解题思路,变式研究,编制原理;2,探索GeogGebra和数学课程教学的深度融合;3,研究中高考数学综合题的教与学,教育方法,育人理念,教研体会
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