几何画板教案(6)

2019-05-26 21:57

如何控制立体图形的旋转

以四棱柱为例:

1、作圆O,在该圆上取任意点A、B,并在直径AO上取点C。

2、任取点O/,让点O/按标记向量OB平移两次得点F。以点O/、F作大圆,再以O/为圆心,二倍OC长为半径作小圆。作射线O/F(标签为l),交小圆于点E。)

3、把射线l绕点O/旋转90度(若是正n棱柱,旋转角为360度/n),得到射线l/,再依次旋转2次得到射线l//、l///,得与小圆的交点G、I、K,与大圆的交点H、J、L。

5、分别过点E、G、I、K作OA的平行线,再过点F、H、J、L作OA的垂线,得四个交点M、N、R、P。

6、用粗线连接M、N、R、P,得四边形MNRP。

7、过点O/作OA的垂线,在该垂线上任画一点Q,标记向量O/Q,把四边形MNRP按标记向量O/Q平移,得到四边形M/N/R/P/,用粗线连接MM/、NN/、RR/、PP/,得到四棱柱M/N/R/P/-MNRP。

8、最后隐藏不必要的圆、线、点,其中点B控制左右旋转,点A控制上下翻转,点C控制前后翻转。

旋转几何体中的虚线问题

将大圆划分为几段弧,和某些弧的交点的投影决定的线显示为虚线,这样增强立体感。以四棱柱为例:

1、作圆O,在该圆上取任意点A、B,并在直径AO上取点C。 2、任取点O/,让点O/按标记向量OA平移两次得点A/。

3、以点O/、A/作大圆,再以O/为圆心,二倍OC长为半径作小圆。

4、标记点O/为旋转中心,把点A/旋转45度得A//(若是正n棱柱,旋转角为180度/n);再把A//旋转90度得A///;分别作出劣弧A//A///和优弧A///A//;隐藏大圆;过点O/作OB的平行线,交小圆于点E;隐藏该平行线,作射线O/E(标签为l),交优弧于点F。

5、把射线l绕点O/旋转90度(若是正n棱柱,旋转角为360度/n),得到射线l/,再依次旋转2次得到射线l//、l///;分别作出射线l/、l//、l///与小圆的交点G、I、K,与大圆的优弧或劣弧的交点H、J、L。

6、过点F作半径OA的垂线,过点E作半径OA的平行线,作两直线的交点M,隐藏两直

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线,则M为F的投影。同理作出H、J、L的投影N、R、P。用粗线连接M、N、R、P,得四边形MNRP。

7、过点O/作OA的垂线,在该垂线上任画一点Q,标记向量O/Q,把四边形MNRP按标记向量O/Q平移,得到四边形M/N/R/P/,用粗线连接MM/、NN/、RR/、PP/,得到四棱柱M/N/R/P/-MNRP,把劣弧上的投影点N所决定的NR、NM、NN/设置为虚线。

8、缓缓拖动点B逆时针转动,四棱柱会出现不全的现象。补全射线l、l/、l//、l///与大圆的优弧或劣弧的四个交点,并作出相应的投影,再补全四棱柱,把劣弧上的投影点所决定的线设置为虚线。

9、最后隐藏不必要的圆、线、点,作点A、B、C的动画按钮,其中点B控制左右旋转,点A控制上下翻转,点C控制前后翻转。

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教学内容 立体图形的展开: 1、五棱柱侧面展开 2、圆柱侧面展开 课时安排 教学重点 2课时+2课时实验 1、掌握旋转体侧面展开的方法。 教学难点 变半径圆上的定长弧线。 教法举要 讲授为辅,操作演示为主。 作业与思考 1、操作练习无棱柱侧面展开和圆柱侧面展开。 教学后记 为使卷动展开具有较好的视觉效果,可调节点B的位置,分段用不同速度移动点O。

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五棱柱侧面展开

五棱柱侧面展开

首先作以五边形ABCDE为底的五棱柱,再以AB为不动边,其它各边沿两个方向同时展开,让它的右边(左边)两条边的上端点,分别沿相应的圆作顺时针(逆时针)方向移动,移动到过其下端点并与AB平行的直线上,就实现了棱柱的侧面展开。制作步骤如下:

1、用画线段工具画五边形ABCDE,标签改名为abcde。 2、画以五边形abcde为底的五棱柱的立体图:

(1)标记向量a到b,另画一点A,让点A按标记向量平移得点B,作线段AB。 (2)作五棱柱侧面的立体图:以A为圆心,线段ae为半径画圆c1,在圆c1上任取一点E,连接AE;以B为圆心,线段bc为半径画圆c2,在圆c2上任取一点C,连接BC;以C为圆心,线段cd为半径画圆c3,在圆c3上任取一点D1,连接CD1;以E为圆心,线段ed为半径画圆c4,在圆c4上任取一点D2,连接ED2;在上下方向画线段MN,标记向量MN,将点A、B、C、D1、D2、E及它们的连线按标记向量平移,得到五棱柱的另一个底,隐藏其标签;连接两底相应的点,作相应的四边形内部,给各侧面着上不同的颜色(浅色)。

(3)作五棱柱的侧面复原:让点A按标记向量ae平移,得到圆c1上的点E/;让点B按标记向量bc平移,得到圆c2上的点C/;让点C按标记向量cd平移,得到圆c3上的点D1/;让点E按标记向量ed平移,得到圆c4上的点D2/;选择点C和点C/、点E和点E/、点D1和点D1/、点D2和点D2/,作移动按钮,标签为复原。

(4)作五棱柱的侧面展开:过点E、B、C作线段ab的平行线,分别交圆c1于点E//、交圆c2于点C//、交圆c3于点D1//、交圆c4于点D2//(取能使各底边和AB平行的交点);选择点D1和点D1//、点D2和点D2//、点C和点C//、点E和点E//,作移动按钮,标签为展开。

(5)隐藏掉不必要的对象。

圆柱侧面展开

以圆柱的侧面展开为例介绍各种旋转体和棱柱、棱锥、棱台的侧面的统一展开方法。 基本思路:用变半径圆上一段定长的弧线,当半径逐渐变大时,动态演示这段弧线的展开过程。当半径逐渐变小时,动态演示这段弧线的卷缩过程。

作图步骤:

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1、确定与展开相关的参数

(1)在y正半轴上作点A、o,以点A和o作射线,在该射线上取一个任意点O和一个远点B。

(2)度量点A、o的距离,改标签为r,计算2×π×r的值,改标签为l。度量点A、O的距离,改标签为R,在弧度制(参数选项中设角度单位为弧度)下计算l/R×1弧度的值,改标签为Q(在大圆O上弧l所对应的圆心角)。计算Q/2、-Q/2。

2、在大圆上绘制定长弧线

(1)让点A以点O为中心按标记角Q/2旋转,再按标记角-Q/2旋转一次,得到点A/、A//,过点A/、A、A//作弧。

(2)过点A作AO的垂线k,在圆弧A/AA//上任取一点F,过点F作直线k的垂线段FG,并取FG的中点H。同时选中点F、H作轨迹,得到相应的椭圆弧。

3、作还原和展开按钮

(1)将点o向上平移0.001cm,得o/点(目的是保证椭圆弧的显示),作点O到点o/的移动按钮,改标签为还原;作点O到点B的移动按钮,改标签为展开。

(2)只保留椭圆弧、点o、B和操作按钮,隐藏不必要的点、线、圆等。 以该椭圆弧为基础,构造圆柱、锥、台,棱柱、锥、台的展开。

拖动点o,改变椭圆弧的长短和方向,调节点B的位置,使展开具有较好的视觉效果(可采取分段用不同速度移动)。

4、构造圆柱的展开

(1)画线段EF并标记向量,用来控制圆柱母线的长短和方向。

(2)在椭圆弧上画三点X、Y、Z,其中X为椭圆弧的左端点,Z为椭圆弧的右端点,Y为中间任一点。

(3)选中点X、Y、Z,按标记向量平移,得到点X/、Y/、Z/,并用线段连接XX/、YY/、ZZ/。 (4)选中点Y/和点Y,作轨迹;选中线段YY/和点Y,作轨迹,得到圆柱侧面。 按展开或还原按钮,即可动态演示圆柱侧面的展开。

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