【制作过程】
1.进入网络画板首页:https://www.netpad.net.cn,单击“开始作图”按钮,进入作图页面.
分析定位:(1)先根据斜二测作图动态呈现正n边形的直观图;(2)从正n边形的直观图中平移分离出棱柱的下底面,然后从下底面平移分离出上底面,从而作出棱柱的直观图;(3)通过控制旋转正多边形的初始位置,从而控制棱柱旋转,并且要做到棱柱的侧棱和底面多边形的实虚自动变化.
2.用变量工具新建变量a、h、k、R、n、t、theta、S、s(如图2):①变量a动态呈现正n边形斜二测直观图,以及从正n边形斜二测直观图中分离出棱柱的上、下底面;②变量h表示棱柱的高;③变量k表示平移分离正n边形斜二测直观图的水平距离;④变量R表示正多边形的半径;⑤变量n表示正多边形的边数;⑥变量t用来累加迭代底面多边形的顶点以及控制棱柱侧棱实(轨迹)虚的显示;⑦变量theta控制正多边形的旋转,从而控制棱柱的旋转;⑧变量S刷新迭代底面多边形顶点横坐标的最大值;⑨变量s刷新迭代底面多边形顶点横坐标的最小值.

图2 利用变量工具新建变量
3.在不选任何元素的情况下点击“测量”工具,在弹出的对话框中输入if(a<=1,a,1)得到测量对象编号为m0,用同样的办法测量其他表达式(如下表所示),注意对象编号:

4.利用“坐标点”工具作点O(x0,y0),注意设置点O的x拖动变量为x0,y拖动变量为y0(如图3).选中点O,如图4,利用“平移”工具按极坐标向量(pi/n-pi/2+theta,0)平移得到点P.

图3 用坐标点工具作可拖动点O

图4 利用平移工具平移点O得到点P
5.按顺序选点O和点P,如图5,利用“正多边形”工具,类型选择“中心—顶点”,边数为n,作出正n边形,然后隐藏点P.

图5 利用正多边形工具作正n边形
6.利用“点”工具在正多边形上取半自由点A,选中点A,点击右键属性,修改点值为0,删除拖动变量,选中点A和正多边形,利用“测量”工具测量出点A在正多边形的点值,其编号为m4.
7.在不选任何元素的情况下点击“测量”工具,在弹出的对话框中输入m4+t/n,得到测量对象编号为m5,同时选中测量对象m5和正n边形,用“元素上的点”工具作出正n边形上的点B,如图6所示.

图6 利用元素上的点工具在正n边形上作点B
8.选中点O,如图7,利用“平移”工具按向量(2,0)直角坐标方式平移得到点C,按顺序选择点C、O两点,如图8,利用“旋转”工具,在弹出的对话框中参数一栏输入pi/2(注意旋转单位为弧度,旋转方向逆时针),得到旋转点D,具体效果如图9所示.

图7 利用平移工具平移点O得到点C

图8 旋转工具

图9 点C绕O旋转得点D
9.选中点O,如图10,利用“平移”工具按向量(1,pi/4)极坐标方式平移得到点E,再按顺序选择点D和点E,利用线段工具作线段DE,同时选中测量对象m0和线段DE,利用“元素上的点”工具在线段DE上取半自由点F,如图11.

图10 利用平移工具平移点O得到点E

图11 利用元素上的点工具在线段DE上作半自由点F
10.同是选中点B和多边形,利用“仿射变换”工具,如图12,在弹出的对话框中类型选择“三点到三点”,按D→F、O→O、C→C的规则进行仿射变换,变换后的图形如图13所示,注意这里是一次性批量对几个图形进行仿射变换.

图12 仿射变换工具

图13 利用变量a控制仿射变换
11.同时选中点B′和O以及变换后的多边形,利用“平移”工具,如图14,按向量(k*m1,0)直角坐标方式平移,分别得到点O′、B″以及平移后的多边形,效果如图15所示,注意这里是一次性批量对几个图形进行平移变换.

图14 平移工具

图15 平移后的图形
12.选中点B″,利用“测量”工具,如图16,测量出点B″的横纵坐标,其测量对象的编号分别为m6,m7.

图16 测量工具测量点B″的横纵坐标(https://www.daowen.com)
13.在不选任何元素的情况下点击“测量”工具,在弹出的对话框中输入0*S+max(m6,S)得到测量对象编号为m0,用同样的办法测量其他表达式(如下表所示),注意对象编号:

14.利用“坐标点”工具作点A1(x1,y1),如图17,注意设置点A1的x拖动变量为x1,y拖动变量为y1;选中点A1,如图18,利用“平移”工具按向量(1,0)平移得到点A2;按顺序选中点A1和点A2,如图19,用直线工具作出直线A1A2,同时选中测量变量m8和直线A1A2,用“元素上的点”工具作出直线A1A2上的点A3.

图17 用坐标点工具作可拖动点A1

图18 利用平移工具平移点A1得到点A2

图19 元素上的点工具及元素上的点属性
15.用同样的办法,作出计数轴B1B2以及计数轴上的点B3,注意点B1的坐标为(x2,y2),不要忘了设置B1点的x拖动变量和y拖动变量,最后效果如图20所示.

图20 利用元素上的点工具在直线上作点A3
16.按顺序选中变量t、S、s,点击“迭代”工具,按如下规则t→m3、S→m8、s→m9进行迭代,迭代深度设为n(如图21),在迭代列表中只勾选点A3和点B3,迭代后的效果如原题图所示(注意隐藏相关元素).

图21 迭代列表中只勾选点A3和点B3
17.利用“点”工具在迭代象上取点A4,选中点A4,点击右键属性,如图22所示,在弹出的对话框中将其点值修改为n-1,同时选中点A4和直线A1A2,利用“测量”工具测量出点A4相对于直线A1A2的点值m10(如图23),m10其实就是仿射平移多边形所有顶点的最大横坐标.
18.用同样的办法,在迭代象上取点B4,选中点B4,点击右键属性,如图22所示,在弹出的对话框中将其点值修改为2*n-1,同时选中点B4和直线B1B2,利用“测量”工具测量出点B4相对于直线B1B2的点值m11(如图23),m11其实就是仿射平移多边形所有顶点的最小横坐标.

图22 修改迭代象上点的点值

图23 迭代象上的点A4相对于直线A1A2的点值m10迭代象上的点B4相对于直线B1B2的点值m11
19.选中点O′,利用“测量”工具,如图24,测量出点O′的纵坐标,其测量对象的编号为m12.

图24 测量工具测量点的纵坐标
20.利用“函数曲线”工具x=g(y),按图25所示作出两条竖直的线段,分别选中两条线段和仿射平移后的多边形,用“交点”工具作出多边形与这两条线段的交点G、H.

图25 利用函数曲线工具和交点工具作出仿射平移多边形最左和最右顶点
21.同时选中点G和仿射平移多边形,利用“测量”工具测量出点G在仿射平移多边形上的点值m13,用同样的方法测量出点H在仿射平移多边形上的点值m14.
22.在不选任何元素的情况下点击“测量”工具,在弹出的对话框中输入if(m6==m10 orm6==m11orm7<=m12,h*m2,1/0)得到测量对象编号为m15,用同样的办法(如下表所示)测量其他表达式,注意对象编号:

23.选中点B″,如图26,利用“平移”工具按向量(0,m15)向上平移得到点M,用同样的方法将点B″按向量(0,m16)向上平移得到点N,用“线段”工具作线段B″M、B″N,最后效果如图27所示.

图26 平移工具

图27 平移工具平移底面多边形上的顶点B″
24.选中变量t和线段B″M,利用“轨迹”工具在如图28所示的轨迹对话框内设置,轨迹驱动变量t的取值范围为0~n,样本数为n+1,用同样的方法作出线段B″N的轨迹,将B″N的轨迹设为虚线.

图28 利用轨迹工具作线段B″M、B″N的轨迹
25.利用“点”工具在仿射平移多边形上取半自由点Q,选中点Q,利用“轨迹”工具在如图29的轨迹对话框内设置,轨迹驱动变量u0的取值范围为m17~m18,样本数为100.

图29 利用轨迹工具作棱柱底面实线部分
26.选中仿射平移多边形,利用“平移”工具按向量(0,h*m2)向上平移得到棱柱的上底面,美化隐藏相关元素后的效果如图30所示.

图30 利用平移工具平移作出棱柱上底面