文档介绍：教育硕士论文之关于PowerPoint的简谐运动计算机模拟
引言
鉴于 PowerPoint(PPT)的广泛应用以及物理中涉及的图形数量和类型较多,用PPT 绘图是必要的和重要的,但同时也面临一定的困难。实践表明,结合PPT 内嵌的自动化语言Visual Basic for Applications(VBA)[1-3]是解决该问题的一个恰当选择。本文以简谐运动为例系统论述在PPT 2003 中用VBA 绘图的方法。
1 方法
 坐标系
幻灯片中的坐标系默认以其左上角为坐标原点,x 和y 轴的正方向分别为水平向右和垂直向下。因为这与习惯的坐标设置有明显差异,所以绘图前一般需重新确定原点并进行坐标变换。如果以相对左上角为(x1,y1)处做坐标原点,将水平和竖直方向的坐标分别从x、y变换到x’= x1+mx 和y’=y1-ny(m、n 为控制图形显示比例的因子)。另外,对幻灯片的尺寸可用PageSetup 对象中的SlideWidth 和SlideHeight 命令查看和设置。
 绘图命令
基于 VBA 的绘图命令主要集中于Shapes 集合对象和SlideShowView 对象中。其中各参数含义见PPT 的Visual Basic 编辑器帮助文档。DrawLine 的优点是能实时演示画线过程,但DrawLine 画出的线条仅在幻灯片放映时存在,且只能设定其颜色。相比而言,AddLine 和AddPolyLine 虽然一般不能实时演示画线过程,但它们创建的线条在非幻灯片放映时也存在,这是一个优势,例如可设置线条具体是实线还是虚线。因为AddPolyLine 用于创建一条连续线段,它的另一优势为给定足够多的点坐标就能模拟出平滑的曲线。另外,若要绘制矩形等特殊形状,理想的途径是借助于AddShape,它共有共一百多种自选图形供选择,这对实现不少任务很有益[3, 4]。
2 应用
 简谐运动的模拟
图中弹簧振子是由轻质弹簧和物块构成的振动系统[5],物块沿x 方向作简谐运动。图下方矩型条的长度代表系统的动能、势能和总能量大小——同步表征简谐运动中动能、弹性势能的转换情况以及它们与总能量的关系。矩形条用AddShape 绘制,长度由运动状态决定并通过VBA 控制。简单起见,简谐运动方程设为x=cos(t-),其中t 为时间(下同)。假定起始时刻物体位于平衡位置O 处,图1 所示为t=2s 时的情况。通过动态图形的演示,系统在不同时刻动能、势能和总能量之间的关系一目了然。
 两个同方向简谐运动的合成
假设有两个都沿x 方向运动的简谐运动,角频率分别为ω1 和ω2,初相分别为φ1 和φ2,振幅分别为A1 和A2,它们的运动方程可分别写为x1=A1cos(ω1t+φ1)和x2=A2cos(ω2t+φ2)。若它们的角频率较大而角频率之差较小,则合振动x=x1+x2 的振幅将呈现时强时弱的现象,称为拍。为形象描述这种特征并研究两简谐运动频率之差对合振动的影响,取A1=A2=1、φ1=φ2=0、ω1=1s-1。通过“控件工具箱”添加“文本框”和“命令按钮”,前者改变ω2 的数值,后者用于调用并执行绘图之宏命令。为ω2=-1 的情形,其中利用AddLine 绘制坐标轴,用AddPolyLin