粤高教版 (2018)八年级下册第2课 绘制函数图象——matplotlib与numpy库的应用教案

这是一份粤高教版 (2018)八年级下册第2课 绘制函数图象——matplotlib与numpy库的应用教案，共7页。教案主要包含了是如何确定坐标的各项设置；，编写程序等内容，欢迎下载使用。
广东高等教育版信息技术八年级下第二单元第2课教学设计 课题 第2课 绘制函数图像单元第二单元学科信息技术年级八年级学习目标1、掌握安装扩展库的方法。2、理解扩展库matplotlib和numpy中相关函数的作用。3、会用pyplot模块中的函数绘制图像。4、能根据应用需要构建函数关系式并编程画出函数图像。重点理解扩展库matplotlib和numpy中相关函数的作用。难点能根据应用需要构建函数关系式并编程画出函数图像。 教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课 函数图像能直观和形象地反映函数中的变量关系。利用图像，有助于把握和研究对象的整体特征及发展趋势，更好的进行数据分析，探究对象的变化规律。Python是绘制函数图像的好工具，我们来绘制猫追老鼠的运动函数图像吧! 交流：观察并分析图2-2-1的函数图像，讨论一下问题：1、猫用了__5__ 秒追上老鼠，此刻猫跑了__50__ 米，老鼠跑了__40__ 米。2、在数学中绘制函数图像有哪些基本步骤？    了解python绘制函数图像的工具。    通过绘制猫追老鼠的运动图像来了解库。讲授新课一、分析问题本课的任务是绘制猫和老鼠运动的函数图像。从图2-2-1可知，猫和老鼠都做匀速直线运动，而运动时间t相对路程s的函数是一次函数。已知猫和老鼠的起点相距10米，运动速度分别为10米/秒和8米/秒，设奔跑时间为t、猫的路程s1、老鼠的路程为s2，则猫的函数表达式为s1=10*t，老鼠的运动函数表达式为s2=10+8*t。程序要解决的关键问题：一、是如何确定坐标的各项设置；二、是如何根据确定的自变量取值范围及描点数生成函数图像。要解决这两个问题，在程序中需要利用一下两个库：（1）利用matplotlib库中的pyplot模块来绘制坐标系和函数图像。（2）利用numpy库中的linspace函数生成自变量的一系列取值，作为描点的横坐标，由此才能根据函数表达式确定纵坐标的值。模块来绘制坐标系和函数图。二、学习新知（一）matplotlib库matplotlib是Python的一个会图库，我们可以用它来生成折线图、直线图、柱状图、散点图等各种函数图像。1、安装matplotlib库（1）在系统盘（如C盘）上搜索外部命令文件“pip.exe”，并按图2-2-2所示的方法复制该文件路径。（2）按“Win+R”组合键打开“运行”窗口，输入“cmd”进入如图2-2-3所示的DOS方式窗口。 （3）按如图2-2-4所示的方法，使用“cd”命令进入pip.exe文件所在的文件夹。（4）按如图2-2-5所示，输入“pip install matplotlib”完成matplotlib库的安装。2、pyplot模块实践：  运行程序coordinate.py，体会表2-2-1中相关函数的功能。（二）numpy库numpy库也是Python的扩展库，主要用于科学计算和数据分析。在DOS方式下安装numpy库的命令为：在Python中导入numpy库的命令如下： import numpy 导入numpy库后，便可使用其中的linspace（）函数来生成指定区间内的等差数列，例如：t=linspace(-1,1,21)实践：（1）在DOS方式下完成numpy库的安装。（2）在IDLE交互模式下输入以下命令，体验理解linspace（）函数三、设计算法根据前面的分析，绘制猫和老鼠运动函数图像的算法思路如下：1、导入matplotlib库中的pyplot模块和numpy库2、设置要使用的中文字体3、设置函数图像的标题、横轴、纵轴的名称4、设定坐标系需要显示网络线5、确定绘图描点坐标（时间t）的一系列取值，并设置路程s（纵坐标）与t的函数关系式6、生成猫和老鼠的运动函数图像7、添加图例并显示出猫和老鼠的运动函数图像四、编写程序根据算法设计，绘制猫和老鼠运动函数图像的程序代码如下：探究：1、运行程序draw.py，感受编程绘制图像的优越性。2、修改程序，要求从键盘输入猫和老鼠的速度，画出猫和老鼠运动的函数图像，然后分析图像看看猫追上老鼠需要多长时间实践与创作：古希腊科学家亚里士多德提出：物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的。2000多年后意大利科学家伽利略提出物体下落的速度与物体的重量无关，物体下落的速度只与时间有关。根据自由落体定律的公式可知：（1）物体下落的初速度为0米/秒 （2）重力加速度g=9.8米/秒2（3）物体下落瞬间时速度的函数表达式为v=g*t（4）物体下落位移的函数表达式为h=1/2*g*t*t1、具有绘制函数图像功能的库或模块是？（ B ）      A、random    B、matplotlib       C、numpy           D、time2、我们可以用pyplot模块的_grid_函数来显示坐标系的网格线，用_plot__函数来生成函数图像。3、在Python中通常使用__pip__命令完成扩展库的在线安装  4、请完善程序arraylist.py，在闭区间[-10,10]等距取101个值存到列表list中，并输出列表list。    学生听取教师的讲解，了解猫和老鼠做匀速直线运动的函数关系。        了解matplottlib库中的pyplot模块的使用方法。           通过练习安装matplotlib库             了解pyplot模块的使用方式。            导入numpy库命令的方法。               学生动手自己设计流程图并编写代码。          编写猫和老鼠运动函数图像的程序代码。                 学生理解和掌握。           培养学生进行编程的逻辑思维                     培养学生的自主操作、解决问题的能力。                     通过例题讲解，使学生更容易理解numpy库。                             培养自主学习、自主编程的学习能力。    课堂小结一、程序要解决的关键问题：      1、是如何确定坐标的各项设置；      2、是如何根据确定的自变量取值范围及描点数生成函数图像。二、利用matplotlib库中的pyplot模块来绘制坐标系和函数图像。三、numpy库也是Python的扩展库，主要用于科学计算和数据分析。  学生回答及进行编写程序利用问题形式进行总结板书一、分析问题二、学习新知     （一）matplotlib库的安装与运用     （二）numpy库的安装与运用三、设计算法四、编写程序