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初中信息技术粤高教版 (2018)八年级下册第二单元 实用程序我来编第2课 绘制函数图象——matplotlib与numpy库的应用示范课课件ppt
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这是一份初中信息技术粤高教版 (2018)八年级下册第二单元 实用程序我来编第2课 绘制函数图象——matplotlib与numpy库的应用示范课课件ppt，共45页。PPT课件主要包含了新知讲解，新知导入，分析问题，学习新知，图2-2-2，图2-2-3，图2-2-4，pyplot模块，二numpy库，设计算法等内容，欢迎下载使用。
图 2-2-1 猫和老鼠运动的函数图像
1、猫用了____ 秒追上老鼠，此刻猫跑了____ 米，老鼠跑了____ 米。
2、在数学中绘制函数图像有哪些基本步骤？
步骤：列表 、描点 、连线
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：
（一）matpltlib库
1、安装matpltlib库
matpltlib是Pythn的扩展库，需要先安装才能使用，可用DOS方式下的外部命令pip在线安装，步骤如下：
1、右击该图标弹出快捷菜单，打开文件属性
2、拖动鼠标后按右键复制“位置”项的文件路径内容
1、输入cd命令及空格；2、操作鼠标粘贴pip.exe的文件路径、3、回车
图 2-2-5 安装matpltlib库
imprt matpltlib.pyplt as plt
pyplt模块包含多个函数，部分函数实例如表2-2-1所示。
表 2-2-1 pyplt 模块中部分函数实例
运行程序crdinate.py，体会表2-2-1中相关函数的功能。
#crdinate.pyimprt matpltlib.pyplt as pltplt.xlabei(‘time’)plt.ylabel(‘distance’)plt.title(‘graph’)Plt.grid()Plt.axis([-6,10,-2,16])plt.shw()
pip install numpy
imprt numpy
t=linspace(-1,1,21)
该语句将在闭区间[-1,1]内等距的取21个数，并把这组数存到列表t中。
（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
>>>imprt numpy as np >>>t=np.linspace(-1,1,21) >>>t
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matpltlib库中的pyplt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
#draw.pyimprt matpltlib.pyplt as plt #导入pyplt模块，并起别名pltimprt numpy as np #导入numpy库，并起别名np
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：
#确定坐标系的相关设置plt.rcParans['fnt.sans-serif']=['SimHei'] #设置要显示的中文字体为simheiplt.xlabel("时间（秒）") #设置横坐标名称plt.ylabel("路程（米）") #设置纵坐标名称plt.title('猫和老鼠运动图像') #设置图像标题plt.grid() #显示坐标系中的网格线
#确定绘图描点的取值t=np.linspace(0,8,41) #在区间[0，8]内等距取值作为各点横坐标。存到列表t中s1=10*t #定义猫运动的函数表达式（由此确定纵坐标的值）s2=10+8*t #定义老鼠运动的函数表达式（由此确定纵坐标的值）
#生成猫和老鼠的运动函数图像plt.plt(t,s1,'r-.',label='猫') #用红色的‘-.’绘制猫的运动函数图像plt.plt(t,s2,'g--.',label='老鼠') #用绿色的‘--’绘制老鼠运动的函数图像plt.legend() #添加图例plt.shw() #把绘制的图像显示出来
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
>>>imprt time>>>time.time()>>>time.time()>>>time.time()
time()用于获取当前时间
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*t
请编写两个程序，分别绘制做自由落体运动时的瞬时速度的函数图像和位移的函数图像。
1、具有绘制函数图像功能的库或模块是？（ ） A、randmB、matpltlib C、numpy D、time
2、我们可以用pyplt模块的________函数来显示坐标系的网格线，用_______函数来生成函数图像。
3、在Pythn中通常使用_______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。
#arraylist.pyimprt numpy as __________=np.linspace(______ , _____ , _____ )print(list)
5、完成表2-2-2的学习评估，并将评估等级填写到“我的成长记录袋”中。
表2-2-2 学习评估表
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matpltlib库中的pyplt模块来绘制坐标系和函数图像。三、numpy库也是Pythn的扩展库，主要用于科学计算和数据分析。
一、分析问题二、学习新知 （一）matpltlib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
图 2-2-1 猫和老鼠运动的函数图像
1、猫用了____ 秒追上老鼠，此刻猫跑了____ 米，老鼠跑了____ 米。
2、在数学中绘制函数图像有哪些基本步骤？
步骤：列表 、描点 、连线
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：
（一）matpltlib库
1、安装matpltlib库
matpltlib是Pythn的扩展库，需要先安装才能使用，可用DOS方式下的外部命令pip在线安装，步骤如下：
1、右击该图标弹出快捷菜单，打开文件属性
2、拖动鼠标后按右键复制“位置”项的文件路径内容
1、输入cd命令及空格；2、操作鼠标粘贴pip.exe的文件路径、3、回车
图 2-2-5 安装matpltlib库
imprt matpltlib.pyplt as plt
pyplt模块包含多个函数，部分函数实例如表2-2-1所示。
表 2-2-1 pyplt 模块中部分函数实例
运行程序crdinate.py，体会表2-2-1中相关函数的功能。
#crdinate.pyimprt matpltlib.pyplt as pltplt.xlabei(‘time’)plt.ylabel(‘distance’)plt.title(‘graph’)Plt.grid()Plt.axis([-6,10,-2,16])plt.shw()
pip install numpy
imprt numpy
t=linspace(-1,1,21)
该语句将在闭区间[-1,1]内等距的取21个数，并把这组数存到列表t中。
（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
>>>imprt numpy as np >>>t=np.linspace(-1,1,21) >>>t
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matpltlib库中的pyplt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
#draw.pyimprt matpltlib.pyplt as plt #导入pyplt模块，并起别名pltimprt numpy as np #导入numpy库，并起别名np
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：
#确定坐标系的相关设置plt.rcParans['fnt.sans-serif']=['SimHei'] #设置要显示的中文字体为simheiplt.xlabel("时间（秒）") #设置横坐标名称plt.ylabel("路程（米）") #设置纵坐标名称plt.title('猫和老鼠运动图像') #设置图像标题plt.grid() #显示坐标系中的网格线
#确定绘图描点的取值t=np.linspace(0,8,41) #在区间[0，8]内等距取值作为各点横坐标。存到列表t中s1=10*t #定义猫运动的函数表达式（由此确定纵坐标的值）s2=10+8*t #定义老鼠运动的函数表达式（由此确定纵坐标的值）
#生成猫和老鼠的运动函数图像plt.plt(t,s1,'r-.',label='猫') #用红色的‘-.’绘制猫的运动函数图像plt.plt(t,s2,'g--.',label='老鼠') #用绿色的‘--’绘制老鼠运动的函数图像plt.legend() #添加图例plt.shw() #把绘制的图像显示出来
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
>>>imprt time>>>time.time()>>>time.time()>>>time.time()
time()用于获取当前时间
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*t
请编写两个程序，分别绘制做自由落体运动时的瞬时速度的函数图像和位移的函数图像。
1、具有绘制函数图像功能的库或模块是？（ ） A、randmB、matpltlib C、numpy D、time
2、我们可以用pyplt模块的________函数来显示坐标系的网格线，用_______函数来生成函数图像。
3、在Pythn中通常使用_______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。
#arraylist.pyimprt numpy as __________=np.linspace(______ , _____ , _____ )print(list)
5、完成表2-2-2的学习评估，并将评估等级填写到“我的成长记录袋”中。
表2-2-2 学习评估表
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matpltlib库中的pyplt模块来绘制坐标系和函数图像。三、numpy库也是Pythn的扩展库，主要用于科学计算和数据分析。
一、分析问题二、学习新知 （一）matpltlib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
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