椭圆、抛物线与切线:Geometry 的圆锥曲线工具
官方下载页介绍这款应用时特别点名了"圆锥曲线"。相关工具藏在 MORE 展开的工具箱里,Construct(构造)组里有 Tangents(切线),圆锥曲线工具组里有按焦点画椭圆等方法。
椭圆:两个焦点一块画
选择椭圆工具后依次点两个焦点、再点椭圆上任意一点,椭圆生成。拖动任一焦点或椭圆上的点,形状实时变化——"到两定点距离之和为定值"的定义,在拖动里比在课本公式里直观得多。
拖动时顺便观察:两个焦点越靠近,椭圆越接近圆;越分越开,椭圆越来越扁。焦距与扁率的关系一次实验看完。
抛物线与双曲线
圆锥曲线工具组里还有按焦点与准线生成抛物线的工具(点焦点、点准线)以及双曲线工具。它们同样是"定义即操作":抛物线 = 到焦点与到准线距离相等的点的集合,工具按定义直接生成,拖动焦点或准线观察开口变化。
Tangents(切线):过点作圆的切线
Construct 组里的切线工具用法:
- 选 Tangents 工具
- 点一个点(在圆外、圆上皆可)
- 点一个圆
软件立刻给出切线:
- 点在圆外:得到两条切线,切点自动标出
- 点在圆上:得到一条切线
配合测量还能读出切线长,验证"从圆外一点引的两条切线长相等"——切线长定理的动态版本。
一个串起三个知识点的实验
切线与圆心距:画圆 O 与圆外一点 P,作出两条切线;测量半径 r、线段 OP、切线 PT;拖动 P 远离圆心,观察 OP 增大时切线怎么变。三个量之间的勾股关系(OP² = r² + PT²)用「测长度」当场验证。
圆锥曲线的教学定位
Geometry 主打平面图形,圆锥曲线工具属于官方说的"进阶构造"(advanced constructions with conics)。高中解析几何的椭圆、抛物线入门演示完全够用;需要更重的符号运算(求标准方程、联立求解)时,那是 GeoGebra 家族里 CAS 计算器的分工(家族分工见「它到底是个什么应用」)。
工具箱到此过半,接下来换一组主角:「多边形工具」。