摘要：針對PowerPoint的強大功能，本文結(jié)合課件《簡諧運動》的制作過程，歸納了利用PowerPoint中的VBA制作交互式物理課件的基本策略、動畫實現(xiàn)方法與技巧。

關(guān)鍵詞：PowerPoint；VBA；物理課件；交互性

PowerPoint課件由于制作方便、快捷，深受大家喜愛。但絕大多數(shù)由PowerPoint制作的課件交互功能差、動畫簡單、形式呆板，成了名副其實的幻燈片，尤其是交互性強的動畫模擬課件很少見到。因此，許多人錯誤地認為PowerPoint只是制作幻燈片的簡單工具，功能有限，不可能制作出交互性很強的課件。通過反復(fù)地思考和摸索，我們發(fā)現(xiàn)可以利用PowerPoint中的VBA制作出交互性很強、動感十足且符合物理運動規(guī)律的課件，下面就粗略介紹一下《簡諧運動》課件的制作方法及關(guān)鍵技術(shù)。

● 課件制作的原理和實現(xiàn)的功能

1.彈簧振子做簡諧運動動畫的實現(xiàn)

彈簧振子的振動過程也就是小球的運動過程。設(shè)定一個時間間隔，只要計算出每個時間間隔后小球圓心的位置，也就知道了小球的運動軌跡。我們可以把實際問題轉(zhuǎn)化為運用循環(huán)結(jié)構(gòu)和簡諧運動規(guī)律來計算圓心運動軌跡的過程。具體算法如下：簡諧運動中彈簧振子離開平衡位置的位移x隨時間t變化的函數(shù)表達式為：，彈簧振子的速度v隨時間t變化的關(guān)系為：，彈簧振子的加速度a隨時間t變化的關(guān)系為：，其中A為振幅， 為角速度，即，T是振動周期，是初相位。假設(shè)振子運動的角速度ω=1，初相位=0，簡諧運動的函數(shù)表達式簡化為：，。運動時間t初值為0，輸入振幅A，計算出彈簧振子的位移x、速度v和加速度a，累加小球運動的時間t=t+0.1，直到t大于所設(shè)定的時間結(jié)束。

2.課件實現(xiàn)的功能

點擊“演示”按鈕時，課件可以動態(tài)地模擬彈簧振子振動的全過程，同時繪制振動圖像，“演示”按鈕同時自動變?yōu)椤扒宄卑粹o，點擊“清除”按鈕可以清除圖像；分別點擊“顯示位移”、“顯示速度”、“顯示回復(fù)力”按鈕，可以動態(tài)顯示位移、速度和回復(fù)力的大小和方向隨時間變化的矢量圖，同時這些按鈕自動變?yōu)椤半[藏位移”、“隱藏速度”、“隱藏回復(fù)力”，分別點擊它們可以隱藏位移、速度和回復(fù)力的矢量圖；文本框中輸入振幅值可以改變振子的振幅A；點擊“退出”按鈕可退出課件，運行效果如下圖所示。

● 簡諧運動課件的制作

1.添加對象

（1）啟動PowerPoint 2003，插入一張空白幻燈片，通過“視圖/工具欄”菜單打開“繪圖”和“控件工具箱”這兩個工具欄。

（2）坐標(biāo)的繪制。使用繪圖工具欄上的箭頭工具，按住Shift鍵，繪制一條自左向右的箭頭作為水平時間軸，再次使用箭頭工具，按住Shift鍵，繪制一條從上向下的箭頭作為豎直位移軸，分別右鍵單擊箭頭彈出快捷菜單，選擇“設(shè)置自選圖形格式”命令，打開設(shè)置自選圖形格式對話框，分別在“顏色和線條、尺寸、大小”選項卡下做相應(yīng)設(shè)置，點擊“確定”按鈕即可。再使用繪圖工具欄上的文本框工具，給橫軸標(biāo)上“t/s”，縱軸標(biāo)上“x/m”。

（3）小球的繪制。使用繪圖工具欄上的“橢圓工具”，按住Shift鍵，繪制一個適當(dāng)大小的圓形作為彈簧振子；再繪制一個直徑為1mm的圓形作為振動圖像的一個像點。

（4）彈簧的添加。先利用Windows附件中的畫圖軟件制作彈簧圖片，通過“插入/圖片/來自文件”菜單插入彈簧圖片，右鍵單擊圖片彈出快捷菜單，選擇“設(shè)置自選圖形格式”命令，打開設(shè)置自選圖形格式對話框，在“尺寸”選項卡中取消“鎖定縱橫比”選項，其他選項卡根據(jù)需要做相應(yīng)設(shè)置。

（5）矢量圖的繪制。使用繪圖工具欄上的箭頭工具，按住Shift鍵，繪制一條自上向下的箭頭作為方向向下的位移矢量，然后復(fù)制這個箭頭，右鍵單擊箭頭彈出快捷菜單，選擇“設(shè)置自選圖形格式”命令，打開設(shè)置自選圖形格式對話框，在“尺寸”選項卡旋轉(zhuǎn)選項中輸入180度，使箭頭向上。同樣方法繪制速度矢量箭頭和回復(fù)力矢量箭頭，為了區(qū)別各矢量圖可設(shè)置不同顏色代表不同的物理量。

（6）矢量標(biāo)簽的添加。點擊菜單欄“視圖/工具欄/控件工具箱”命令彈出控件工具箱，點擊“標(biāo)簽”圖標(biāo)添加標(biāo)簽，右鍵單擊標(biāo)簽，在彈出的快捷菜單中點擊“屬性”命令，打開“屬性”對話框，將“Caption”屬性改為“位移”， 屬性“AutoSize”改為“True”，屬性“ForeColor”改為與位移箭頭相同的顏色。同理，添加“速度”和“回復(fù)力”標(biāo)簽。

（7）輸入文本框的添加。在控件工具箱中，點擊“文本框”圖標(biāo)添加文本框，根據(jù)需要設(shè)置屬性。再使用繪圖工具欄上的文本框工具，分別在“文本框”兩側(cè)添加“振幅”和“cm”字樣。

（8）按鈕的添加。在控件工具箱中，點擊“命令按鈕”圖標(biāo)添加按鈕，右鍵單擊“命令按鈕”，在彈出的快捷菜單中點擊“屬性”命令，打開“屬性”對話框，將“名稱”和“Caption”屬性都改為“演示”，屬性“AutoSize”改為“True”。同理，再添加8個“命令按鈕”，將“名稱”和“Caption”屬性分別改為“清除”、“顯示位移”、“隱藏位移”、“顯示速度”、“隱藏速度”、“顯示回復(fù)力”、“隱藏回復(fù)力”和“退出”，屬性“AutoSize”都改為“True”。

通過鼠標(biāo)移動這些命令按鈕，分別使“演示”和“清除”按鈕、“顯示位移”和“隱藏位移”按鈕、“顯示速度”和“隱藏速度”按鈕、“顯示回復(fù)力”和“隱藏回復(fù)力”按鈕完全疊加重合。再選中所有的按鈕，點擊繪圖工具欄上的“繪圖/對齊或分布/頂端對齊”命令，可以使它們上下對齊；再次點擊“繪圖/對齊或分布/橫向分布”命令，使它們橫向等距離分布。

（9）對象名稱的確定。點擊菜單欄“工具/宏/錄制新宏”命令，打開錄制新宏對話框，使用默認宏名并單擊“確定”按鈕，單擊選定小球，單擊浮動工具欄中的“停止錄制”命令，結(jié)束宏錄制。點擊菜單欄“工具/宏/宏”命令，選中剛才錄制的宏名并單擊“編輯”按鈕，打開VBA編輯窗口，在代碼中可以看到小球的名稱為Shapes（“Oval 8”）。同理，錄制振動圖像的像點名稱為Shapes（“Oval 9”），前半周期的位移矢量名稱為Shapes（“l(fā)ine 10”），后半周期的位移矢量名稱為Shapes（“l(fā)ine 11”），前半周期的速度矢量名稱為Shapes（“l(fā)ine 28”），后半周期的速度矢量名稱為Shapes（“l(fā)ine 29”），前半周期的回復(fù)力矢量名稱為Shapes（“l(fā)ine 31”），后半周期的回復(fù)力矢量名稱為Shapes（“l(fā)ine 30”）。

2.編寫宏代碼

在幻燈片中雙擊按鈕或文本框等控件進入宏編輯窗口，并輸入以下代碼：

Dim A As Single '定義變量A為單精度

Sub csjs（） '通過輸入文本框給振幅A賦值

A = Val（TextBox1.Text）

End Sub

Private Sub 演示_Click（）

演示.Visible = False

清除.Visible = True

csjs

For i = 0 To 250

x1 = 110

y1 = A * Cos（t） '位移矢量

t = t + 0.1

Shapes（"Oval 8"）.Left = x1 '小球的橫坐標(biāo)，對象名稱必須與在宏中定義的名稱一致

Shapes（"Oval 8"）.Top = y1 + 215 '小球的縱坐標(biāo)

Shapes（"Picture 12"）.Height = y1 + 215 ' 彈簧的伸縮

Shapes（"line 10"）.Height = A * Cos（t）

Shapes（"line 11"）.Height = -A * Cos（t）

Shapes（"line 28"）.Height = -A * Sin（t）

Shapes（"line 29"）.Height = A * Sin（t）

Shapes（"line 28"）Top = y1 + 215

Shapes（"line 29"）.Top = y1 + 215

Shapes（"line 31"）.Height = -A * Cos（t）

Shapes（"line 30"）.Height = A * Cos（t）

With Shapes（"Oval 9"）.Duplicate '復(fù)制振動圖像的像點到下列坐標(biāo)位置

.Left = 22 * t + 130

.Top = y1 + 220

End With

T1 = Timer '控制動畫速度

While Timer - T1 < 0.001 ：DoEvents ：Wend

Next

SlideShowWindows（1）.View.GotoSlide 1 '頁面刷新的語句

End Sub

Private Sub 清除_Click（）

清除.Visible = False

演示.Visible = True

n = Shapes.Count '統(tǒng)計頁面上的對象數(shù)

b = 30

Dim J As Integer

For J = n To b Step -1

Shapes（J）.Delete '清除頁面上指定的對象

T1 = Timer

While Timer - T1 < 0.01 ：DoEvents ：Wend

Next

TextBox1.Value = 70

SlideShowWindows（1）.View.GotoSlide 1

End Sub

Private Sub 顯示回復(fù)力_Click（）

顯示回復(fù)力.Visible = False

隱藏回復(fù)力.Visible = True

Shapes（"line 30"）.Visible = True

Shapes（"line 31"）.Visible = True

Label4.Visible = True

SlideShowWindows（1）.View.GotoSlide 1

End Sub

Private Sub 隱藏回復(fù)力_Click（）

隱藏回復(fù)力.Visible = False

顯示回復(fù)力.Visible = True

Shapes（"line 30"）.Visible = False

Shapes（"line 31"）.Visible = False

Label4.Visible = False

SlideShowWindows（1）.View.GotoSlide 1

End Sub

Private Sub 退出_Click（）

Application.Quit

End Sub

同理，“顯示速度”、“顯示位移”按鈕代碼與“顯示回復(fù)力”按鈕代碼相同，“隱藏速度”、“隱藏位移”按鈕代碼與“隱藏回復(fù)力”按鈕代碼相同。

● 制作課件過程中遇到的問題及解決的方法

（1）代碼中要引用有關(guān)控件或?qū)ο蟮拿Q，但是只有從“控件工具箱”中添加的控件才能在屬性窗口中查到其名稱，對于從繪圖工具欄中繪制的各種自選圖形以及“插入”菜單中插入的文本框、圖片和表格等對象其名稱便無從得知。獲取名稱的唯一方法是針對這些對象錄制一段臨時宏，然后在宏代碼中去查找。

（2）在模擬彈簧的伸縮動畫時，利用Height屬性改變圖片的高度來實現(xiàn)，但是PowerPoint默認值是鎖定縱橫比，彈簧伸縮時不但縱向伸縮，而且橫向也在伸縮。所以，需要在彈簧圖片的“尺寸”選項卡中取消“鎖定縱橫比”選項。

（3）在模擬各矢量大小變化時，也是利用Height屬性改變箭頭的高度來實現(xiàn)，但是PowerPoint默認狀態(tài)下只是矢量圖的下端伸縮，而上端無變化，在需要矢量圖的上端伸縮時，可以先畫一個向下的箭頭，再在箭頭的“尺寸”選項卡旋轉(zhuǎn)選項中輸入180度，單擊“確定”使箭頭向上。

（4）在利用Delete命令清除圖像時，會把繪制的像點以及后來添加的對象全部清除掉，因此，制作課件時要在程序執(zhí)行Shapes（J）.Delete命令前一次性添加好所有控件和對象，在執(zhí)行Shapes（J）.Delete命令時，J的初始值必須大于界面上添加的所有控件和對象數(shù)。

（5）由于課件命令按鈕較多，界面顯得比較凌亂無序，我們采用了Visible屬性使按鈕顯示和隱藏交替出現(xiàn)，在同一位置設(shè)計兩個按鈕，保證界面美觀有序。

（6）制作好的課件不能正常運行。為了防范宏病毒對計算機的侵害，一般情況下，在PowerPoint的工具菜單中對宏的安全性設(shè)置為“高”選項，這時將拒絕執(zhí)行VBA代碼。在確保VBA代碼運行無害的前提下，需要降低PowerPoint的安全等級以使VBA代碼得以執(zhí)行。單擊菜單欄“工具/宏/安全性”命令，打開“安全性”對話框，單擊“安全級”選項卡，選擇“中”或“低”選項，單擊“確定”即可。