Розробка уроку — практичної роботи

Тема: рух об’єктів: використання таймера, рух, моделювання гри мовою C++.

Мета:

Обладнання: комп'ютери зі встановленими ОС, браузером, середовищем CodeBlocks для програмування мовою С++ з використанням бібліотеки wxWidgets, (дана) інструкція.

Структура уроку

  1. Організаційний момент.
  2. Актуалізація опорних знань.
  3. Вивчення нового матеріалу.
  4. Інструктаж з ТБ.
  5. Вироблення практичних навичок.
  6. Підбиття підсумків уроку.
  7. Домашнє завдання.

Хід уроку
1. Організаційний момент
Вітання з класом. Перевірка присутності і готовності учнів до уроку. Перевірка виконання домашнього завдання.

2. Актуалізація опорних знань

Протлумачити дію вказівок мовою С++ і порівняти з очікуваними відповідями.

3. Вивчення нового матеріалу

Таймер-планувальниквбудований засіб бібліотеки wxWidgets зі вкладення Tools, що задає виклик функції OnTimer*Trigger через проміжок часу, вказаний розробником з точністю до мілісекунди.

У назві функції OnTimer*Trigger — обробника події звернення до таймера — замість зірочки буде записано номер таймера у порядку його встановлення на форму. Таймер, на відміну від циклу, дозволяє виконувати певні дії декілька разів, дозволяючи виконувати інші дії у проміжках між зверненнями таймера.

4. Інструктаж з ТБ
5. Вироблення практичних навичок


Завдання. Створити комп'ютерну програму мовою С++ для гри «Гармата». Мета гри: для даних розташування цілі й початкової швидкості підібрати кут запуску ядра для ураження цілі.


Математична модель. Для зручності програмного втілення систему координат доцільно вибрати таким чином:

Вважати, що рух тіла є рівномірним по горизонталі і зі сталим прискоренням по вертикалі при нехтуванні опором повітря. Інакше кажучи, вважати, що координати центра ядра залежать від часу t таким чином:

x = x0 + v0x · t,
y = y0 + v0y · t + g · t2/2.

Тут:


При виконанні завдання використати конкурс ідей і порівнювати з демонстраційним розв'язанням (для перегляду здійснювати перехід за гіперпосиланням).

Вказівки до виконання завдання:

  1. У середовищі CodeBlocks у вказаній учителем теці створити проєкт game з використанням бібліотеки wxWidgets з такими параметрами:

    • Prefered GUI — Builders;
    • Application Type — Frame Based.
  2. Видалити об'єкти: MenuBar1 і StatusBar1, виділивши їхні зображення (клацнувши на них лівою кнопкою миші) над зображенням форми і натиснувши клавішу Delete.

  3. Надати властивостям форми значення (тут і нижче у тексті вказано лише ті властивості, значення яких потрібно змінити):

    • Title — gun;
    • Width — 800;
    • Height — 450.
  4. Отримати форму для гри такого вигляду,

    розташувавши на формі об'єкти з вкладення Standard (Стандартне):

    • wxStaticText — 3 написи з такими значеннями властивостей:

    LabelTarget
    coordinates
    AngleVelosity
    X 1140220
    Y 4 1010
    Width 68 3645
    Height 36 2424

    • wxTextCtrl — 4 поля для введення даних з такими значеннями властивостей:

    Text3333 45 88
    X70100180270
    Y 6 6 6 6
    Width 3030 24 70
    Height2424 24 240

    • wxButton — кнопка з такими значеннями властивостей:

    LabelFire!
    X360
    Y 6
    Width 36
    Height 24
    • wxPanel — панель з такими значеннями властивостей:

      X0
      Y50
      Width 800
      Height400
      Background(150,200,255)

      Щоб змінити значення Вackground (кольору тла), потрібно клацнути лівою кнопкою миші праворуч від початкового значення, з випадного списку вибрати Custom

      у вікні діалогу Choose color задати координати кольору схеми RGB і на натиснути кнопку Гаразд.

    • Custom — користувацький віджет (покласти на панель) з такими значеннями властивостей:

    Creating code$(THIS) = new $(CLASS)($(PARENT));
    Include filewx/dcclient.h
    Var namez
    Class namewxPaintDC
    X0
    Y0
    Width 800
    Height400

    Щоб змінити значення Creating code (коду породження), потрібно клацнути лівою кнопкою миші праворуч від відповідного значення

    і у вікні діалогу Creating code вилучити зайві символи, після чого натиснути на кнопку Гаразд.

  5. Створити обробник події натискання кнопки з написом Fire! (Вогонь!):

    • виділити кнопку з написом Fire!, клацнувши на ній лівою кнопкою миші, і перейти до розгляду подій, натиснувши кнопку із зображенням фігурних дужок {};

    • навести вказівник миші на рядок з написом None (Жодного) праворуч від напису EVT_BUTTON, клацнути лівою кнопкою миші і з випадного меню вибрати Add new handler (Додати новий обробник);

    • у вікні діалогу New handler (Новий обробник) підтвердити створення обробника OnButton1Click події натискання кнопки Button1, натис­нувши кнопку Гаразд.

  6. Виставити на панель таймер з вкладення Tools і виставити проміжок між вмиканнями 50 мілісекунд, що відповідає частоті 20 кадрів на секунду.

  7. Створити обробник події вмикання таймера:

    • виділити таймер, клацнувши на ній лівою кнопкою миші, і перейти до розгляду подій, натиснувши кнопку із зображенням фігурних дужок {};

    • навести вказівник миші на рядок з написом None (Жодного) праворуч від напису EVT_BUTTON, клацнути лівою кнопкою миші і з випадного меню вибрати Add new handler (Додати новий обробник);

    • підтвердити створення події OnTimer1Trigger вмикання таймера, натиснувши кнопку з написом Гаразд у вікні діалогу New hadler (Новий обробник);

  8. Описати глобальні змінні:

    bool b=true; 
    double a, v0, v0x, v0y, x_1=-10, y_1=-10, x, y, t, dt=0.05, g=9.8, x_0=0, y_0=400;
    з таким тлумаченням:
    • b — чи є потреба змінювати зображення;
    • a — кут нахилу гармати;
    • v0 — абсолютна величина (модуль) початкової швидкості;
    • v0x — складова початкової швидкості по горизонталі;
    • v0y — складова початкової швидкості по вертикалі;
    • x1 — абсциса центра цілі;
    • y1 — ордината центра цілі;
    • x — поточна абсциса центра ядра;
    • y — поточна ордината центра ядра;
    • t — поточний час моделі;
    • dt — приріст часу між виведенням зображень математичної моделі ;
    • g — прискорення земного тяжіння;
    • x0 — початкова абсциса центра ядра;
    • y0 — початкова ордината центра ядра.
  9. Описати функцію OnButton1Click коду minerMain.cpp — обробник події натискання на кнопку з написом Fire!, що містить таке:

    • зчитування з полів введення значень x1, y1, a, v0;
    • при справдженні виразу:

      (0<x1) && (x1<800) && (0<y1) && (y1<400) && (0<a) && (a<90) && (0<v0) && (v0<900)
      здійснення такого:
      • перехід до радіанної міри кута нахилу;

      • обчислення складових початкової швидкості по горизонталі й по вертикалі;

      • надання значення t = 0; b=true;

      Інакше — при хибності виразу — виведення вікна діалогу з таким повідомленням: "Хибні параметри: абсциса цілі має бути у межах від 0 до 800, ординати цілі — від 0 до 400, кут нахилу гармати — від 0 до 90, початкова швидкість — від 0 до 900."

    Порівняти створене з очікуваним.

  10. Описати функцію OnTimer1Trigger коду minerMain.cpp — обробник події вмикання таймера, що при справдженні b передбачає таке:

    • опис об'єкта для малювання;

    • заповнення об'єкта для малювання блакитним кольором — (150, 200, 255) у моделі RGB;

    • зображення цілі — круга червогого кольору з радіусом 4 пікселів і центром з координатами x1, y1;

    • обчислення поточних координат ядра;

    • зображення ядра кругом чорного кольору з радіусом 4;

    • якщо відстань між центрами ядра й цілі менша від суми їхніх радіусів — виведення такого зображення

      і надання значення b=false;

    • при виході центра ядра за межі зображуваного прямокутника [0;800]×[0;400] — надання значення b=false;

    • збільшення поточного значення часу t на dt;

    Порівняти створене з очікуваним.

  11. Перевірити правильність виконання проекту. Для цього на панелі інструментів середовища CodeBlocks натиснути (у вказаному порядку) такі кнопки:

    Save all files (Зберегти всі файли);
    Build (Побудувати);
    Run (Запустити).

    Замість натискання двох останніх кнопок можна натиснути одну:

    Build and run (Побудувати і запустити).

    У разі потреби внести зміни у код програми.

  12. Повідомити вчителя про завершення роботи над проектом.

6. Підбиття підсумків уроку
Обговорення проблем виконання завдання. Виставлення оцінок.

7. Домашнє завдання

У разі потреби доробити завдання. Удосконалити проект, передбачивши можливість врахування сили опору повітря, що дорівнює добутку значення деякої сталої γ (передбачити введення її додатного значення з нового поля введення на формі) і швидкості руху ядра, але спрямована протилежно до напрямку цієї швидкості. Використати такі співвідношення:

x = x0 + vx0 · (1 − eγt ) · γ − 1,

y = y0 + (vy0 · (1 − eγt ) + gt ) · γ − 1 + (eγt − 1) · g · γ − 2.

Ці рівняння можна отримати, розв'язавши систему диференціальних рівнянь:

x' = vx ,
y' = vy ,
(vx)' = − γ · vx ,
(vy)' = − γ · vy + g

з такими початковими значеннями:

x(0) = x0 ,
y(0) = y0 ,
vx(0) = vx0 ,
vy(0) = vy0 .

Теорію диференціальних рівнянь вивчають у вищій школі, тому виведення рівнянь тут не подано.


Текст упорядкував Олександр Рудик.