Microsoft Excel軟件輔助物理實驗教學

徐清洪

(柳州鐵一中學 廣西 柳州 545007)

物理學是一門以實驗為基礎的學科，物理教學過程中為探究事物的本質(zhì)，教師和學生會接觸大量的物理實驗，在實驗中又產(chǎn)生大量的物理數(shù)據(jù)，通過處理數(shù)據(jù)找到事物的規(guī)律.隨著計算機技術的發(fā)展，計算機軟件處理數(shù)據(jù)和圖形的能力越來越強，在教學中教師和學生巧妙地用計算機軟件處理物理實驗數(shù)據(jù)，使教學過程更簡單快捷，避免了人為因素造成的誤差．

下面將通過幾個實例介紹用計算機軟件Microsoft Excel處理物理實驗數(shù)據(jù)的方法.

1 利用Excel軟件的函數(shù)功能對實驗數(shù)據(jù)進行基礎處理

【例1】用游標卡尺測銅環(huán)直徑得5次數(shù)據(jù)，測得數(shù)據(jù)如表1.

表1 用游標卡尺測銅環(huán)直徑

在Excel表格中輸入數(shù)據(jù)，用AVERAGE函數(shù)求平均值.Excel函數(shù)一共有11類，分別是數(shù)據(jù)庫函數(shù)、日期與時間函數(shù)、工程函數(shù)、財務函數(shù)、信息函數(shù)、邏輯函數(shù)、查詢和引用函數(shù)、數(shù)學和三角函數(shù)、統(tǒng)計函數(shù)、文本函數(shù)以及用戶自定義函數(shù).在高中物理教學中經(jīng)常會涉及邏輯函數(shù)、數(shù)學和三角函數(shù)、統(tǒng)計函數(shù)及自定義函數(shù)的應用，合理地運用會提高課堂效率，在實驗中用函數(shù)處理數(shù)據(jù)會達到高時效、低誤差的效果.

2 用Microsoft Excel軟件完成實驗探究過程

【例2】在“光的折射”一節(jié)教學中，用實驗探索光的折射定律時采用了Microsoft Excel軟件處理數(shù)據(jù)，找出入射角和折射角兩個物理量滿足的關系．具體教學過程如下.

(1)通過實驗獲取基礎數(shù)據(jù)：入射角θ1，折射角θ2.

(3)用函數(shù)處理表格數(shù)據(jù)，具體操作過程與例1類似，在這里不再重復，表3為函數(shù)處理過程中.

表2

表3

表4

3 用Microsoft Excel軟件繪制函數(shù)圖像

【例3】在測定電源電動勢和內(nèi)阻實驗中，測出多組路端電壓和干路電流數(shù)值，在表格中錄入數(shù)據(jù)，插入圖表，選擇大類型XY散點圖，在右邊子選項中選擇平滑線散點圖，如圖1所示.

點擊“下一步”出現(xiàn)對話框“數(shù)據(jù)區(qū)域”，點擊數(shù)據(jù)選擇按紐，用鼠標拖拽選定作圖所需要的數(shù)據(jù)和標志區(qū)，選擇系列產(chǎn)生在列．在圖表向?qū)е休斎朊Q，橫縱坐標名稱，在網(wǎng)格線選項中鉤選XY軸的主次要網(wǎng)格線，完成圖表插入,效果如圖2所示.

圖1

圖2

繪制的平滑函數(shù)圖像中有單位和網(wǎng)格，根據(jù)物理實驗原理，圖像與縱坐標交點即電動勢的實驗值，圖像斜率為內(nèi)阻實驗值.測得電源電動勢和內(nèi)阻分別為電動勢E=3.00 V，內(nèi)阻r=5.00 Ω．

用相同的方法可以作出二極管的伏安特性曲線，小燈泡的伏安特性曲線，也可用于描繪勻變速直線運動v-t圖線.實驗中，在Microsoft Excel軟件的表格中輸入原始數(shù)據(jù)，再用圖表向?qū)Ы⒑瘮?shù)圖像，

達到實驗目的，減小了人為處理數(shù)據(jù)引入的誤差.同時,用軟件繪制圖像，更清晰明了，達到了解決問題的目的,培養(yǎng)學生重視科學技術意識．

4 檢查兩物理量的線性相關程度

【例4】用單擺測本地重力加速度，改變擺長7次，測相應擺動周期數(shù)據(jù)如表5.

表5 單擺測本地重力加速度

解析：從單擺的運動規(guī)律

可以看出，擺長與周期并不存在線性關系，但擺長的平方與周期存在線性關系，為此列表并作圖(圖3).

圖3

總結(jié)：應用Excel程序處理物理實驗數(shù)據(jù)可使原本復雜的數(shù)據(jù)處理過程變得簡單快捷，避免人工計算所引起的錯誤和誤差以及手工繪圖的誤差,提高實驗結(jié)果的準確度和精確度，節(jié)省時間，提高效率.同時培養(yǎng)學生運用現(xiàn)代技術處理問題的能力.

參考文獻

1 唐鑫,鐘勝奎.探討多媒體手段在物理化學教學中應用.廣東化工,2009(6)

2 彭芳鱗.計算物理學基礎.北京：高等教育出版社，2010