excel在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

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1、Excel在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用  Excel電子表格軟件有很強(qiáng)的數(shù)字處理功能,如果能夠合理地加以開發(fā)和利用,在教學(xué)中會(huì)起到很好的作用,比如可以使數(shù)據(jù)處理變得簡(jiǎn)單,使一些抽象的數(shù)字形象化,使描點(diǎn)作圖一揮而就,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果一目了然。本文就針對(duì)Excel在物理實(shí)驗(yàn)中的幾種常見應(yīng)用進(jìn)行探討。  例如,用Excel電子表格進(jìn)行“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的數(shù)據(jù)處理時(shí),可以先在表格中輸入測(cè)量數(shù)據(jù),然后將輸入的兩列或兩行數(shù)據(jù)選中,再點(diǎn)擊菜單欄中的“插入”菜單下的“圖表”選項(xiàng),在彈出的對(duì)話框中選擇“XY散點(diǎn)圖”,點(diǎn)擊“下

2、一步”,再點(diǎn)擊“下一步”,在圖表向?qū)Р襟E之三上填寫上“圖表標(biāo)題”“x軸”和“y軸”,點(diǎn)擊“完成”,然后在圖表散點(diǎn)中選中所描的點(diǎn),單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的快捷菜單對(duì)話框中點(diǎn)擊“添加趨勢(shì)線”,再在彈出的面板“類型”選項(xiàng)中選中線形,在“選項(xiàng)”選項(xiàng)中選中“顯示公式”,再單擊“確定”,一個(gè)圖表就畫好了,根據(jù)圖表公式的斜率可直接讀取彈簧的勁度系數(shù)。  在電學(xué)實(shí)驗(yàn)“分壓電路和限流電路的選擇”以及“滑動(dòng)變阻器的選擇”中,諸如分壓電路和限流電路有何區(qū)別、變阻器的選擇原則是什么等問題,如果直接告訴學(xué)生結(jié)果,學(xué)生會(huì)由于不知其所以

3、然而不能領(lǐng)會(huì)物理學(xué)真諦,更無法融會(huì)貫通。下面就說明如何利用Excel解釋電路和變阻器的選擇?! 。?)電源電壓3V,燈泡電阻10Ω3,采用如圖1所示的限流電路。為了方便地調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓并使燈泡電壓有一個(gè)較大的取值范圍,所選用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)為:  A.1ΩB.10ΩC.100ΩD.1000Ω  圖1  對(duì)該問題,首先要告訴學(xué)生:所謂“方便地調(diào)節(jié)”,即每當(dāng)變阻器的滑片滑動(dòng)一定距離時(shí),燈泡兩端的電壓就會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的、比較明顯的變化,故變阻器接入電路中的電阻與燈泡兩端電壓之間有一個(gè)近似線性的關(guān)系為最好。我們可以

4、根據(jù)串聯(lián)電路的電壓分配原則,分別把每一個(gè)電阻的阻值進(jìn)行十等分連入電路,用Excel公式計(jì)算出燈泡兩端的電壓,然后作圖,觀察燈泡電壓與電阻的關(guān)系圖像就可以一目了然。圖2分別為R=1Ω,10Ω,100Ω,1000Ω時(shí)的圖像?! 膱D像中可以明顯看出,當(dāng)R=1Ω時(shí),線性關(guān)系最好,但測(cè)量范圍卻很小,不滿足“使燈泡電壓有較大的取值范圍”的條件。當(dāng)R=1000Ω時(shí),電壓與電阻的線性關(guān)系不好且可測(cè)量范圍也很小,因此也不適合。當(dāng)R=100Ω時(shí),雖然可測(cè)量范圍比較大,但線性關(guān)系不好,在剛開始時(shí)變阻器滑片移動(dòng)很小電壓就有較大

5、變化,而到后來電阻變化很大電壓卻變化很小,也不好。兩方面綜合考慮,當(dāng)R=10Ω時(shí),燈泡電壓既有較大的變化,而且也有比較好的近似線性的關(guān)系。因此可得出結(jié)論:在限流電路中,當(dāng)變阻器的阻值與待測(cè)電阻相當(dāng)時(shí)較好,太大或太小都不合適?! D2 ?。?)如果將上述限流電路改為分壓電路,其他條件不變,如圖3所示,該如何去選擇呢?  圖33  我們可以根據(jù)同樣的方法用Excel電子表格畫出它的圖像,再利用圖像進(jìn)行分析。圖4是用Excel電子表格做出的4個(gè)圖像。  根據(jù)這4個(gè)圖像,可以很明顯地看出,無論變阻器的電阻多大,分

6、壓電路所能調(diào)節(jié)的電壓范圍都是從零到電源電動(dòng)勢(shì),可改變的電壓范圍都相同。變阻器的電阻越小,待測(cè)電阻兩端的電壓與并聯(lián)接入電路中變阻器的電阻的關(guān)系越接近于線性關(guān)系。當(dāng)變阻器的全電阻很大時(shí),不適合分壓電路。由此得出:當(dāng)采用分壓電路時(shí),所選擇的變阻器的全阻值應(yīng)與待測(cè)電阻的阻值差不多或更小一些?! D4  通過這樣的分析,學(xué)生就很容易理解變阻器的選擇原則,并且知道分壓電路的電壓可以從零開始調(diào)節(jié)、電壓的可調(diào)節(jié)范圍大;當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)要求待測(cè)電阻的電壓從零開始連續(xù)可調(diào)節(jié),或要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖時(shí),應(yīng)選擇分壓電路。  參考文獻(xiàn)

7、  [1]邢紅軍.中學(xué)物理論文寫作教程[M].鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,1993.  [2]陳清梅,胡揚(yáng)洋,邢紅軍.物理高端備課:構(gòu)建U-S合作的橋梁:以“生活中的圓周運(yùn)動(dòng)”為例[J].教育科學(xué)研究,2013(12):55-60.  注:本文為中國(guó)教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)2013~2016年全國(guó)物理教育科研重點(diǎn)課題“中學(xué)物理教師團(tuán)隊(duì)教學(xué)研究能力培養(yǎng)研究”階段性成果之一?! 。ɡ铒w躍,本科,中教一級(jí),北京市第三十五中學(xué),100032)3

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