【Excel电子表格在高中物理实验教学中的应用实例】高中物理自制教具实例

【Excel电子表格在高中物理实验教学中的应用实例】高中物理自制教具实例 【摘要】本文以探究自由落体运动规律为例，介绍利用Microsoft Excel来处理实验数据，及利用图表 功能探究物理规律的方法，并介绍该方法在高中物理实验教学中的运用。 【关键词】Microsoft Excel高中物理实验教学 在目前的课件制作软件中，如PowerPoint、Flash、Authorware都能制作交互性强的课件，但花费时间颇 多，设计过程较复杂，对教师的计算机水平要求比较高，很难被一般教师采用。而笔者发现Microsoft Excel软件可以解决这一难题。Excel是微软Office办公系统软件中的一款，具有强大的数据统计、分析 计算、制作图表的功能，而且是一种非编程数据处理软件。用在物理实验中，能按照设计者的意图将现 场数据进行快速、准确的处理，并以多种图表的方式描绘出来。具有很好的交互性、适时性、可变性 一、Microsoft Excel电子表格在探究重锤下落的运动规律的运用 在探究重锤下落的运动规律中，利用打点计算器打出纸带，利用刻度尺测出各计数点到坐标原点的距 离。要能得出重锤在下落过程中的规律，(1)可以利用电子表格求出连续相等的位移差；（2）可求出相 等时间内速度的变化量；（3）可利用逐差公式求出加速度（4）可求出位移与时间平方的比值；（5）作 出V-t图像，观察图像规律并求出加速度（6）作出x-t图像观察图像规律并求出其斜率。 （一） 表格设置及数据准备 将一纸带与重锤相连穿过打点计时器，让重锤自由下落，得到留下一串小点的纸带，取下纸带，从打下 的第一个点为计数点0，以后依次每隔一点取一计数点，分别记为1、2、3，测出每一计数点到计数 点0的距离，填入下面表格中的位置坐标栏中，同时在时刻栏中填入相应的时刻。 （二）数据处理 （1）求出每计时周期T=0.04s内的位移。在E5栏中输入=D5-D4回车，可算出第一个周期内的位移，再 单击E5栏并双击填充柄，可依次得到以后的位移。 （2）求出连续相等时间内的位移差。在F6输入=E6-E5回车，得出第二个周期内的位移与第一个周期 内的位移差，再单击F6栏并双击填充柄，可依次得到以后相邻相等时间内的位移差。 （3）求出各计算点的瞬时速度。在G5栏中输入=(D6-D4)*0.01/0.08求出计数点1的瞬时速度，单 击G5栏按住填充柄拉至G12可得到各计数点的瞬时速度。 （4）求出相等时间内的速度变化量。在E6中输入=G6-G5回车，得到第一计数周期与第二个计算周期 内的速度变化量，按上述方法自动生成以后相邻两个计数周期内的速度变化量。 （5）利用逐差法求出加速度。合并I4至I13，并在此栏中输入=(E10+E11+E12)-(E7+E8+E9)*0.01/ (0.04*3)*(0.04*3)后回车得到重锤运动的加速度 （6）求出时间t的平方及t时间内的位移与其比值。在J4栏输入=C4*C4的出时间的平方，在K5输 入=D5*0.01/J5回车，拉动填充柄依次得到其比值。 以上数据见图表一 （三）创建图像：创建速度时间图像。 （1）单击窗口插入按钮,再选中图表栏,屏幕上会出现图表向导一4步骤之1一图表类型对话框 （2）在图表类型菜单中选择XY散点图,然后点击下一步，出现对话框图表向导一4步骤之2一图表 数据源单击系列中添加，再名称栏中输入图表名称，点击x值后的红色小箭头，选 中$C$4:$C$13后单击红色箭头，同样点击y值后的红色箭头，选中$G$4:$G$12再单击红色箭头。点击 下一步。 （3）点击下一步，屏幕上会出现图表向导一4步骤之3一选项对话填入图表名称，x值符号和y值 符号。最后点击完成。 按照相同方法创建x-t2图像（图像如下） （四）综合分析得出结论 （1）从图表一可知，重锤在连续相等时间内的位移差在误差允许范围内为定值；在任意相等时间内 速度的变化量为定值；位移与时间平方的比值为定值。由以上三点均可得知重锤在下落过程中为匀加 速直线运动。并求出其加速度为9.78m/s2. （2）从图表二可知，在v-t图中和位移时间图中均为切线直线，表明重锤下落中做匀变速直线运动，并 可在直线上取较远的两点计算其加速度值，也可通过点击直线，显示直线方程，观察直线斜率表示加速 度。在x-t2图像中，斜率表示加速的二分之一。 总之，通过两图表的分析，能够清楚的认识到重锤的下落过程是一个匀加速直线运动过程，并能迅速求 其加速度值。 （四）换取不同纸带数据研究，只需将表格一中的位置坐标xi值重新输入即可，所有数据及图表立即自 动生成。 二、Microsoft Excel电子表格在高中物理实验教学中的其他运用 （一）探究匀变速直线运动的位移随时间的变化规律 （二）电学实验中滑动变阻器阻值的选择利用Microsoft Excel定性分析 由图可知，对于不同的RL值，调节滑动触头P时负载电阻两端的电压变化规律不同。当负载电阻RL越小于 滑动变阻器的电阻RP时，负载电阻两端的电压U随RX的变化迅速变化；当负载电阻RL越大于变阻器RP时， 负载电阻两端的电压随Rx的变化而更加平稳变化，从而可以获得更多的实验数据，显然在分压式接法中 ，在保证仪器安全的前提下，滑动变阻器的阻值相比负载电阻的阻值越小越好。 三、Microsoft Excel电子表格在高中物理教学中的其他运用 （一）重力加速度随高度的变化规律 在高中物理教学中，对重力加速度随高度变化的规律认识中，学生对什么时候考虑重力加速度g随 高度变化与什么时候变化可以忽略这一问题的认识有些混淆，老师往往告诉学生物体距地面高度远远小 于地球半径时，重力加速度认为不变，学生对其没有较深刻的理解，做题时经常出错，老师可以通过利 用电子表格轻松的计算出不同高度的重力加速度