軟件輔助物理實驗教學探討

1、Microsoft Excel軟件輔助物理實驗教學探討摘要：Microsoft Excel軟件是一種大家廣泛應用的圖表功能強大的計算機數(shù)據(jù)處理軟件，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，避免人工計算所引入的錯誤和誤差，以及因手工繪圖而引入的誤差,提高實驗結果的準確度和精確度。節(jié)省時間，提高效率。本文通過介紹幾個典型的物理實驗數(shù)據(jù)處理過程來說明如何利用Excel軟件快速地處理物理實驗數(shù)據(jù)。關鍵詞：物理實驗 數(shù)據(jù)處理 Microsoft Excel軟件物理學是一門與實驗息息相關的科學，物理教學過程中為了探究事物的本質，教師和學生會接觸大量的物理實驗，在實驗中又

2、產生了大量的物理數(shù)據(jù)，通過處理數(shù)據(jù)我們找到了事物的規(guī)律。隨著計算機技術的發(fā)展，計算機軟件處理數(shù)據(jù)、圖形的能力越來越強，在教學中教師和學生巧妙利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，也避免了因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)功能進行函數(shù)處理實驗數(shù)據(jù)例1：用游標卡尺測銅環(huán)直徑得數(shù)據(jù)5次，測得數(shù)據(jù)如下：N(次數(shù))12345D/mm（讀數(shù)）22.9822.9623.0022.982300用AVERAGE函數(shù)求平均值,在Excel表格中輸入數(shù)據(jù)，選中單元格B7，在菜單欄點擊“插入”菜單，在

3、其下拉表中點擊“f(x)函數(shù)”子菜單，如下圖圖1所示：圖 1圖 2在跳出的的選框中選擇函數(shù)類型AVERAGE，點擊“確定”按紐，如圖2所示跳出函數(shù)參數(shù)選擇設置框，選擇參數(shù)范圍為“B2：B6”，AVERAGE的計算結果為22.984,如圖3所示,確定后在B7單元格中顯示結果.圖 3 總結：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)。在高中物理教學中會經(jīng)常涉及邏輯函數(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，合理的運用會提高上課效率，在實驗中用函數(shù)處理數(shù)據(jù)會達到高時效

4、，低誤差的效果。2用Microsoft Excel軟件完成實驗探究過程例2在光的折射這一節(jié)教學內容中，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：通過實驗獲取基礎數(shù)據(jù)入射角和折射角如下圖4所示：圖 4在課堂教學中,根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)找到入射角和折射角兩物理量之間的關系,首先由學生提出猜想，學生猜測可能是入射角和折射角直接存在某種定量關系如？或類似其他函數(shù)關系；也有可能是入射角和折射角的正余弦之間存在某種關系如？或，或者其他的函數(shù)；也有可能是入射角和折射角的余弦之間存在某種關系如？學生可以在中學數(shù)學知識范圍內最大限

5、度的猜測入射角和折射角之間的關系根據(jù)學生猜測完善表格數(shù)據(jù)如圖5：圖 5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，圖6為函數(shù)處理過程中圖6 找出入射角和折射角之間的關系如下圖表7第J列所示入射角和折射角的正弦值之比為常量即：圖7 在課堂40分鐘時間內，用Excel軟件輔助驗證了學生猜想科學，相當于重復了歷史上折射定律的發(fā)現(xiàn)過程，同時引發(fā)學生現(xiàn)代技術的應用觀的改變。細心的同學還會發(fā)現(xiàn)當入射角和折射角比較小的時候的確有：，但是當入射角比較大的時候入射角和折射角的正切之比不在是常量，還有學生會發(fā)現(xiàn)當入射角比較小時的正弦值和正切值相差無幾！在這個實驗中用首先用Microsoft Exce

6、l軟件的函數(shù)處理功能地對數(shù)據(jù)進行快速處理，表格模式使獲取數(shù)據(jù)清晰直觀，一目了然找出數(shù)據(jù)間關系。最關鍵的是：在處理過程中有很大靈活性，學生提出的任何設想都可以立刻進行驗證，如學生提出入射角和折射角的正切之比可能是一常量即，教師可以馬上在表格的最后一行編輯自定義函數(shù)處理，在很短的時間內就能驗證學生的猜想，使課堂教學高效化。3 用Microsoft Excel軟件繪制函數(shù)圖象例在測定電源電動勢和內阻實驗中，測出多組路端電壓和干路電流數(shù)值，先將實驗數(shù)據(jù)錄入，并插入圖表，選擇大類型散點圖，在右邊子選項中選擇平滑線散點圖，如圖8所示。圖8圖9 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

7、選定作圖所需要的數(shù)據(jù)和標志區(qū)，選擇系列產生在列如下圖9所示：圖10點擊下一步，在圖表向導中輸入名稱，橫縱坐標名稱，在網(wǎng)格線選項中鉤選軸的主次要網(wǎng)格線，完成圖表插入,效果如圖所示：繪制平滑函數(shù)圖象中有單位和網(wǎng)格根據(jù)物理實驗原理，圖象與縱坐標交點即電動勢的實驗值，圖象斜率為內阻實驗值解電源電動勢和內阻分別為：，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，也可用與描繪勻變速直線運動圖線。實驗中，用Microsoft Excel軟件的表格中輸入原始數(shù)據(jù)，再用圖表向導建立函數(shù)圖象，達到實驗目的，減小了人為處理數(shù)據(jù)引入的誤差，同時用軟件繪制圖象，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檢查兩量的線性相關程度例：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)如下：n1234567L/mm105.3097.2689.5683.2673.8666.0658.86T/s2.0761.9761.8971.8331.7241.6331.540解：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，為此列下表并作圖：圖總結：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，避免人工計算所引入的錯誤和誤差，以及因手工繪圖而引入的誤差,提高實驗結果的準確度和精確度。節(jié)省時間，