Excel圖表在物理實驗教學中的作用

生活在這個豐富多彩的世界，幾乎對所有的知識的認知都首先來自于視覺。也許人們無法記住一連串的數字，以及它們之間的關系和趨勢，但卻可以很輕松地記住一幅圖畫或者一個曲線。物理探究試驗中往往會有大量的探究數據，直接觀察數據無法得到有效結論，如果用傳統的方法處理數據又需要大量的時間和精力，而且往往無法保證實驗的準確性，在實驗的過程中結合Excel高級制圖功能會使得物理實驗的過程變得更簡單，結果更準確，因此在物理教學過程中Excel圖表的應用值得廣大教師引起重視。本文以高中物理教學中的兩個實例說明Excel圖表在教學中的作用

一 討論勻變速直線運動中位移和時間關系

實驗探究過程中，首先用長木板、小車、勾碼、刻度尺、電磁式打點計時器（6V 50HZ）等建立勻變速直線運動模型（見圖1）。在實驗過程中，可以每隔一個點（0.04s）選一個計數點，測量出每個計數點到第一點的位移，得到數據見表1：

通過表1可以得到諸如0.04S、0.08S的位移，那么如何得到0.41S的位移呢，這是測量不能完成的工作，這里可以借助Excel強大的數據處理功能找到位移和時間的統計規律，并且添加趨勢線后得圖2。

通過統計規律可以粗略地獲得0～0.48S內任一時刻的小車位移。但是，如何才能獲得0.5S甚至更長時間段內某時刻的位移呢？這要求我們把圖像向右延伸。在高中物理教學中，為了避免視覺的誤差，往往把圖像變更成一次函數圖像。所以首先要猜測位移和時間好像是二次函數關系，甚至是更加復雜的函數關系。為了驗證猜測，首先可以驗證x與t2的關系，得到數據見表2。

再通過Excel處理數據功能轉化成散點圖并添加趨勢線如圖3。

通過圖像，我們可以通過實驗的方法基本上得到勻變速直線運動中位移和時間的平方成正比，再通過微元法對勻變速直線運動的速度時間圖像進行分析，又可以從理論的角度得到同樣的結論。 二 行星與太陽間的引力

這一節的教學大都是按照課本上從理論的角度推導，如果能用Excel處理數據的方式教學會讓學生更容易理解和接受。

引入：隨著電影《2012》的熱播，很多觀眾對把天文現象與自然災害聯系在一起產生恐慌。影片中極力渲染的九大行星在各自軌道上不停地圍繞太陽運轉，軌道、運行速度和周期均不同，但經過一定時期九顆行星會同時運行到太陽的一側，聚在一個扇形區域，這種現象叫做“連珠”。一般來說，行星的數目越多，聚在一起或排成一線的機會也越少。九顆行星都會聚到一起稱為九星連珠。那么九星連珠現象到底會不會給地球帶來災難呢？

教學中，先介紹八大行星圍繞太陽做近似勻速圓周運動的周期和軌道半徑（見表3）。

利用Excel工具計算出各行星向心加速度，觀察數據從水星到海王星到太陽距離逐漸增大，而加速度逐漸減小，所以再算出各軌道半徑的倒數，并且繪制加速度a和軌道半徑倒數1/r的關系圖像（見圖4）。

和上例同樣的原因，進一步繪制加速度a和軌道半徑倒數平方1/r2的關系圖像（見圖5）。

通過表3基本上可以判斷行星做勻速圓周運動時向心加速度與太陽到行星距離的平方成反比，再結合牛頓第二定律

可以得到結論 。然后再從公式 = =

和 ，得到結論 或 。理論推導和實

探究相吻合，F更加驗證了結論的正確。再進一步推導，

最終得到結論 。

以太陽到地球的距離為單位1，以地球質量為單位1，以太陽質量除以太陽到地球距離平方的比值為1，可以清楚地看到其他任何行星質量除以行星到地球距離平方的比值都比1小得多，所以其他行星對地球作用力可以忽略不計（見表4）。至此，“九星連珠”引起災難的擔心實在是一些科幻小說家的杞人憂天。

通過以上兩個例子不難看出，Excel圖表可以使教學過程形象、直接、容易接受，使教學效果事半功倍。在現代教育技術不斷發展的今天，這種新的教學手段給我們提供了一種新的解決物理問題的方法，廣大教師在教學過程中可以不斷地推廣發展。

〔責任編輯：王以富〕