EXCEL在物理研究中的動態圖像演示

卓嬋+楊景華+卓敬清+卓斌清

【摘要】 在高中物理學中圖像能直觀地反映物理現象，處理問題往往能給人們靈感，然而，畫圖又給我們帶來了難題，雖然對著物理問題的表達式能從數學的角度分析出圖像的特征，但究竟不能精確反映，可能對問題的理解造成誤解。以前畫圖僅就靜態的圖，該文從Excel的控件的設置來畫動態圖，使人們能更好了解物理現象。

【關鍵詞】 EXCEL 物理 數據處理

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2016）02-029-010

物理尤其是高中物理很大一部分內容研究的是一個物理量與其它物理量之間的量的關系，而且常見的問題都存在著函數表達式，要研究出這些量與量之間的關系，我們借助了許多計算機語言來解決，如：C語言、C++，Mathematics、Matlab等，但這些需要一定的編程基礎。隨著信息技術的發展，一般的學生包括高中生也已經非常熟悉Microsoft office軟件，尤其是它包含的Word、Excel、PowerPoint三個文件。Excel2007是我們常用的一個功能強大的電子表格，可以幫我們處理數據，畫出圖像，以前也有很多文章介紹利用Excel來畫出物理圖像來解決問題，但介紹畫動態圖的較少。本文就利用Excel畫靜態圖和動態圖作比較來探討Excel在物理中的應用。

1.利用Excel處理靜態圖

利用Excel的強大的圖形處理，比其它的處理圖像的軟件都來得比較簡單，這里我們作為研究的例子，來畫出具有一定初速度為12m/s的豎直上拋運動的位移——時間圖，重力加速度取9.8m/s2，下面我們利用excel的數據填充功能在Excel表格中填入豎直上拋運動的位移值：

分析與操作步驟：

首先，在打開的工作表的第一、二列輸入數據，A1單元格輸入時間（秒），A2、A3兩單元格分別輸入0、0.1，然后選擇B1、C1，按住右下角的句柄往下拖直到A20，即獲得19個時間數據，間隔為0.15s；B1單元格輸入位移（米），B2單元格輸入“=12*A2-0.5*9.8*（A2）^2”后回車，然后往下拖動填充句柄直到B20.數據填充完畢。

選中第一、二列，選擇“插入→圖表→散點圖→帶平滑線的散點圖→完成”，再適當單擊圖像在圖表工具中單擊布局，在標簽中坐標軸、圖表標題、圖例并進行格式化設置，作出的散點圖如圖1。

通過此圖我們很容易獲得對豎直上拋運動的特點，如到達最高位置的時間和回到原位置的時間等，加深了對物理概念及過程的理解。

2. 利用Excel處理動態圖

靜態圖能反映所研究的問題，但是如果我們想改變條件，來比較圖像的變化，對于靜態圖就不適合了，這里我們采用Excel的控件功能，設置滾動條控件來控制需要變化的量的值，通過設置滾動條的單元格鏈接，隨著值的變化，Excel表格中的數據也會跟著變化，同時帶動了圖的變化。下面我們任然用豎直上拋運動來說明，通過改變初速度和加速度來改變圖像。

分析與操作步驟：

首先，按照做靜態圖一樣先做好時間、位移列數據，C1輸入初速度（，m/s）、D1輸入加速度（，m/s2）再建立兩個控制初速度和加速度的控件：點擊Excel的左上角的Office按鈕，在右下角點擊Excel選項，勾選“開發工具”選項卡，再在菜單欄上點擊開發工具→控件/插入→滾動條（窗體控件），待鼠標變成“+”形時，在空白編輯區畫出初速度滾動條，設置滾動條的格式：右擊滾動條→設置控件格式→控制，當前值設為12，最小值設為0，最大值為20，步長為1，單元格鏈接設為$C$2點確定。對于建立加速度滾動條控件一樣，為了得到負加速度，將單元格鏈接設為$E$2，然后，在D2單元格中輸入“=$E$2-10”，使得加速度可以從-10m/s2到10m/s2之間變化。

同建立靜態圖一樣建立作出的散點圖，便于調節，并將滾動條拖放到圖像區域，這樣一個動態的圖就建好了，只要拖動滾動條，圖像就會隨著不同的初速度和不同的加速度而變化。

3.結論

通過演示，動態圖像要比靜態圖理解問題更方便，更直接，而且，現在的基礎教育改革要求大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，利用信息技術來畫出原來不好處理的圖像教學，不能演示的實驗也可以模擬出來，也可以利用Excel的數據處理進行函數擬合，得出通過實驗得到的數據的函數表達式，深化物理問題的理解。

[ 參 考 文 獻 ]

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