EXCEL數值模擬法分析解答一類物理問題

吳春良

[摘要]對于某些相對復雜的物理表達式，僅通過函數表達式很難判斷其物理特征，一般的數學方法或物理方法也很難解決問題，但利用EXCEL的數值分析方法和圖像功能。可以直觀清楚地知道物理量的極值、變化趨勢、拐點以及取值范圍等，從這些量化關系能更清楚完善地理解相關問題的物理本質。文章結合一道典型的高考模擬試題進行分析說明。

[關鍵詞]EXCEL，數值分析，高中物理

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）11-0048-02

一、問題的提出

2019年某大市高三模擬題題意大致如下：如圖1所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點是P，直徑MN水平，a是一個質量為m的小球（視為質點），a從N點正上方九處由靜止釋放，從半圓槽N點沿切線進入，沿半圓槽運動到最低點P的過程中，小球a所受重力的瞬時功率如何變化？

先找一下此題的原型，即小球從N點靜止下滑，如圖2。常思考如下：由功率公式可知，N點功率為零，P點功率也為零，故小球所受重力的瞬時功率先增大后減小，甚至可用以下方法求得極值位置。

解析：小球在任一位置C，受力如圖3所示，得

從圖4可以看出，隨著角度的增大，瞬時功率先增大后減小;同時，如表1所示，由EXCEL數值表不難發現，瞬時功率的最大值出現在70°左右，即從N點開始下滑20°左右，瞬時功率達到最大值。

三、結束語

隨著課程改革的進一步發展，高中物理教學跟信息技術的整合也越來越密切。在高中物理各類考試中，尤其是高三模擬、高考、物理競賽、自主招生等選拔性考試中，我們經常會碰到一些復雜的物理表達式。針對這些表達式，如果僅僅通過函數關系或簡單的數學方法很難完整地看出其變化趨勢，從而對物理量的內涵、規律難以完整清晰地理解。而利用EX-CEL數值分析方法和圖像功能，就能解決此類問題。