EXCEL在物理教學(xué)中的應(yīng)用

隨著課程改革的逐步深入，“注重信息技術(shù)與物理課程的整合”已成為課程的設(shè)計、編寫和實踐的基本原則之一，其中EXCEL軟件由于普及性高、入門容易、函數(shù)豐富、對話界面友好等，備受教材編寫者的喜愛。特別是，人教版新課標(biāo)教材多處介紹了EXCEL在物理中的應(yīng)用，本文就筆者的教學(xué)實踐談幾點(diǎn)做法，以期拋磚引玉。

利用EXCEL的作圖功能處理實驗數(shù)據(jù)

EXCEL具有強(qiáng)大的作圖功能，用來處理實驗數(shù)據(jù)具有其他方式無可比擬的優(yōu)越性，如在研究自由落體運(yùn)動時，獲得的實測數(shù)據(jù)如下表所示。

現(xiàn)在我們利用下面表格中數(shù)據(jù)，研究位移與時間的圖像。

分析與操作:

1.在工作表的第一二兩行輸入數(shù)據(jù)，選擇“插入/圖表/圖表類型/XY散點(diǎn)圖/散點(diǎn)圖/完成”作出散點(diǎn)圖(如圖1所示)。

2.由散點(diǎn)圖可知，散點(diǎn)在位于一條曲線上，考慮用多項式函數(shù)擬合，右擊數(shù)據(jù)點(diǎn)以選定關(guān)顯示快捷菜單，選擇“添加趨勢線”(如圖1所示)，在六種類型中選擇“多項式函數(shù)”(如圖2所示)，在“選項”中勾選“顯示公式”(如圖3所示)。

3.單擊確定得到下圖4，同時得到函數(shù)關(guān)系，對于公式的常數(shù)項為什么不為零，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗誤差分析。

利用EXCEL的函數(shù)計算功能突破教學(xué)難點(diǎn)

EXCEL有著強(qiáng)大的函數(shù)計算功能，除了內(nèi)置函數(shù)還可以自定義函數(shù)。利用這些函數(shù)可以方便地進(jìn)行復(fù)雜的計算。如《單擺》一節(jié)的教學(xué)中，難點(diǎn)是單擺的回復(fù)力以及對小角度近似處理的理解，即“在擺角很小的情況下，的值可近似看做是等于用弧度表示的值”，為什么可以這么近似，僅靠老師說教是難以令學(xué)生信服的，因而這里容易成為教學(xué)的難點(diǎn)，如果利用EXCEL數(shù)表計算，則可以讓學(xué)生直觀感受這種處理的科學(xué)性與合理性。

分析與操作:

1.在第一行(A1:D1)中分別輸入“擺角(單位:度)”、“弧度值”、“正弦值”、“前兩者差的絕對值”;

2.在單元格A2到A9中分別輸入1，2，…，8(單位為度);

3.在B2中輸入“”后按回車，然后向下拖動填充柄，直到B9;

4.在C2中輸入“”后按回車，然后向下拖動填充柄，直到C9;

5.在D2中輸入“”后按回車，然后向下拖動填充柄，直到C9。

結(jié)果如下圖5所示。

可以看出，當(dāng)小于等于8度時，兩者誤差不足千分之五，這么小的誤差在中學(xué)物理中當(dāng)然是允許的。由此可見，通過EXCEL的計算功能可以輕而易舉地讓學(xué)生理解單擺小角度處理。

利用EXCEL作圖功能促進(jìn)學(xué)生探究能力提高

如《氣體的等溫變化》教學(xué)，通過實驗，得到如下數(shù)據(jù):

同前所述，利用EXCEL作圖功能，可以探究的函數(shù)關(guān)系。

首先作出圖像，得到圖6，從圖中不能說明壓強(qiáng)與體積的準(zhǔn)確函數(shù)關(guān)系，進(jìn)一步向?qū)W生提出問題:由曲線可猜測它們之間可能存在什么樣的定量關(guān)系?

其次要讓學(xué)生注意到，用圖像探究兩個量之間的關(guān)系，如果是曲線并不能斷定它們之間一定存在什么關(guān)系，如上圖的曲線中我們不能說壓強(qiáng)與體積成反比關(guān)系，此曲線可能是拋物線的某一段，還可能是橢圓的某一段，但是可以猜測，它們可能是雙曲線一部分，即壓強(qiáng)與體積成反比。如何驗證猜測呢?即如果它們成反比，則壓強(qiáng)與體積的倒數(shù)成正比，可以上面的表格中加上一列，利用前面的方法，分別計算出，作出的圖象，如圖7所示。

然后進(jìn)一步提出問題，如果成正比，應(yīng)該通過原點(diǎn)。不通過原點(diǎn)是說明壓強(qiáng)與體積的倒數(shù)就是一次函數(shù)關(guān)系，并不是正比例關(guān)系，而是實驗中的誤差所引起的直線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)。這時需要引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的理論進(jìn)行分析。

由此可見，EXCEL作圖功能，為學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，提供了新的平臺，同時也減化了較為復(fù)雜、枯燥的過程，可以極大地提高了學(xué)生探究的興趣。

利用EXCEL的VBA基本語句展現(xiàn)隨機(jī)模擬功能，促進(jìn)學(xué)生對知識理解

在所有的Ofice組件中都嵌有新一代標(biāo)準(zhǔn)宏語言VBA，功能十分強(qiáng)大，是理想的隨機(jī)模擬環(huán)境，一是循環(huán)語句和隨機(jī)函數(shù)的結(jié)合，能夠快速生成足夠多的隨機(jī)數(shù)，從而能夠進(jìn)行足夠多次數(shù)的試驗;二是模擬實驗結(jié)果可以保存在工作表中，便于進(jìn)一步觀察分析獲得規(guī)律或作進(jìn)一步處理，下面舉例說明。

在選修3-3的《氣體熱現(xiàn)象的微觀意義》教學(xué)中，需要讓學(xué)生認(rèn)識“熱現(xiàn)象與大量分子熱運(yùn)動的統(tǒng)計規(guī)律有關(guān)”，為了說明這一結(jié)論，需要讓學(xué)生經(jīng)歷一個實驗活動，說明大量事物出現(xiàn)是遵從統(tǒng)計規(guī)律的，然后根據(jù)呈現(xiàn)的結(jié)果，理解氣體分子運(yùn)特點(diǎn)。由于該活動需要做大量實驗，一般來講都會選擇投幣實驗，因為實驗條件簡單，結(jié)果明確。這時EXCEL的隨機(jī)模擬功能正好大顯身手。

分析與操作:

1.在EXCEL工作表中，選擇“工具/宏/Visual Basic 編輯器”;

2.在VB編輯器窗口中選擇“工具/宏”，在彈出的對話框中，在“宏名稱”欄內(nèi)輸入宏的名稱，如“拋硬幣實驗”，單擊“創(chuàng)建”，出現(xiàn)宏主體語句Sub和End Sub;

3.按圖8輸入程序。

按F5即可運(yùn)行程序，顯示如圖9的對話框，如果要進(jìn)行10000次實驗，輸入10000回車即可。

然后顯示如下結(jié)果:

此時，還可以讓學(xué)生多做幾次實驗，體會隨著實驗試次數(shù)的增加，正面出現(xiàn)的頻率越來越接近0.5，從而感受“大量事件出現(xiàn)的機(jī)會遵從統(tǒng)計規(guī)律”這一重要結(jié)論。

《基礎(chǔ)教育改革綱要(試行)》指出:課程改革要“大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用”。用信息技術(shù)改造某些已有的實驗、增加原來不能做的實驗，同時利用信息技術(shù)克服原來的教學(xué)難點(diǎn)，這是大勢所趨，學(xué)校和教師都應(yīng)該做出努力，大膽地嘗試，促進(jìn)教學(xué)過程的現(xiàn)代化，在信息技術(shù)的探索應(yīng)用中使師生都得到更好地發(fā)展。