巧用Excel图表功能分析物理量的变化规律VIP免费

巧用Excel图表功能分析物理量的变化规律汤超陕西省宝鸡教育学院邮编：721001摘要：图像在物理实验探究和问题解决中具有重要作用，学会根据已经条件绘制图像并利用图像探究规律、解决物理问题是教师和学生应该掌握的重要技能。本文通过实例介绍了利用Excel的图表功能绘制函数图像，分析、预测变量的变化规律，轻松解决复杂问题。关键词：Excel图表分析规律Excel是一种强大的数据统计与数据分析软件，它不仅能进行非常复杂的公式计算，而且还可以把计算出的数据快速准确地用图像的方式形象直观地描绘出来，正因为如此，它在物理教学中也有比较广泛的应用，下面举例说明Excel的这种用法：例1、一辆汽车在十字路口等候绿灯，当绿灯亮时汽车以3m/s2的加速度开始行驶。恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来，从后边赶过汽车。汽车从路口开动后，在追上自行车之前过多长时间两车相距最远？此时距离是多少？解：经过时间t后，自行车做匀速运动，其位移为,汽车做匀加速运动，其位移为：两车相距为：解到这里，我们可以利用二次函数的求极值方法求出△S的最大值，这里我就不再多讲，下面主要介绍如何采用Excel作图的方法来求极值。主要步骤如下：1、打开Excel软件。2、在A1单元格中输入“时间t”，在B1与C1中分别输入0和1，用鼠标选中单元格B1和C1并将鼠标移到C1的右下角，当鼠标的符号变为黑色“+”时，按住鼠标向右拖，Excel会自动地以公差为1的等差数列来填充，直到L1，此时L1单元格中的结果为10。3、在A2单元格输入“距离△S”，在B2单元格中输入公式“=6*B1-3*B1^2/2”，回车确定，然后选B2单元格，将鼠标移到B2的右下角，当鼠标的符号变为“+”时，按住鼠标向右拖，直到L2，此时Excel会自动地在C2到L2的单元格内计算出相应的函数数值。4、启动图表向导功能，在图表类型中选择XY散点图，并在子图表类型中选择无数据点平滑线散点图，单击[下一步]后默认数据区域中的范围，再点击[下一步]，在相应位置输入图表名称、坐标轴名称，点击[完成]。5.从所得图像可以很容易发现，当时间t=2s时，△S有最大值为6m。例2、一轻绳一端固定在O点，另一端拴一小球，拉起小球使轻绳水平，然后无初速度的释放，如图所示，小球在运动至轻绳达到竖直位置的过程中，小球所受重力的瞬时功率随着θ值是如何变化的？解：当小球运动到绳与竖直方向成θ角的C时，重力的功率为：…………①小球从水平位置到图中C位置时，机械能守恒有：……………②解①②可得：到这里直接用数学方法判断重力的瞬时功率P的变化很难，下面我们用Excel的图表功能直接绘制出与θ变化的图像，它与θ的变化关系就反映出的是P与θ的变化关系。主要步骤如下：1、打开Excel软件。2、在A1单元格中输入“角度θ”，在B1与C1中分别输入0和10，用鼠标选中单元格B1和C1并将鼠标移到C1的右下角，当鼠标的符号变为黑色“+”时，按住鼠标向右拖，Excel会自动地以公差为10的等差数列来填充，直到L1，此时L1单元格中的结果为90。3、在A2单元格输入“cosθsin2θ”，在B2单元格中输入公式“=cos(pi()*B1/180)*sin(pi()*B1/180)^2”，回车确定，然后选B2单元格，将鼠标移到B2的右下角，当鼠标的符号变为“+”时，按住鼠标向右拖，直到L2，此时Excel会自动地在C2到L2的单元格内计算出相应的函数数值。4、启动图表向导功能，在图表类型中选择XY散点图，并在子图表类型中选择无数据点平滑线散点图，单击[下一步]后默认数据区域中的范围，再点击[下一步]，在相应位置输入图表名称、坐标轴名称，点击[完成]。5.从所得图像可以非常直观地发现，小球所受重力的瞬时功率P随着θ值是先增大后减小的，而且在θ取50°～60°之间时，P有最大值。以下有两道练习，也可以使用上面介绍的方法很快求出结果。练习1、如图所示，oa为两等量的同种点电荷的中垂线，试分析将一试探电荷q从o点移动到无穷远的过程中，电场强度的变化情况？练习2、如图所示，一个铁球(重量为G)，被左、右双绳悬挂，处于静止状态。现在，只改变右绳的拉力方向，且保持铁球仍在原处静止。问：当角θ从0°到90°的变化过程中，右绳的拉力F的大小变化是()A、先变大后变小；B、一直在变小C、先变小后...