李雪林

隨著課程改革的逐步深入,“注重信息技術與物理課程的整合”已成為課程的設計、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,人教版新課標教材多處介紹了EXCEL在物理中的應用,本文就筆者的教學實踐談幾點做法,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散點圖/散點圖/完成”作出散點圖(如圖1所示)。

2.由散點圖可知,散點在位于一條曲線上,考慮用多項式函數(shù)擬合,右擊數(shù)據(jù)點以選定關顯示快捷菜單,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)關系,對于公式的常數(shù)項為什么不為零,可以引導學生進行實驗誤差分析。

利用EXCEL的函數(shù)計算功能突破教學難點

EXCEL有著強大的函數(shù)計算功能,除了內置函數(shù)還可以自定義函數(shù)。利用這些函數(shù)可以方便地進行復雜的計算。如《單擺》一節(jié)的教學中,難點是單擺的回復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生信服的,因而這里容易成為教學的難點,如果利用EXCEL數(shù)表計算,則可以讓學生直觀感受這種處理的科學性與合理性。

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。

結果如下圖5所示。

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

利用EXCEL作圖功能促進學生探究能力提高

如《氣體的等溫變化》教學,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)關系。

首先作出圖像,得到圖6,從圖中不能說明壓強與體積的準確函數(shù)關系,進一步向學生提出問題:由曲線可猜測它們之間可能存在什么樣的定量關系?

其次要讓學生注意到,用圖像探究兩個量之間的關系,如果是曲線并不能斷定它們之間一定存在什么關系,如上圖的曲線中我們不能說壓強與體積成反比關系,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,即壓強與體積成反比。如何驗證猜測呢?即如果它們成反比,則壓強與體積的倒數(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。

然后進一步提出問題,如果成正比,應該通過原點。不通過原點是說明壓強與體積的倒數(shù)就是一次函數(shù)關系,并不是正比例關系,而是實驗中的誤差所引起的直線不通過坐標原點。這時需要引導學生用所學的理論進行分析。

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

利用EXCEL的VBA基本語句展現(xiàn)隨機模擬功能,促進學生對知識理解

在所有的Ofice組件中都嵌有新一代標準宏語言VBA,功能十分強大,是理想的隨機模擬環(huán)境,一是循環(huán)語句和隨機函數(shù)的結合,能夠快速生成足夠多的隨機數(shù),從而能夠進行足夠多次數(shù)的試驗;二是模擬實驗結果可以保存在工作表中,便于進一步觀察分析獲得規(guī)律或作進一步處理,下面舉例說明。

在選修3-3的《氣體熱現(xiàn)象的微觀意義》教學中,需要讓學生認識“熱現(xiàn)象與大量分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律有關”,為了說明這一結論,需要讓學生經歷一個實驗活動,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)的結果,理解氣體分子運特點。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,結果明確。這時EXCEL的隨機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即可運行程序,顯示如圖9的對話框,如果要進行10000次實驗,輸入10000回車即可。

然后顯示如下結果:

此時,還可以讓學生多做幾次實驗,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)的機會遵從統(tǒng)計規(guī)律”這一重要結論。

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