Excel软件在物理实验中的辅助应用

Ｅｘｃｅｌ软件在物理实验中的辅助应用
郑子瑜
(北京市海淀区教师进修学校附属实验中学㊀１０００９７)
摘㊀要:物理实验数据处理和分析是高中生应该逐渐掌握的一项基本技能ꎬ但有时候实验数据繁多ꎬ消耗学生大量精力ꎬＥｘｃｅｌ软件具有强大的数值计算和绘图功能ꎬ能使复杂的数据处理过程简单化ꎬ本文以磁导率实验数据为处理对象ꎬ运用Ｅｘｃｅｌ图表功能进行了回归分析(拟合)ꎬ推导出了拟合多项式ꎬ这种辅助方法既能减轻学生学习负担ꎬ又能激发进一步掌握物理规律和计算机知识的兴趣.
关键词:Ｅｘｃｅｌ软件ꎻ物理实验ꎻ数据处理ꎻ回归分析
中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０１９)１２－００７７－０２
㊀㊀一㊁有效利用Ｅｘｃｅｌ软件分析处理物理实验数据
㊀㊀物理实验在培养学生的动手能力㊁观察能力㊁理论联系实际能力㊁以及分析解决问题能力上具有重要的作用.物理实验数据的处理和分析是物理实验的一个重要环节ꎬ对培养学生的科学素质和科学态度具有重要的作用.但有时候由于实验数据繁多ꎬ需要学生将大量的精力用来进行数据分析处理ꎬ容易使学生忽视物理实验本身的意义ꎬ甚至失去了对物理实验的兴趣.
Ｅｘｃｅｌ软件是几乎必备的计算机办公软件ꎬ具有强大的数值计算和高质量的绘图功能ꎬ能使复杂繁琐的数据处理过程简单化㊁直观化㊁且能比较准确地标记出实验数据点和绘制出拟合曲线.Ｅｘｃｅｌ软件对于初步接触物理的学生最大优点是便于学生学习和分析实验结果ꎬ同时也大大减少了教师的工作量.本文以磁导率这一物理量为例ꎬ介绍使用Ｅｘｃｅｌ软件处理实验数据ꎬ对磁导率变化曲线进行多项式拟合.这种方法在实验数据处理和实验教学中具有一定的普遍意义ꎬ并能够大大提高实验数据处理效率.
本文以金属材料４５钢在低频１０Ｈｚ下的磁导率为实验处理对象ꎬ使用Ｅｘｃｅｌ软件的图表＼散点图功能对磁导率进行图表制作ꎬ并选择趋势线选项中的多项式ꎬ通过改变多项式选项的顺序大小(变化范围是２~６)ꎬ可查看Ｅｘｃｅｌ对磁导率数据的回归分析(拟合)效果.
首先用鼠标左键选择向下拖动选中所有磁场强度和相对磁导率数据ꎬ然后点击菜单栏中的 插入 菜单ꎬ在下拉菜单中选择 图表 ꎬ在弹出的窗口中选择 ＸＹ散点图 ꎬ为了符合物理规律和画图美观ꎬ本文选择 带平滑线和数据标记的散点图 ꎬ选中 显示公式 和 显示Ｒ平方值 的复选框ꎬ便可得到拟合多项式方程和相关系数的平方值ꎬ点击完成即绘出相应的散点图.通过改变散点图中
多项式 选项中的 顺序 (多数情况下代表着多项式的阶次)ꎬ可以查看不同阶次情况下的趋势线与相对磁导率曲线ꎬ如图１~图４所示.其中相关系数Ｒ２越接近１ꎬ表明趋势线越贴近测量数据ꎬ拟合效果越好.要注意的是ꎬＥｘ￣ｃｅｌ趋势线可直接用于测量区间内部的内插点的估算ꎬ但是对于测量区间外部点的预测还需要结合物理量的变化规律和特征ꎬ不能直接简单套搬使用
.
㊀㊀二㊁总结
利用Ｅｘｃｅｌ软件来处理物理实验数据ꎬ不用编写程
序ꎬ简便易学ꎬ容易掌握ꎬ是解决学生掌握物理实验规律
的良好辅助工具ꎬ对学生领悟运用数学知识进行数据处
理具有重要帮助ꎬ例如散点图趋势线是Ｅｘｃｅｌ软件基于最
小二乘法原理进行绘制ꎬ并计算得到拟合多项式方程和
相关系数.这种方法能够大大提高学生处理实验数据效
率ꎬ激发学生实验兴趣ꎬ在实验教学中具有一定的推广意义.
㊀㊀参考文献:
[１]龙卧云ꎬ李晶.巧用Ｅｘｃｅｌ处理大学物理实验数据
[Ｊ].大学物理实验ꎬ２０１２ꎬ２５(３):１０７－１０９.
[２]朱竟哲ꎬ徐志远ꎬ伍权.铁磁性金属材料低频磁导
率测量实验研究[Ｊ].电子技术ꎬ２０１７:２５－２８.
[责任编辑:闫久毅]摆脱枯燥㊀高中物理教学的新思考
李㊀刚
(福建省南平市浦城第一中学㊀３５３４００)
摘㊀要:高中物理教学呼唤创新实践ꎬ教师要在教学内容㊁教学方法㊁教学训练㊁教学评价等方面展开观照
性设计ꎬ为学生提供崭新学习视点ꎬ丰富学生学习学法ꎬ利用多种教辅手段ꎬ创设适宜学习情境ꎬ布设崭新学习
环境ꎬ设置趣味性物理实验ꎬ学生喜闻乐见ꎬ课堂教学气氛活跃起来ꎬ教学自然渐进佳境.
关键词:高中物理ꎻ课堂教学ꎻ创新思考
中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０１９)１２－００７８－０２
㊀㊀新课改大背景下ꎬ激活学生学习主体意识成为课堂教学主流观点ꎬ教师对教学教法进行全面升级改进ꎬ为学生创设适宜学习情境ꎬ利用多种教学辅助手段ꎬ为学生提供灵动的教学实验ꎬ接轨学生生活认知设计实践活动ꎬ都能够有效调动课堂积极因素ꎬ形成崭新课堂教学学习气氛ꎬ为摆脱枯燥课堂奠定基础.高中学生有一定独立思想追求ꎬ但对教师创新设计有特殊敏感性ꎬ激趣依然具有极为广阔的运用空间.
㊀㊀一㊁创新教学情境ꎬ激活课堂积极因素课堂教学情境创设时ꎬ教师需要有崭新设计意识ꎬ对教材内容和学生学习实际展开到位调查ꎬ利用多种教辅手段ꎬ为学生设计灵动性学习情境ꎬ对学生多种感官形成更多冲击ꎬ自然能够激活课堂积极因素ꎬ形成崭新学习契机.多媒体展示㊁实物观察㊁实验操作㊁生活案例列举㊁悬疑问题设置等ꎬ都能够对学生学习思维形成冲击ꎬ学生学习兴趣一旦被激活ꎬ其课堂教学自然活络起来ꎬ教与学达成高度和谐.
如教学鲁科版高中物理必修一«摩擦力»ꎬ课堂导入阶段ꎬ教师拿出一块木板ꎬ搭成一个斜坡ꎬ将黑板擦放到木板上ꎬ黑板擦滑下来.教师将木板换成了玻璃板ꎬ做同样的实验ꎬ黑板擦下滑速度明显加快.教师随即提出问题:同样大小的斜坡ꎬ同一个黑板擦ꎬ为什么下滑的速度发生了变化呢?这是什么原因导致的结果呢?学生纷纷给出自己的观点. 木板和玻璃板表面光滑程度不一样ꎬ其摩擦力系数不同ꎬ所以导致黑板擦下滑速度的不一样. 教师顺势引出教学内容:摩擦力.摩擦力分为静摩擦力㊁滑动摩擦力两种形式.为让学生对摩擦力有更清晰了解ꎬ教师发动学生展开实验操作ꎬ运用测力计拉动小木块ꎬ探索摩擦力的大小和方向.。