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Excel图表功能在物理教学中的应用 ——据函数关系画物理图象 浙江省普陀中学 张海兵 （316100） 【摘要】物理图象能够形象直观地描述物理量的变化规律，但是有些物理变化的函数关系很难通过中学数学知识准确地画出其物理图象。Microsoft Office 办公软件中的Excel具有强大的数据处理功能及图表功能，是我们很熟悉的常用的软件。本文通过实例来说明Excel的图表功能绘制函数图象的具体过程以及如何通过Excel的“宏”来实现函数图象绘制的自动化，从而使物理图象的绘制更加精确、便捷，实现教学高效化。 【关键词】 Excel图表 物理图象 宏 自动化 Excel图表功能在物理教学中的应用 ——据函数关系画物理图象 物理图象能够形象直观地描述物理量的变化规律，通过图象能有效突破物理教学中的一些难点。但是有些物理变化的函数关系很难通过中学数学知识准确地画出其物理图象。若能熟练地运用Excel的内置函数和图表功能则能够轻松实现函数图象的绘制，在此基础上如能再添加一些简短的“宏”，更能是图象的生成自动化，事半功倍。这种绘图方式无疑是解决某些物理问题的一种有效手段，在现代教育技术不断更新和推广的今天，这种方式尤为重要。 问题的提出。 首先来看以下两个问题： 问题一：如图所示的电路中，已知滑动变阻器R的全值电阻大于电源的内阻，当滑动变阻器的阻值由零一直增大到最大值的过程中，电源的输出功率如何变化？ 这是恒定电流中学生较难理解的一类问题，教师在教学中向学生分析此过程时，一般总是先将电源输出功率变换成以下式子： ………………… （1） 而后得出当R=r时有，说明在滑动变阻器的阻值由零一直增大到最大值的过程中，电源的输出功率是先增大后减小的。这样分析过于简化、抽象，一般学生很难理解其具体的变化过程，若能将电源的输出功率随外电阻变化关系（即P-R关系）通过图象直观地体现出来，相信学生对于P-R关系会有更深刻地理解。但就中学数学知识我们很难通过函数关系画出其图象。直接给出P-R关系图线？显然不妥。因此准确地画出该图象，是学生理解这一问题的关键。 问题二：如图所示，A、B是两个等量的正点电荷，OP为AB连线的中垂线，试分析从O点沿OP到无限远的过程中，电场强度如何变化？ 教师在分析该题时多采用极限的思想，即根据场强叠加原理易知在中点O处的场强为零，在无限远处场强趋于零，所以从O到无限远场强应先增大后减小。这种思维方式尽管部分学生可以接受，但这种思维本身并不严密。若采用定量的计算，可假设两点电荷间的距离为2r，OP上某点到点电荷Q的连线与AB连线间的夹角为θ，如右图所示，则该点的合场强应该为 …………………… （2） 但是这样的关系式又过于复杂，无法清楚地看出E随θ的变化关系。如果能画出E与θ间的关系图线，不仅对电场强度随θ变化情况一目了然，更能深刻理解该过程的物理图景。 问题的解决 针对以上两问，若能准确快捷地画出图象，问题就能迎刃而解。Excel的图表功能就能完成上述要求。 Excel电子表格是Microsoft Office办公系列中的一种强大的数据统计与数据分析软件，它不仅能进行复杂的公式计算，而且能够将数据分布规律以图象的方式形象直观地描绘出来。 下面就上述第一问来说明利用Excel的图表功能制作物理图象的具体过程。 首先设E=1.5V，R=0.8Ω,0≤R≤4Ω,则（1），操作如下： 1.打开Excel软件。在A1单元格中输入“电阻R”，然后利用Excel的自动填充功能从A2开始至A42在A列中生成步长为0.1，从0到4的等差序列。 2.在B1单元格输入“功率P”，在B2单元格中输入公式“=(1.5/(A2+0.8))^2*A2”，回车确定，然后选B2单元格，将鼠标移到B2的右下角，当鼠标的符号变为实心“+”时双击，此时Excel会自动在B2到B42的单元格内计算出与A列中电阻值相对应的电源输出功率值。 3.单击菜单栏中的插入项，弹出下拉菜单，选图表，弹出图表向导对话框，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]选择数据区域范围为A2:B42，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]。即可得出如右图所示的图象。 从所得图象可以非常清晰地看出，电源的输出功率随外电阻的增大而先增大后减小的变化趋势，同时也可以看出当R=1Ω，即R=r时，输出功率P取得最大值。 对于第二问，表达式（2）中的显然为一常数项，令y=sinθcos2θ(0≤θ90o),则只要画出y—θ图象即可说明场强E和角度θ关系，同样的画图过程不再一一重复。最后的结果请看右图。从图中可以直观地看出场强E随角度θ的变化情况，同时也可以看出当角度约为35度时，场强最