利用excel图像处理高中电学中的极值问题

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1、利用Excel图像处理高中电学中的极值问题摘要：Excel软件具有强大的计算和作图功能，如在复杂的计算问题中恰当使用可以收到事半功倍的效果，也能使问题更加直观形象，能加深学生的印象，提高教学效果。关键词：Excel；电学；图像；极值中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号:1003-6148(2016)2-0054-2在高中电学教学中，由于学生的思维能力和数学计算能力的限制，有的问题无法讨论清楚。Excel软件具有强大的数据统计、分析计算、制作图表的功能。在物理教学中，如果恰当运用Excel软件能够使问题迎刃而解。例如图1所示，ab为两等量正点电荷的连心线，O为ab的中点，c

2、d为两电荷的中垂线。试分析：在中垂线上0点到无穷远电场强度的变化情况以及ab连线上场强的变化情况。为常数，EP的变化由cos2esin0决定。但是，利用数学知识讨论其变化规律在高中阶段比较困难。利用Excel可以很好地解决这一难题。首先，在新建的Excel文件B2单元格输入“角度0”，C2单元格输入“2cos㊀cos㊀sin㊀的值”。然后在B3-B92单元格内分别输入1〜90的数字，在C3单元格内输入“=COS(B3*PI()/180)*COS(B3*PI()/180)*SIN(B3*PI()/180)*2”，然后回车。将鼠标移到C3的右下角，当鼠标的符号变为“+”时双击，此时Ex

3、cel会自动地在C3到C92单元格内计算出相应的cos20sine的值，如表1所示。从C列数据可以看出，当e角大约为35°时，其值最大。采用“选择B、C两列数据一插入散点图一选中散点图中某点点击右键选择添加趋势线一根据散点图的走向选择相符的趋势线类型”的方法可以作出2cos2esine与e的函数图像(如图2所示)。当然，如果我们需要更加精确的话，在B列中可以从0.1、0.2……一直到90.0来进行计算。同样，根据物理规律可知：在ab的连心线上电荷之间的区域内的场强表示离开◦点的距离，此公式中只有d是变量。首先，在新建的Excel文件B2单元格内输入“r”，在C2单元格内输入“d”，

4、在D2单元格内输入“E的值”。然后，在B3—B11单元格内都输入“10”，代表r的初始值。在C3-C11单元格内输入1〜9,在D3单元格内输入“=1/(B3-C3)A2+l/(B3+C3)八2”,然后双击D3右下角的“+”，得到其他单元格的值。最后，选取C、D两列插入散点图，描出趋势线如图3所示(d=r时无法计算舍去)。从图中可以看到d越趋近于「，也就是越靠近电荷，场强会越大。从而明确在电荷的连心线上场强的分布情况，这种方法处理后比学生根据电场线得到的印象更深刻、更有说服力。同理，等量同种电荷的中垂线和连心线上的场强分布也能用以上办法得到。利用此方法能够证明如图4所示的电路中，当R

5、0的电阻等于R+r的阻值时，R0的功率出现最大值。数据如图5所示(本题假设R=7Q，r=2Q，E=6V)。图5函数图像及数值表3随着信息技术的不断普及和应用，很容易被现在的学生所接受和掌握。利用Excel软件强大的数据处理功能和函数作图功能可以促进中学物理教学。在教学中能够恰当、巧妙地发挥Excel的作用，既能节约教学时间，又能形象、直观地反映问题，突破难点。Excel的功能还很多，需要进一步挖掘和探索。参考文献：[1]徐清洪.MicrosoftExcel软件辅助物理实验教学[J].物理通报，2012(6)：89-91.[2]罗志恒.用Excel研宄合力和两个分力夹角的变化关系[J

6、].物理教学探讨，2015，33(5)：54.［3］李飞跃.Excel在物理实验教学中的应用［」］.中国现代教育装备，2013(10)：70-71.(栏目编辑王柏庐)