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Excel在物理最值中的应用

Excel在物理最值中的应用

  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,下面笔者举例予以说明:
  例:如图1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?




  一般,教师在讲解该题时多采用物理中的极限分析法,即在中点O处的场强为零,在无穷远a处场强也为0,所以,将该试探电荷从o点移动到无穷远a处的过程中,场强应该先变大后变小。学生对这种的抽象的思维方式很难接受,而且,这种思维方式本身也不够严密。若采用定量的计算,可假设两点电荷间的距离为2r,检验电荷q到点电荷Q的连线与中垂线间的夹角为θ,如图2,则应该有:

  E=2E'Sinθ=2kQqSinθ(Cosθ)2/r2




  得出结果后,学生又会被复杂的数学表达式搞得一头雾水,实际上,该表达式中2kQq/r2为一定值,我们可以令y=Sinθ(Cosθ)2,如果借助Excel的计算功能计算出y随θ的变化关系,此问题就可以迎刃而解,具体的步骤如下:

  1. 打开Excel软件。

  2. 在A1单元格中输入“角度θ”,在A2与A3中分别输入角度0和1,用鼠标选中单元格A2和A3并将鼠标移到A3的右下角,当鼠标的符号变为黑色“+”时,按住鼠标向下拖,Excel会自动地以公差为1的等差数列来填充,直到A91,此时A91单元格中的结果为89。




  3. 在B1单元格输入“函数y”,在B2单元格中输入公式“=Sin(A2*3.14/180)*Cos(A2*3.14/180)*COS(A2*3.14/180)”,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“+”时双击,此时Excel会自动地在B2到B92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,当角度约为35°时,场强应该最大。

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