利用Excel图像处理高中电学中的极值问题
2016-03-15宋昌杰
宋昌杰


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,cd为两电荷的中垂线。试分析:在中垂线上O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cos2θsinθ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θ”,C2单元格输入“2cosθcosθsinθ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Excel会自动地在C3到C92单元格内计算出相应的cos2θsinθ的值,如表1所示。从C列数据可以看出,当θ角大约为35 °时,其值最大。采用“选择B、C两列数据—插入散点图—选中散点图中某点点击右键选择添加趋势线—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2cos2θsinθ与θ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O点的距离,此公式中只有d是变量。