关于利用EXCEL图表功能处理探究重力的大小跟质量的关系实验数据的研究及推广应用

    

    

    

    摘要：本文则是研究利用EXCEL图表功能处理探究重力大小跟质量关系的实验数据，直观地得出重力的大小跟质量的定量关系，加深学生的直观感受，强化学生的实验过程思维。同时本文也延伸至其他实验操作数据的处理方法，对改进实验教学方法起到一定的启发作用。

    关键词：EXCEL图表;实验数据;推广应用

    中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）06-110

    实验是物理课堂中不可或缺的一环，是得出物理规律的重要途径之一，也是可视化教学中最有效的方式。通过实验，学生可以直观、形象地得出物理规律，而不是依靠教师的灌输知识的方式，导致学生难以理解相关的物理规律。但是在实际的教学中我们发现以下问题：学生的计算水平有限，计算容易出错;课堂时间紧，教师不愿意去花更多的时间通过画图来得出规律结论;有些学校配备有高科技实验设备来辅助实验，但由于成本原因无法大范围推广等等不一而足。因此我们课堂教学中的实验操作在处理实验数据方面相对而言是比较弱的，导致学生对物理规律的理解并不透彻，往往需要死记硬背，影响学习效率。本文阐述在“探究重力的大小跟质量的关系”实验教学中，借助EXCEL图表功能，在实验中处理实验数据同时自动生成图像，引导学生根据实验数据和图像归纳出实验结论，同时得出重力和质量之间的定量关系，并且尝试推广应用到其他实验教学中，促进实验教学方法中关于处理实验数据的改进。

    一、提出问题

    “探究重力的大小跟质量的关系”实验是人教版物理八年级下册第七章第3节的内容，是学生必须掌握的一个实验。教材中的实验方法是：用弹簧测力计提起钩码，测量钩码所受重力大小，逐次增加钩码的数量，测量对应的重力大小，并将钩码的质量和重力大小记录在表格中。接着在以质量为横坐标、重力为纵坐标的坐标系中描点并连接这些点，观察坐标系中的图像，思考重力跟质量的关系。

    但是这样学生只能够得出重力与质量之间的定性关系，而且由于学生实验过程中由于各种原因数据并不是理想化的整数，导致描点时的不准确，从而有可能得出错误的定性关系，而重力与质量的定量关系从图像中无法直观地得出。要得出重力与质量之间的定量关系，学生需要用得出g=Gm，但一方面由于数据的复杂性、学生计算能力的限制，导致计算结果出错，无法得出正确的重力常数g。

    而如果此时，教师却说重力与质量成正比，g是个常数取9.8N/kg，这样的结论学生只是被动地记住而已，对其中的过程和方法并没有得到很好的体验和认识，没有体会到实验探究的乐趣。

    那么有没有简单的方法可以让学生不需要复杂的计算就能够准确、快速、直观地得出重力与质量成正比的关系，且能够准确得出g的大小呢？因此我想到了学生在信息技术课中学到的EXCEL图表功能，利用图表功能来进行实验数据的计算和分析，直接得出图像，直观地得出结论和重力的计算公式。

    二、实施方法

    1.实验操作

    在教学过程中，先组织学生认真进行实验操作，在弹簧测力计上依次挂上不同数量的钩码测出相应的重力，将重力G的大小和质量m的大小记录在表格中。

    2.制作图表

    教师收集三组学生的实验数据，输入EXCEL的表格中，如图1所示。

    探究重力的大小跟质量关系时，通过EXCEL表将图1中的数据导入散点图，图中就会自动将数据描在坐标系上，如图2所示。

    接下来，我们要添加趋势线，探究重力的大小跟质量的关系。选中散点图，增加趋势线，将截距设置为0，选择显示方程，如图3所示。

    用同样的方法，将三个学生的数据的趋势线和方程都在EXCEL图表中显示出来，如图4所示。

    通过上述的方法，得出来的图像和方程式会随着输入的数据不同而改变，在课堂上，可以让其他学生输入他们的不同的数据，得到属于他们的图像和方程，学生在这个过程中，充分地参与到数据处理和分析中来，提高了学生的学习兴趣和积极性。

    3.引导思考

    学生通过观察EXCEL图表中得出的趋势线，可以直观明确的得出重力与质量是正比例的关系。而且通过方程的显示，可以知道g≈9.8N/kg，直观地得到了重力和质量的定量关系。

    这个时候，教师再将课本中定义的重力和质量的关系讲出来，学生就更容易理解这一规律。同时，教师也可引导学生分析，为什么实验测出来的g和课本上的g的大小有细微的区别，引导学生思考到误差的存在，认识到误差是客观存在不可避免的，然后再引出不同地区g值的不同的现象，使学生更容易理解。

    三、实施效果

    通过上述所利用EXCEL图表功能来处理探究重力的大小跟质量的关系实验数据，经过实际课堂教学实践验证，是具有良好的效果的。不仅可以让学生无需进行计算和描点画图，还能够快速、直观地看到重力和质量的定性关系与定量关系。

    而且这种新式的数据处理方式，可以随着数据的改变和随时改变图像，让每个学生都能够参与到其中，大大提升了学生的学习积极性，吸引学生参与到实验课堂中。

    此外，如果学生的实验数据出现错误，那么在图表中的体现也是非常明显的，引导学生对错误的数据进行分析，寻找出错的原因，加以改正，可以加深学生的理解。

    四、推广应用

    鉴于上述方法的优点，利用EXCEL图表功能处理实验数据的实验教学方式，还可以扩展应用到其他实验中去，如“電流与电压的关系”“电流与电阻的关系”“物体质量与体积的关系”“运动物体路程与时间的关系”等等实验都可以快速地处理数据并得出实验的规律。

    在教学的过程中，我们教师要积极的思考，将新技术应用于课堂教学中，并且将新技术与课堂教学有效的融合，提升课堂效果，提高学生的学习兴趣和积极性，刺激学生以更高的热情去学习物理，并将物理与生活联系起来，深化学生的情感态度价值观。

    参考文献：

    [1]张成军.实验设计与数据处理[M].北京：化学工业出版社，2005：5-10.

    [2]张玮.基于EXCEL图标进行数据分析[J].中小学信息技术教育，2015（11）：91-94.

    [3]赵端旭.初中物理实验集锦[M].北京：电子工业出版社，2017：12.

    [4]方建兴.物理实验[M].苏州：苏州大学出版社，2006：26.

    作者简介：李坤（1990.4），男，汉族，籍贯：广东吴川.本科，中学一级教师，研究方向：教学方法。

    （作者单位：深圳市龙岗区新梓学校，广东 深圳 518116）