利用EXCEL模擬示波器實現(xiàn)同向簡諧波的疊加

羅利霞　計晶晶　劉燕茹　周澐

摘 要：簡諧波疊加演示是重要的物理實驗之一。文中利用Excel函數(shù)、圖表等功能，制作模擬示波器，實現(xiàn)了簡諧波的疊加過程演示。

關(guān)鍵詞：簡諧波 EXCEL 示波器

中圖分類號：O422 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（b）-0255-02

簡諧波疊加的演示是重要的物理學(xué)實驗之一，其演示一般通過示波器完成[1]。利用示波器觀察簡諧波疊加時，其圖形穩(wěn)定性差，調(diào)整難度大，學(xué)生精力主要集中在了復(fù)雜的儀器調(diào)整上，而并不是對波疊加原理的理解，且示波器一般僅能演示兩列波的疊加。針對以上不足，本文提出了用Excel中的函數(shù)、圖表和VBA編程來演示簡諧振動的疊加。動態(tài)、連續(xù)、多畫面顯示的圖形效果，不但加深了學(xué)生對簡諧波疊加的理解，還可有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 簡諧波疊加原理

波的疊加原理是不僅是以波的獨立傳播原理為基礎(chǔ)的，而且以振動的疊加原理為基礎(chǔ)的，其實質(zhì)上就是振動的疊加。簡諧波是最簡單最基本的波形，任何一個實際的波都可以看成是由若干個簡諧波疊加的結(jié)果[2]。在實際應(yīng)用過程中，經(jīng)常會涉及到簡諧波的疊加，如三相交流電的電壓波形疊加。以下為同向簡諧波的疊加原理。

2 Excel的模擬實現(xiàn)

2.1 t最小刻度刻度的選擇

2.2 波形控制表的建立

2.3 波形疊加基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表的建立

2.4 波形參數(shù)的連續(xù)調(diào)整

下圖表格中單元格B6、C6、D6分別表示振幅、頻率、初相的調(diào)整幅度；單元格A7表示調(diào)整方式，可以在“加”與“乘”之間切換；單元格A8表示處于調(diào)整狀態(tài)的波的名稱；單元格B9表示模擬示波器顯示的波的周期數(shù)；其余三按鈕用來調(diào)整振幅、頻率、初相。

2.5 VBA編程

（1）顯示周期調(diào)整

（3）頻率、初相調(diào)整

頻率、初相調(diào)整的的編程方法與振幅調(diào)整相似，只是引用的單元格不同。

2.6 波形的顯示

利用Excel中的圖表功能，插入折線圖，選擇t列數(shù)據(jù)為折線圖的x坐標軸，y合、y1、y2、y3列數(shù)據(jù)為折線圖的y值系列。

通過直接在波形參數(shù)表中輸入數(shù)據(jù)，或點擊三個調(diào)整按鈕使波形參數(shù)實時變化。波形參數(shù)變化后波形疊加基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表實時變化，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表發(fā)生變化后，以該表為數(shù)據(jù)源的折線圖就會實時變化，從而直觀明了的演示出波的疊加過程。

5 結(jié)語

（1）利用Excel模擬示波器能夠更加生動的演示波的疊加。通過調(diào)整按鈕動態(tài)改變各列波的波形控制參數(shù)時，能實現(xiàn)疊加過程的動態(tài)顯示。

（2）利用常用的辦公軟件Excel模擬示波器用于課堂教學(xué)時不但能激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能加深學(xué)生對簡諧波疊加原理的理解。

參考文獻

[1] 孟祥省，李冬梅.大學(xué)普通物理實驗[M].山東：山東大學(xué)出版社，2004：150-155.

[2] 王亞平.醫(yī)用物理學(xué)[M].北京：人民軍醫(yī)出版社，2013：46-51.endprint

摘 要：簡諧波疊加演示是重要的物理實驗之一。文中利用Excel函數(shù)、圖表等功能，制作模擬示波器，實現(xiàn)了簡諧波的疊加過程演示。

關(guān)鍵詞：簡諧波 EXCEL 示波器

中圖分類號：O422 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（b）-0255-02

簡諧波疊加的演示是重要的物理學(xué)實驗之一，其演示一般通過示波器完成[1]。利用示波器觀察簡諧波疊加時，其圖形穩(wěn)定性差，調(diào)整難度大，學(xué)生精力主要集中在了復(fù)雜的儀器調(diào)整上，而并不是對波疊加原理的理解，且示波器一般僅能演示兩列波的疊加。針對以上不足，本文提出了用Excel中的函數(shù)、圖表和VBA編程來演示簡諧振動的疊加。動態(tài)、連續(xù)、多畫面顯示的圖形效果，不但加深了學(xué)生對簡諧波疊加的理解，還可有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 簡諧波疊加原理

波的疊加原理是不僅是以波的獨立傳播原理為基礎(chǔ)的，而且以振動的疊加原理為基礎(chǔ)的，其實質(zhì)上就是振動的疊加。簡諧波是最簡單最基本的波形，任何一個實際的波都可以看成是由若干個簡諧波疊加的結(jié)果[2]。在實際應(yīng)用過程中，經(jīng)常會涉及到簡諧波的疊加，如三相交流電的電壓波形疊加。以下為同向簡諧波的疊加原理。

2 Excel的模擬實現(xiàn)

2.1 t最小刻度刻度的選擇

2.2 波形控制表的建立

2.3 波形疊加基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表的建立

2.4 波形參數(shù)的連續(xù)調(diào)整

下圖表格中單元格B6、C6、D6分別表示振幅、頻率、初相的調(diào)整幅度；單元格A7表示調(diào)整方式，可以在“加”與“乘”之間切換；單元格A8表示處于調(diào)整狀態(tài)的波的名稱；單元格B9表示模擬示波器顯示的波的周期數(shù)；其余三按鈕用來調(diào)整振幅、頻率、初相。

2.5 VBA編程

（1）顯示周期調(diào)整

（3）頻率、初相調(diào)整

頻率、初相調(diào)整的的編程方法與振幅調(diào)整相似，只是引用的單元格不同。

2.6 波形的顯示

利用Excel中的圖表功能，插入折線圖，選擇t列數(shù)據(jù)為折線圖的x坐標軸，y合、y1、y2、y3列數(shù)據(jù)為折線圖的y值系列。

通過直接在波形參數(shù)表中輸入數(shù)據(jù)，或點擊三個調(diào)整按鈕使波形參數(shù)實時變化。波形參數(shù)變化后波形疊加基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表實時變化，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表發(fā)生變化后，以該表為數(shù)據(jù)源的折線圖就會實時變化，從而直觀明了的演示出波的疊加過程。

5 結(jié)語

（1）利用Excel模擬示波器能夠更加生動的演示波的疊加。通過調(diào)整按鈕動態(tài)改變各列波的波形控制參數(shù)時，能實現(xiàn)疊加過程的動態(tài)顯示。

（2）利用常用的辦公軟件Excel模擬示波器用于課堂教學(xué)時不但能激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能加深學(xué)生對簡諧波疊加原理的理解。

參考文獻

[1] 孟祥省，李冬梅.大學(xué)普通物理實驗[M].山東：山東大學(xué)出版社，2004：150-155.

[2] 王亞平.醫(yī)用物理學(xué)[M].北京：人民軍醫(yī)出版社，2013：46-51.endprint

摘 要：簡諧波疊加演示是重要的物理實驗之一。文中利用Excel函數(shù)、圖表等功能，制作模擬示波器，實現(xiàn)了簡諧波的疊加過程演示。

關(guān)鍵詞：簡諧波 EXCEL 示波器

中圖分類號：O422 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（b）-0255-02

簡諧波疊加的演示是重要的物理學(xué)實驗之一，其演示一般通過示波器完成[1]。利用示波器觀察簡諧波疊加時，其圖形穩(wěn)定性差，調(diào)整難度大，學(xué)生精力主要集中在了復(fù)雜的儀器調(diào)整上，而并不是對波疊加原理的理解，且示波器一般僅能演示兩列波的疊加。針對以上不足，本文提出了用Excel中的函數(shù)、圖表和VBA編程來演示簡諧振動的疊加。動態(tài)、連續(xù)、多畫面顯示的圖形效果，不但加深了學(xué)生對簡諧波疊加的理解，還可有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 簡諧波疊加原理

波的疊加原理是不僅是以波的獨立傳播原理為基礎(chǔ)的，而且以振動的疊加原理為基礎(chǔ)的，其實質(zhì)上就是振動的疊加。簡諧波是最簡單最基本的波形，任何一個實際的波都可以看成是由若干個簡諧波疊加的結(jié)果[2]。在實際應(yīng)用過程中，經(jīng)常會涉及到簡諧波的疊加，如三相交流電的電壓波形疊加。以下為同向簡諧波的疊加原理。

2 Excel的模擬實現(xiàn)

2.1 t最小刻度刻度的選擇

2.2 波形控制表的建立

2.3 波形疊加基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表的建立

2.4 波形參數(shù)的連續(xù)調(diào)整

下圖表格中單元格B6、C6、D6分別表示振幅、頻率、初相的調(diào)整幅度；單元格A7表示調(diào)整方式，可以在“加”與“乘”之間切換；單元格A8表示處于調(diào)整狀態(tài)的波的名稱；單元格B9表示模擬示波器顯示的波的周期數(shù)；其余三按鈕用來調(diào)整振幅、頻率、初相。

2.5 VBA編程

（1）顯示周期調(diào)整

（3）頻率、初相調(diào)整

頻率、初相調(diào)整的的編程方法與振幅調(diào)整相似，只是引用的單元格不同。

2.6 波形的顯示

利用Excel中的圖表功能，插入折線圖，選擇t列數(shù)據(jù)為折線圖的x坐標軸，y合、y1、y2、y3列數(shù)據(jù)為折線圖的y值系列。

通過直接在波形參數(shù)表中輸入數(shù)據(jù)，或點擊三個調(diào)整按鈕使波形參數(shù)實時變化。波形參數(shù)變化后波形疊加基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表實時變化，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表發(fā)生變化后，以該表為數(shù)據(jù)源的折線圖就會實時變化，從而直觀明了的演示出波的疊加過程。

5 結(jié)語

（1）利用Excel模擬示波器能夠更加生動的演示波的疊加。通過調(diào)整按鈕動態(tài)改變各列波的波形控制參數(shù)時，能實現(xiàn)疊加過程的動態(tài)顯示。

（2）利用常用的辦公軟件Excel模擬示波器用于課堂教學(xué)時不但能激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能加深學(xué)生對簡諧波疊加原理的理解。

參考文獻

[1] 孟祥省，李冬梅.大學(xué)普通物理實驗[M].山東：山東大學(xué)出版社，2004：150-155.

[2] 王亞平.醫(yī)用物理學(xué)[M].北京：人民軍醫(yī)出版社，2013：46-51.endprint