關(guān)于利用EXCEL圖表功能處理探究重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系實驗數(shù)據(jù)的研究及推廣應(yīng)用

摘要：本文則是研究利用EXCEL圖表功能處理探究重力大小跟質(zhì)量關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)，直觀地得出重力的大小跟質(zhì)量的定量關(guān)系，加深學(xué)生的直觀感受，強(qiáng)化學(xué)生的實驗過程思維。同時本文也延伸至其他實驗操作數(shù)據(jù)的處理方法，對改進(jìn)實驗教學(xué)方法起到一定的啟發(fā)作用。

關(guān)鍵詞：EXCEL圖表;實驗數(shù)據(jù);推廣應(yīng)用

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2021）06-110

實驗是物理課堂中不可或缺的一環(huán)，是得出物理規(guī)律的重要途徑之一，也是可視化教學(xué)中最有效的方式。通過實驗，學(xué)生可以直觀、形象地得出物理規(guī)律，而不是依靠教師的灌輸知識的方式，導(dǎo)致學(xué)生難以理解相關(guān)的物理規(guī)律。但是在實際的教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)以下問題：學(xué)生的計算水平有限，計算容易出錯;課堂時間緊，教師不愿意去花更多的時間通過畫圖來得出規(guī)律結(jié)論;有些學(xué)校配備有高科技實驗設(shè)備來輔助實驗，但由于成本原因無法大范圍推廣等等不一而足。因此我們課堂教學(xué)中的實驗操作在處理實驗數(shù)據(jù)方面相對而言是比較弱的，導(dǎo)致學(xué)生對物理規(guī)律的理解并不透徹，往往需要死記硬背，影響學(xué)習(xí)效率。本文闡述在“探究重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系”實驗教學(xué)中，借助EXCEL圖表功能，在實驗中處理實驗數(shù)據(jù)同時自動生成圖像，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和圖像歸納出實驗結(jié)論，同時得出重力和質(zhì)量之間的定量關(guān)系，并且嘗試推廣應(yīng)用到其他實驗教學(xué)中，促進(jìn)實驗教學(xué)方法中關(guān)于處理實驗數(shù)據(jù)的改進(jìn)。

一、提出問題

“探究重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系”實驗是人教版物理八年級下冊第七章第3節(jié)的內(nèi)容，是學(xué)生必須掌握的一個實驗。教材中的實驗方法是：用彈簧測力計提起鉤碼，測量鉤碼所受重力大小，逐次增加鉤碼的數(shù)量，測量對應(yīng)的重力大小，并將鉤碼的質(zhì)量和重力大小記錄在表格中。接著在以質(zhì)量為橫坐標(biāo)、重力為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系中描點并連接這些點，觀察坐標(biāo)系中的圖像，思考重力跟質(zhì)量的關(guān)系。

但是這樣學(xué)生只能夠得出重力與質(zhì)量之間的定性關(guān)系，而且由于學(xué)生實驗過程中由于各種原因數(shù)據(jù)并不是理想化的整數(shù)，導(dǎo)致描點時的不準(zhǔn)確，從而有可能得出錯誤的定性關(guān)系，而重力與質(zhì)量的定量關(guān)系從圖像中無法直觀地得出。要得出重力與質(zhì)量之間的定量關(guān)系，學(xué)生需要用得出g=Gm，但一方面由于數(shù)據(jù)的復(fù)雜性、學(xué)生計算能力的限制，導(dǎo)致計算結(jié)果出錯，無法得出正確的重力常數(shù)g。

而如果此時，教師卻說重力與質(zhì)量成正比，g是個常數(shù)取9.8N/kg，這樣的結(jié)論學(xué)生只是被動地記住而已，對其中的過程和方法并沒有得到很好的體驗和認(rèn)識，沒有體會到實驗探究的樂趣。

那么有沒有簡單的方法可以讓學(xué)生不需要復(fù)雜的計算就能夠準(zhǔn)確、快速、直觀地得出重力與質(zhì)量成正比的關(guān)系，且能夠準(zhǔn)確得出g的大小呢？因此我想到了學(xué)生在信息技術(shù)課中學(xué)到的EXCEL圖表功能，利用圖表功能來進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的計算和分析，直接得出圖像，直觀地得出結(jié)論和重力的計算公式。

二、實施方法

1.實驗操作

在教學(xué)過程中，先組織學(xué)生認(rèn)真進(jìn)行實驗操作，在彈簧測力計上依次掛上不同數(shù)量的鉤碼測出相應(yīng)的重力，將重力G的大小和質(zhì)量m的大小記錄在表格中。

2.制作圖表

教師收集三組學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)，輸入EXCEL的表格中，如圖1所示。

探究重力的大小跟質(zhì)量關(guān)系時，通過EXCEL表將圖1中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入散點圖，圖中就會自動將數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)系上，如圖2所示。

接下來，我們要添加趨勢線，探究重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系。選中散點圖，增加趨勢線，將截距設(shè)置為0，選擇顯示方程，如圖3所示。

用同樣的方法，將三個學(xué)生的數(shù)據(jù)的趨勢線和方程都在EXCEL圖表中顯示出來，如圖4所示。

通過上述的方法，得出來的圖像和方程式會隨著輸入的數(shù)據(jù)不同而改變，在課堂上，可以讓其他學(xué)生輸入他們的不同的數(shù)據(jù)，得到屬于他們的圖像和方程，學(xué)生在這個過程中，充分地參與到數(shù)據(jù)處理和分析中來，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

3.引導(dǎo)思考

學(xué)生通過觀察EXCEL圖表中得出的趨勢線，可以直觀明確的得出重力與質(zhì)量是正比例的關(guān)系。而且通過方程的顯示，可以知道g≈9.8N/kg，直觀地得到了重力和質(zhì)量的定量關(guān)系。

這個時候，教師再將課本中定義的重力和質(zhì)量的關(guān)系講出來，學(xué)生就更容易理解這一規(guī)律。同時，教師也可引導(dǎo)學(xué)生分析，為什么實驗測出來的g和課本上的g的大小有細(xì)微的區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生思考到誤差的存在，認(rèn)識到誤差是客觀存在不可避免的，然后再引出不同地區(qū)g值的不同的現(xiàn)象，使學(xué)生更容易理解。

三、實施效果

通過上述所利用EXCEL圖表功能來處理探究重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系實驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過實際課堂教學(xué)實踐驗證，是具有良好的效果的。不僅可以讓學(xué)生無需進(jìn)行計算和描點畫圖，還能夠快速、直觀地看到重力和質(zhì)量的定性關(guān)系與定量關(guān)系。

而且這種新式的數(shù)據(jù)處理方式，可以隨著數(shù)據(jù)的改變和隨時改變圖像，讓每個學(xué)生都能夠參與到其中，大大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，吸引學(xué)生參與到實驗課堂中。

此外，如果學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，那么在圖表中的體現(xiàn)也是非常明顯的，引導(dǎo)學(xué)生對錯誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，尋找出錯的原因，加以改正，可以加深學(xué)生的理解。

四、推廣應(yīng)用

鑒于上述方法的優(yōu)點，利用EXCEL圖表功能處理實驗數(shù)據(jù)的實驗教學(xué)方式，還可以擴(kuò)展應(yīng)用到其他實驗中去，如“電流與電壓的關(guān)系”“電流與電阻的關(guān)系”“物體質(zhì)量與體積的關(guān)系”“運動物體路程與時間的關(guān)系”等等實驗都可以快速地處理數(shù)據(jù)并得出實驗的規(guī)律。

在教學(xué)的過程中，我們教師要積極的思考，將新技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)中，并且將新技術(shù)與課堂教學(xué)有效的融合，提升課堂效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，刺激學(xué)生以更高的熱情去學(xué)習(xí)物理，并將物理與生活聯(lián)系起來，深化學(xué)生的情感態(tài)度價值觀。

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作者簡介：李坤（1990.4），男，漢族，籍貫：廣東吳川.本科，中學(xué)一級教師，研究方向：教學(xué)方法。

（作者單位：深圳市龍崗區(qū)新梓學(xué)校，廣東 深圳 518116）