用EXCEL处理物理实验数据（一），本文主要内容关键词为：物理实验论文,数据论文,EXCEL论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
前言
学生从初中就开始学习处理物理实验数据.直到高中主要都是用手工计算和画图，所接触的现代工具也就是普通的计算器。
当前，教育部提出要将信息技术与学科教育整合。那么，有没有必要让中学生学习用计算机来处理实验？人们对这个问题有不同的看法.有些老师认为没有必要.他们觉得使用计算机就是拿鼠标点几下、结果就出来了，学生不能掌握其物理原理和在纸上作业的技能.也有些老师认为信息技术发展到今天的水平，学生应当尽可能多地使用计算机.要淡化甚至摒弃手工方法.笔者以为上述两种看法都有一定的道理，但都不够全面。
教育实践表明，学生掌握传统的方法是完全必要的，这既是基本功，又是学习用计算机处理的基础.但是在计算机教育已经普及的学校，应当让学生从使用计算器逐步升级到使用计算机.它仍然要求使用者运用正确的物理方法，发挥计算机的快速运算和图形处理功能，为分析物理问题、探索物理规律提供了一种强大的手段.笔者在十年前曾和同事们使用“中华学习机”进行了一些试验，去年北京市又有青年教师作了多个课题的试教，都取得了良好的效果.因此，目前将“计算机处理实验数据”作为信息技术与物理课程整合的研究课题是非常有意义的，必将促进素质教育水平的提高.北京市已经在2002年10月编写了高中物理辅助教材《计算物理基础》，由人民教育出版社出版，并且在四万名高中学生中开始试用.笔者认为，在有条件的初中也可以做一些尝试.
青年教师一般都能熟练地使用计算机进行教学.但是有一部分中年以上的教师可能存在一定的困难.本讲座将以教学中的若干实验为例，通过浅显而又详细的讲解，帮助这些老师一步一步地学会使用通用的软件处理实验数据，然后再去指导学生.
1 关于用计算机处理实验数据
处理实验数据的目的有几方面：一是求出相关的物理量，这是经常用到的，也是学生最熟悉的；二是描述、发现或验证物理规律，这是高中提出的高层次的要求；三是对实验结果的可靠性作出评价。
教学中要注意以下几个方面：
①认真落实手工处理数据的基本技能训练，特别是绘制实验图线和用图线处理数据；
②计算机软件的操作方法要简单，使学生的物理思维居于主导地位而不被冲淡；
③计算机软件要有良好的开放性，使学生能自行安排处理方法，而不是只能依照软件中事先编写的程序进行；
④计算机软件要提供较多的函数类型供拟合用，使学生的想象力得以发挥而不受到阻碍和限制；
⑤发挥计算机软件在数值计算、绘图、图形拟合、寻找函数关系、误差估算等方面的优势，使靠手工时难实现的教学内容变为切实可行；
⑥有些软件在默认状态下不接受有效数字的表述，而必须做人为的干预.因此要加强误差和有效数字理论的教学，由学生确定有效数字，做出正确的记录.
⑦不宜由教师做长篇的讲述，而应在作少量的示范后指导学生自学.要结合具体的实验，由简到繁、循序渐进.
学校和家庭的计算机中都安装有流行的电子表格软件EXCEL.使用它时直接在界面上进行交互性的操作，不需要用语言编程，其功能基本能满足中学处理数据的要求.一些学生在计算机课程中学习过它的制表和简单运算功能，即使没有学过也很容易入门.因此，选用这个软件有利于在教师和学生中推广.
第一讲 初步接触EXCEL
打开计算机后，从“开始”菜单的“程序”中选择“Microsoft Excel”，用鼠标点击它，进入该软件的界面，屏幕的最上方出现菜单和工具栏.
先学习使用它的第一步——记录测量数据，这叫做建立工作表.再学习利用它的函数功能——计算一组数据的算术平均值.然后用它画出最简单的图表——数据点折线图，直观地显示数据的变化.
[例1]记录某一周内每一天的最高气温.画成图表，并且求出它们的平均值.
这个例子适合在初中用.可以先用手工画表格做记录.如表1.
然后学习用EXCEL建立工作表，计算平均温度。可以按照下面的方法操作：
（1）进入EXCEL的界面后，用鼠标点击选定A1单元格，使其成为活动单元格，处于可以输入数据的状态。然后敲击键盘，输入字母D表示日期。
（2）在B1、C1、……H1各单元格中顺序输入数字1、2、……7.
（3）在A2单元格输入字母T表示温度.在B2、C2、……H2各单元格中顺序输入各天的温度值15.0、17.5、……22.0.以上操作完成后，屏幕上的工作表如图1所示.
（4）选定空白的I2为活动单元格.然后点击工具栏中的粘贴函数按钮f[x]，就出现了一个粘贴函数对话框，如图2所示.从对话框的“函数分类”窗口中选择“统计”，从“函数名”窗口中选择“AVERAGE”（求平均值），点击“确定”按钮.
（5）这时又出现一个计算平均值的对话框，如图3所示，要求你选择对哪些数值取平均值.在闪动着光标的写有“Numberl”的窗口中输入“B2：H2”，或者用拖动鼠标的方法选取B2到H2这七个单元格中的数据，（这时会出现流动的虚线框把这七个数据包起来）。再按“确定”钮，则对话框消失，而在I2单元格中就显示出平均值“17.78571”.小数位数这么多是因为计算机的计算精度很高。
接下来是画温度变化的图线。传统的方法是用手工在坐标纸上绘制，下面介绍用EXCEL的方法.
（1）点击界面上工具栏中的“图表向导”按钮，则出现图4所示的图表类型对话框.在“图表类型”窗口中选择第五种，即“XY散点图”，在“子图表类型”中选择左下角的“折线散点图”.点击“下一步”按钮.
（2）这时出现了图表源数据对话框.在“数据区域”窗口中输入“B1：H2”，在“系列产生在”标题后面的两个选项中，用鼠标选择“行”，就出现了图5所示的状态，可以预览到图线的形状.点击“下一步”按钮.
（3）这时出现了图表选项对话框，它有五个选项卡。在“标题”卡的“图表标题”窗口中输入“一周内最高气温的变化”，在“X轴”窗口中输入“日期”，在“Y轴”窗口中输入“温度”，就出现了图6所示的状态，也可以预览.点击“完成”按钮.
（4）于是得到了图7所示的图线.
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