EXCEL数值模拟法分析解答一类物理问题

    吴春良

    

    

    

    [摘要]对于某些相对复杂的物理表达式，仅通过函数表达式很难判断其物理特征，一般的数学方法或物理方法也很难解决问题，但利用EXCEL的数值分析方法和图像功能。可以直观清楚地知道物理量的极值、变化趋势、拐点以及取值范围等，从这些量化关系能更清楚完善地理解相关问题的物理本质。文章结合一道典型的高考模拟试题进行分析说明。

    [关键词]EXCEL，數值分析，高中物理

    [中图分类号]G633.7[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）11-0048-02

    一、问题的提出

    2019年某大市高三模拟题题意大致如下：如图1所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平，a是一个质量为m的小球（视为质点），a从N点正上方九处由静止释放，从半圆槽N点沿切线进入，沿半圆槽运动到最低点P的过程中，小球a所受重力的瞬时功率如何变化？

    先找一下此题的原型，即小球从N点静止下滑，如图2。常思考如下：由功率公式可知，N点功率为零，P点功率也为零，故小球所受重力的瞬时功率先增大后减小，甚至可用以下方法求得极值位置。

    解析：小球在任一位置C，受力如图3所示，得

    从图4可以看出，随着角度的增大，瞬时功率先增大后减小;同时，如表1所示，由EXCEL数值表不难发现，瞬时功率的最大值出现在70°左右，即从N点开始下滑20°左右，瞬时功率达到最大值。

    三、结束语

    随着课程改革的进一步发展，高中物理教学跟信息技术的整合也越来越密切。在高中物理各类考试中，尤其是高三模拟、高考、物理竞赛、自主招生等选拔性考试中，我们经常会碰到一些复杂的物理表达式。针对这些表达式，如果仅仅通过函数关系或简单的数学方法很难完整地看出其变化趋势，从而对物理量的内涵、规律难以完整清晰地理解。而利用EX-CEL数值分析方法和图像功能，就能解决此类问题。