中学物理利用计算机拟合实验图像

陈胜利

（庆城县陇东中学 甘肃 庆阳 7451 00 ）

物理实验中常用作图法处理实验数据，其优点是直观、形象，便于比较、研究实验结果．但由于一切测量都有误差，用作图法求解的参数也必然有误差．学生只根据散点图作直线或曲线，就不可避免地引起主观误差，同一组实验数据不同学生处理，结果相差很大．教师在教学过程中，也缺乏准确的标准和依据，教学中不好把握．如果利用计算机不仅可以提高实验效率，而且可以减小作图所带来的误差，提高实验的精确度．但专业数据处理软件复杂，不易掌握，中学物理实验数据常用Excel自带数据库中的线性拟合工具对此类数据进行处理．下面以电学实验中三种典型的伏安特性曲线为例，教给学生初步运用Excel软件处理物理实验数据的方法．

1 固定电阻伏安特性曲线拟合

在测定金属丝的电阻率实验中，测量金属丝电阻数据如表1．

表1 测量金属丝电阻的数据表

启动Excel，输入数据后选取数据，点插入图表，在标准类型中选X Y散点图，在子图表类型中选择平滑线散点图，如图1．

图1

右键点击曲线后，弹出添加趋势线对话框，在趋势预测／回归分析类型中选线性，调整坐标轴格式，得到固定电阻的伏安特性曲线如图2所示．对图2研究，使学生体会多次测量求平均值的方法可以减少误差，利用I－U图像求导体的电阻的方法．

图2

2 测电源电动势和内阻实验中的线性拟合

在用伏安法测定电池电动势和内阻的实验中，记录的数据如表2．

表2 测电动势和内阻的数据表

启动Excel，输入数据后选取数据如图3所示，插入图表，在标准类型选择X Y散点图，子图表类型选择平滑线散点图．

图3

右键点击曲线，添加趋势线，类型选择线性，在趋势线格式选项中，有趋势预测前推0．1，再后推0．12 ，如图4所示，得到电源的伏安特性曲线如图5．

图4

图5

利用图像可以求电动势和内阻，体会物理数据的处理方法．作出此图困难在于画与坐标轴的交点，可以利用选项中的前推和倒推．

3 测小灯泡伏安特性曲线的非线性拟合

小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大，某同学为研究这一现象，用伏安法测量得到如表3的数据．

表3 测量小灯泡灯丝电阻的电压、电流表

启动Excel，输入数据后选取数据如图6所示，插入图表，在标准类型选择X Y散点图，子图表类型选择平滑线散点图．

图6

图7

点击确定后，就得到了小灯泡的伏安特性曲线如图7所示，由图像可以体会小灯泡的电阻随温度升高而增大，利用图像可以求出小灯泡在不同电压电流下的电阻．

利用计算机拟合物理实验数据，对比明显，效果良好，既可以让学生学到物理知识，也为学生提供了广阔的学习途径，值得在教学中不断挖掘和开发．