大学物理实验数据精确度快速评估法

许江荣

（淮南师范学院计算机学院，安徽淮南232038）

大学物理实验数据精确度快速评估法

许江荣

（淮南师范学院计算机学院，安徽淮南232038）

大学物理实验数据的处理是个繁杂过程，利用Excel应用软件对实验数据的精确度进行快速且有效评估不仅可行而且很有意义。

Excel软件；实验数据；精确度；评估

大学物理实验为理工科学生必修的一门基础课程，学生在参加“三基”训练的同时可培养理论联系实际、实事求是的科学态度和严肃认真、积极进取的探索精神，可提高科学实验、分析与研究的能力。大学物理实验作为一门课程，也具备一般课堂所具有的要素，应对实验数据进行处理分析，但有时候由于实验数据繁多，需要学生将大量的精力用来进行数据分析、处理，容易使学生忽视物理实验本身的意义；①孔祥锟，王嘉宇：《巧用Excel处理普通物理实验数据》，《电脑知识与技术：学术交流》2016年第11期，第116-117页。物理实验数据处理的常用方法有列表、作图、图解和逐差法，②刘培姣：《物理实验数据处理的常用办法》，《大学物理实验》2007年第2期，第70-73页。故而，要求学生找出一种更为直接、客观、有效的方法，对实验教学效果进行检验，即对数据的精确度进行评估，从而进一步分析误差产生的原因，采取积极处置方法，提高实验效果。

以“弦振动的研究”为例，实验采用弦线上驻波实验仪（FD-SWF-Ⅱ），实验内容为研究横波的波长与弦线中的张力的关系。

通过科学的调节方法可快捷形成驻波。由弦振动规律，得

式中表示，以一定频率γ振动的弦，其波长λ将因张力FT或线密度ρ的变化而变化的规律。

将上式两侧取对数，得

即1nλ与1nFT间是线性关系。

下面通过实验来验证2式的成立。

经实验测得数据见表1。

表1 “弦振动的研究”原始数据表m0=41.23g

实验数据进行基本处理：

表2 “弦振动的研究”实验数据表

Excel是常用的应用软件，具有强大的数据处理、分析、统计功能，函数功能丰富，图表种类繁多，使用简捷方便，利用它可以对数据精确度进行快速评估。

一、利用Excel统计函数公式求出y=a+bx关系中的a、b、r

程序中的intercept、slope、correl函数可直接求得a、b、r。

1.建立excel空工作簿，将实验的原始数据输入工作表Sheet1。

2.利用excel表上的“插入”将函数引入，将数据占格址起点至终点用冒号代入，两组数据用逗号断开，回车。

3.用计算机Excel程序中的intercept、slope、correl函数可直接求得a、b、r。

数据处理后得：

两量之间的相关系数r=0.9995

线性回归直线的斜率b=0.5177

y轴的截距a=1.9423

斜率测得值与理论值的百分差为3.55%。

说明lnλ与lnFT呈线性关系，而且精确度较高。

二、利用Excel拟合曲线

1.建立excel空工作簿，将实验的原始数据输入工作表Sheet1。

2.将两组数据选中，Y轴为右，X轴为左。

3.点击“插入”栏中的“图表”，选中“XY散点图”中的“无数据散点折线图”，进入“下一步”至完成。

4.用右键选中已形成的曲线，选中菜单中的“添加趋势线”，选中“类型”中的“线性”和“选项”中的“显示公式”和“显示R平方值”，形成趋势图。

5.用右键点击趋势线，选中“图表选项”中的“标题”进行描述。

数据处理后得：

图1 1nλ-1nFT图

从图例中可得出：

两量之间的相关系数r=0.9995

线性回归直线的斜率b=0.5177

y轴的截距a=1.9423

说明lnλ与lnFT呈线性关系。实验精确度较高，而且直观。

利用Excel应用软件对实验数据的精确度进行评估，不仅有效而且快捷，学生节省了大量运算的时间，可将此时间用于实验的进一步分析和处理,学生在有限的课堂时间里可适度提高实验能力。

利用Excel应用软件对实验数据的精确度进行评估，尤其是利用Excel拟合曲线，是检验学生实验效果的有效形式，也是教师评价学生实验能力的一个较好的辅助手段，建立模板文件，可成为检验全体实验同学实验数据精确度的快捷平台。Excel表格另存为模板文件，只要修改Excel表格中测量数据记录（红色区域内的实验数据），实验拟合图形和数据处理结果表达式便立即产生，马上可以看出实验数据是否有错误，如果有错误，只需删除后再填写重新测量的数据，无需做其它改动，Excel就会重新计算。Excel工作表可以重复使用，在教师检查实验数据是否合理、数据处理结果是否正确时，是非常方便实用的。

利用Excel软件处理大学物理实验数据，可以减少枯燥的数据计算，有效避免计算过程中的错误；曲线拟合简单而又快捷，并避免了手工作图的人为误差，还可以显示出数据的变化趋势，从而快速而客观地获得实验结果①龙卧云，李晶：《巧用Excel处理大学物理实验数据》，《大学物理实验》2012年第6期，第107-109页。，有利于快捷分析实验，剔除不当数据，更重要是增强了学生自主完成实验的自觉性，有效地提高了实验教学质量。

Rapid assessment of university physics experiment data

XU Jiangrong

Data processing of university physics experiment is a complicated process.Using the Excel application software for the accuracy of experimental data for rapid and effective assessment is not only feasible,but also significant.

Excel software;experimental data;precision;evaluation

G642.0

A

1009-9530（2017）05-0094-02

2017-08-10

许江荣（1962-），男，淮南师范学院计算机学院高级实验师，研究方向：大学物理实验研究。

（责任编辑：孙妍姑）