信息化技术在物理实验数据处理中的应用

2021-04-04王金业

信息记录材料 2021年3期

王金业

（佳木斯大学黑龙江佳木斯 154007）

1 引言

数据处理是物理实验的一个重要部分，只有对实验数据进行合理有效的加工处理，才能找到各种事物的内在规律，与传统的实验方法相比，借助于信息化技术处理数据有很多优点，如速度快、精密强、直观性强、可减少繁琐的计算，同时便于分析数据的变化趋势及规律[1]。对物理实验中观察、测量到的数据进行大量的数学计算。传统上，物理实验数据的收集与处理都是靠人工完成的，不仅效率低下，而且容易产生错误。因此，对物理实验数据处理方式进行改革势在必行，信息化技术的应用有效解决了数据处理面临的困难，尤其在近代异常复杂的物理实验数据处理中更能凸显信息化技术的优势。

2 传统物理实验数据处理方式

2.1 图解法

图解法是物理实验数据处理中常见的一种方法，也是非常重要的一种处理方法。所谓的图解法就是利用绘图的方式，表达一个仅含有两个存在线性关系的变量之间具体关系的方法，在图纸上将实验得到的数据标记出来，然后把所有点连起来形成一条曲线或直线，从而更加清晰地表达变量间的关系，寻找规律。信息化技术有利于将抽象的问题转变为具体问题，将复杂问题转变为简单问题，还有利于得出实验结论、分析函数关系。

2.2 最小二乘法

最小二乘法（最小平方法）是一种利用最小化误差的平方和来计算及寻找最佳函数配比的一种数学技术。在物理实验中，要想获得两个变量之间的函数关系，可以利用最小二乘法计算未知数据，同时最小二乘法得出的数据与实际数据间误差平方和最小。在物理实验数据处理中，人们可以利用最小二乘法计算最佳实验曲线、表达最大熵或最小能量等。

2.3 列表法

列表法是一种应用广泛的数据处理方法。所谓列表法就是指将相关数据按照某种特定的规则，利用表格进行分析的方法。列表法在解决实际问题时要求较少、应用过程简单易懂，有很大的应用空间。但是，在物理实验数据处理中列表法通常用来处理存在一定联系的数据，多数情况下用来寻找、显示数据变量的规律，应用范围有一定局限。

3 信息化技术在物理实验数据处理中应用的优势

3.1 信息化技术提高了物理实验数据处理的信息化程度与效率

用软件进行数据处理打开了理论分析、实验操作与信息时代的接口，开启了数据思维和数据分析的新里程[2]。在物理实验数据处理中应用信息化技术改变了传统依靠人工处理数据的局面，顺应时代发展趋势，提高了物理实验的信息化水平。另一方面，先进信息化技术的应用极大地提高了实验数据处理的速度与正确率，避免了因人工失误导致的计算错误，物理实验效率更高，促进了物理实验快速发展。

3.2 信息化技术促进物理实验改革，提高实验效果

随着信息化技术在物理实验数据处理中的应用，一些先进的信息化设备逐渐应用到物理实验当中，不仅可以取代一些传统的老旧仪器，实现对物理实验数据的自动收集、整理，提高物理实验数据的准确度，而且还可以改良物理实验设备，从而推动物理实验方法的改进。另一方面，由于信息化设备及技术的应用，提高了物理实验的精度，实验结果更加准确，数据收集与处理更加智能化，减少了人工误差的影响。

4 信息化技术在物理实验数据处理中的具体应用

4.1 在物理实验数据处理系统中应用信息化设备

信息化技术的应用既包括物理实验后对数据的处理，也包括实验过程中对实验数据的采集、保存，主要可以分为数据收集、数据传输、数据处理三个阶段。首先人们要在物理实验系统中整合数字化信息系统，替换或加装数据采集设备、软件等，在物理实验过程中及时采集相应数据；其次，通过数据传输装置将采集到的物理实验数据实时上传到电脑等终端设备；最后，利用专业数据处理软件等各种信息化技术对物理实验数据进行分析处理。

4.2 Excel在物理实验数据处理中的应用

Excel是人们最为常用的一种应用软件，大部分人都可以熟练使用Excel软件，Excel软件处理物理实验数据具有很多优势。首先，Excel具有较强的数据处理能力，可以利用列表法对物理实验数据进行分析；其次，可以利用Excel软件绘制趋势图、折线图等各种常见图表，分析物理实验数据；最后，可以利用宏进行数据处理。Excel中的“宏”是一段VBA程序，用来实现Excel表的各种自动操作[3]。

4.3 SPSS等专业数据处理软件在物理实验数据处理中的应用

SPSS是世界上最早的专业数据统计分析软件，应用范围十分广泛。SPSS软件能够实现对复杂物理实验数据的处理。首先，SPSS软件功能全面，包括收集、整理、分析等多种功能；其次，操作简便，有一定信息化基础的人便可以使用该软件进行数据处理工作；最后，人们能够利用该软件进行均值比较、聚类分析、回归分析等多种方式的分析研究。