用计算机处理中学物理实验数据

用计算机处理中学物理实验数据内容摘要：

1 6 1 .8 1 6 1 .8t d t d或 写 成 (d)由此可知 推出 21t d 我们可以得出结论：对于容器中深度为 h0 的水来说，从容器中排尽水所需的时间 t 与孔的直径 d平方成反比，或说与孔的直径 d平方的倒数成正 比。 9 图 8  验证假设③21dt 我们 只需再 验证假设 ③21dt， 图 9 10 图 10 单击菜单项：表格 /列计算 /幂 （如图 9） ，即弹出《行列计算》选 项卡 （如图 10）。 单击“列 （幂运算） ” 选项卡页 ，填充 “ 计算列索引 ” 和 “新建 列名 称” ，“ 幂指数 ” 输入 “ 2”。 单击“确定”，表格中添加了“ 1/d178。 ” 列 （如图 11）。 图 11 单击菜单项： / y kx b图 像 直 线 拟 合 / （如图 12），则弹出《创建坐标系对话框》（如图13）。 图 12 11 图 13 单击复选框，激活文本框。 将“横坐标数据列索引”改为“ 7”，“图像标题”改为“ t1/d178。 拟合图像”。 单击“确定”便可生成21dt图像 （如图 14）。 图 14 图像信息的结论：对于容器中深度为 h0的水来说，从容器中排尽水所需的时间 t与孔的直径 d的平方的倒数 成 正 比。 这表明， 从容器中排尽水所需的时间 与孔的横截面积有关。 图像信息中的 （相关系数） 表示两变量之间 的函数关系与线性的符合程度，  1,1r ，绝对值越接近于 1， t和 1/d178。 的线性关系越好；如果 接近于 0，可以认为 t和 1/d178。 之间不存在线性关系。 物理实验中 r绝对值如能达到 (3个 9以上 )就表示实验数据线性良好。 12 我们 也 可 以画 出 td178。 的拟合图像， 应是反比例曲线 （如图 15）。 图 15 在上面的讨论中，我们采用的只是 d与 t0一 组数据； 可用同样方法作 出 d与 t tt t4各组数据的关系图像，均可得出相同结论。 显然，实验数据的处理过程，是对数据观察思考、猜想假设和分析推理的过程。 实验 数据处理的结论，定量的揭示了 “ 容器排 尽 水 ” 这种物理现象的规律性。 这 不仅可使学生更深刻地认识这种物理现象，而且可以促进学生科学探索能力和实验能力的发展。 实验数据处理结论 还可以为 今后 理论 学习 提供坚实的实验基础。 理论 证明 ， 从 圆柱形容器 中排尽水所需的时间 20 222002122 2 Dt h kddgDhkggDdh式 中其 中 为 重 力 加 速 度 ， 为 流 水 系 数 ， 为 圆 柱 形 容 器 的 直 径 ，为 排 水 孔 直 径 ， 为 原 来 装 水 的 深 度 这表明， 最佳经验公式 与 理论 推导 公式 相互支持， 统一 佐证。 用计算机处理实验数据还扩展了利用数学知识处理物理问题的空间。 手工描绘数据点曲线时，确定曲线对应的曲线方程比较困难。 因而，教学中总是引导学生探索数据变量间是否存在 直线 关系。 虽然“化曲为直”仍是常用数学方法，但 我们可利用计算机 在高中数学知识范围内 来确定拟和曲线的方程。 本例中，我们首先用幂函数 来探索 t与 d的函数关系， 使 由分析 t、 d关系到分析 t、 1/d 关系再到 分析 1/d178。 关系的 一般 思路 得到扩展。 这将激发学生采用数学知识研究物理问题的兴趣，促进其利用数学知识解决物理问题能力的发展。 同时，还可优化和精简大户 数 据处理过程。 13 【实例二】 研究电源的输出功率与电源效率实验 《研究电源的输出功率与电源效率实验》内容参见 附录 B。 【实验数据 记录 】 电源电动势 E=12伏 ，电源 等效 内电阻 r=20Ω R（欧） I（安） U（伏） P（瓦） P0（瓦） η 1 3 2 8 3 12 4 15 5 20 6 25 7 30 8 35 9 40 10 50 11 60 12 80 【数据处理】  利用自定义 表格录入 我们采用自定义数据表格方法来处理实验数据。 独立思考数据处 理的 程序 ，自己动手设计 数据 表格 ，更有利于发展学生分析处理实验数据的能力。 为减少用计算机设计表格的困难，本软件限定 只 设计单表。 启动本软件，单击菜单项：文件 /数据录入 /自定义 （如图 16）。 图 16 14  生成空表 弹出“自定义表格”对话框 （如图 17）。 思考并确定表格的数据列，按要求输入对话框。 数据列要反映实验次数（如对话框中的“ ID”）；要包括各直接测量量名称及单位；间接测量量 可暂不列入，创建表格后依据需要再添加。 表的行数可以选定，亦可选缺省，数据输入时会自动添加。 图 17 单击“自定义表格”对话框 “确定”按钮，表格创建完成。 表格是空表 （如图 18）。  如实输入实验数据 如图 19。 输入有误可以修正，但属粗大实验误差数据，应重新实验。 核查 数据输入无误，可 单击菜单项“文件 /表格另存为 XML文件 ”，保 存为 XML文件，以备重复使用。 图 18 15 图 19  添加所需的计算列 依据计算公式 EIP0 ，添加电源总功率 0P (w)列。 单击菜单项：表格 /行 计算 / （如图 20）。 图 20 弹出“行列计算”选项卡（如图 21）。 16 图 21 选中“行”选项卡页（缺省）， 输入 E(v)列索引“ 1”、 I(。