大学物理实验数据处理基本方法

《大学物理实验数据处理基本方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、实验数据处理基本方法实验必须采集大鲎数据，数裾处理是指从获得数裾开始到得出最后结论的整个加工过程，它包拈数据记录、整理、计算与分析等，从而寻找出测量对象的内在规律，正确地给出实验结果。因此，数据处理是实验工作不nr缺少的一部分。数据处理涉及的内容很多，这里只介绍常用的叫种方法。1列表法对一个物理量进行多次测童，或苕测量儿个量之间的函数关系，往往借助于列表法把实验数据列成表格。其优点足，使人景数据表达淸晰醒0，条理化，易于检查数据和发现问题，避免差错，M时有助于反映出物理量之间的对应关系。所以，设计一个简明醒R、合理美观的数据表

2、格，是每一个同学都要掌握的基本技能。列表没奋统一的格式，似所设计的表格要能充分反映上述优点，应注意以下儿点：1.各栏目均应注明所记录的物理撒的名称（符号）和单位；2.朽R的顺序应充分注意数据间的联系和计算顺序，力求简明、齐全、有条理；3.表屮的原始测量数据应正确反映有效数字，数据不应随便涂改，确实要修改数据吋，应将原来数裾M条杠以备随时杏验；4.对于函数关系的数据表格，应按自变呈由小到大或由大到小的顺序排列，以便于判断和处理。2图解法图线能够明显地表示出实验数据I川的关系，卯且通过它可以找出两个景之阅的数学关系，W此图解法是实

3、验数据处理的重要方法之•一。图解法处理数据，首先要凼出合乎规范的图线，艽要点如下：1.选择图纸作图纸杏过角坐标纸（即毫米方格纸）、对数坐标纸和极坐标纸等，根据作图需要选择。在物理实验中比较常川的足毫米方格纸，其规格多为17x25cm。2.曲线改直由于直线最易描绘，且直线方程的两个参数（斜率和截距）也较易算得。所以对丁两个变g之间的函数关系是非线性的情形，在用图解法时应尽可能通过变跫代换将非线性的函数曲线转变为线性函数的直线。下面为儿种常川的变换方法。（1）XV=C（C为常数）。令2=丄，则＞=（?2，即＞，与Z为线性关系。⑵X

4、=（C为常数）。令Z=X2，则y=-!^2，即7与2为线性关系。（3）y=axb（6/和为常数）。等式两边取对数得，lgy=lg6f+/?lgx。于是，lgy与lgx为线性关系，为斜率，lg^z为截距。=和6为常数）。等式两边取自然对数得，lny=lii6Z+fex。于是,lny与JC为线性关系，6为斜率，Ina为截距。1.确定坐标比例与标度合理选择坐标比例是作图法的关键所在。作图时通常以自变暈作横少标（x轴），因变暈作纵少标（＞，轴）。华标轴确定后，川粗实线在啤鉍纸上描出华标轴，并注明坐标轴所代表物理量的符号和单位。叱标比例

5、是指來标轴上单位长度（通常为lcin）所代表的物理M大小。叱标比例的选取应注意以下儿点：（1）原则上做到数据中的可靠数字在图上应是可靠的，即坐标轴上的最小分度（1mm）对应于实验数据的敁沿一位准确数字。坐标比例选得过大会损害数据的准确度。（2）叱标比例的选取应以便于读数为原则，常用的比例为“1:1”、“1:2”、“1:5”（包拈“1:0.1”、“1:10”…），即每厘米代表“1、2、5”倍率肀位的物理景。切勿采川复杂的比例关系，如“1:3”、“1:7”、“1:9”等。这样不但不易绘阁，而且读数困难。少标比例确定后，应对來标轴进

6、行标度，即在平标轴上均匀地（一般毎隔2cm）标出所代表物理量的整齐数仉，标记所川的奋效数字位数应与实验数据的奋效数字位数相同。标度不一定从零开始，一般用小于实验数据最小值的某一数作为坐标轴的起始点，用人于实验数裾最大值的某一数作为终点，这样阁纸可以被充分利用。2.数据点的标出实验数据点在图纸上川“+”符号标出，符号的交义点正是数据点的位置。若在同一张图上作几条实验曲线，各条曲线的实验数据点应该用不同符号（如X、O等）标出，以示区别。3.曲线的描绘由实验数据点描绘出平消的实验曲线，连线耍用透明直尺或三角板、曲线板等拟合。根据随机

7、误差理论，实验数据灰均匀分布在曲线两侧，与曲线的距离尽可能小。个别偏离曲线较远的点，应检查标点是否错误，若无误表明该点可能是错误数据，在连线吋不T考虑。对于仪器仪表的校准曲线和定标曲线，连接时应将相邻的两点连成直线，整个曲线呈折线形状。4.注解与说明在图纸上要写明图线的名称、坐标比例及必要的说明（主要指实验条件），并在恰当地方注明作者姓名、U期等。5.直线图解法求待定常数直线图解法首先是求岀斜率和截距，进而得出完整的线性方程。其步骤如下：（1）选点。在直线上靠近实验数据两端点内侧取两点AU,，＞，,）、B（x2，y2）,并用不

8、同于实验数据的符号标明，在符号旁边注明M:华标值（注意有效数字）。若选取的两点距离较近，计算斜率时会减少有效数字的位数。这两点既不能在实验数据范M以外取点，因为它已无实验根据，也不能直接使用原始测量数据点计算斜率。（2）求斜率。设直线方程为＞，=6/+知，则斜率为（1-5-1