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1、利用MATLAB辅助处理惯性秤实验数据摘要：MATLAB是一个功能强大的数值计算和图形处理软件，能有效帮助我们利用计算机求解常见的科学计算问题。本文先对MATLAB软件进行简单介绍，继而就普通物理实验之惯性秤实验，用绘图以及曲线拟合两种方法对实验数据进行处理，再将结果与实际值比较得出结论。并以此说明MATLAB软件在处理普通物理实验数据时，比传统方法优越，应在物理专业学生中进行推广。关键词：MATLAB；惯性秤实验；数据处理1MATLAB软件介绍与其在物理实验中的运用1.1普通物理实验的数据处理与MATLAB语言结合普通物理实验课
2、的目标为：（1）学习基本实验方法和操作技能，在观察、测量与分析中，加深对物理学的认识；（2）学习实验的物理思想，为用实验方法探索问题有一定的基本训练；（3）培养学生的思维能力，主要是分析问题、解决问题和提出问题的能力，增强学生的素质，以适应学生各种可能的发展方向[1]。综合以上三个目标，就是要加强对学生的素质的培养,对深化学生的实践能力、培养创新意识非常重要,也是物理专业学生今后从事各项科学研究和工程实践的基础。因此,在普通物理实验中,要加强对物理实验数据处理方法的改进,就是要合理运用科学计算软件MATLAB进行实验数据处理,有效
3、地提高物理专业学生学习物理的兴趣和学习效率。1.2MATLAB是一门非常适合实验数据处理的语言MATLAB(MatrixLaboratory,矩阵实验室)软件是一个非常适用于科学计算的数学软件,是国际科学界应用范围最广泛和影响力最强的三大计算机数学语言之一。目前已成为国际公认的最优秀的科技应用软件,在国外的高等院校里,MATLAB语言已经成为大学生、硕士生和博士生必须掌握的基本语言,鉴于其重要性,国内也有许多高等院校开展了这方面的教学,并在各专业课程的教学中应用越来越广泛[2]。因此探索和利用MATLAB对普通物理实验数据进行处理
4、对提高学生的科学计算能力非常重要。MATLAB语言是一门简单易用的程序设计语言,初学者只用花费较少的时间就能掌握;它有强大的科学计算及数据处理能力,可以帮助完成理工科专业课程中诸多的数值计算、频谱分析等操作;还有非常好的数据可视化功能,能够快速、准确、形象、直观地得到计算机模拟与仿真图像;应用广泛的模块集和工具箱,可用于不同领域的科学研究;图形用户界面可用于应用程序设计等等。若将其引入普通物理实验数据处理,能够有效提高物理学专业的学生对物理实验数据的处理能力,真正提高学生的专业素质。1.3MATLAB在普通物理实验中的运用1.3.
5、1多组数据同时计算的数据矩阵表达8在普通物理实验数据处理中,实验数据的处理经常是用同一个公式反复进行计算,实验中的一组或多组测量数据在MATLAB中可作为矩阵存储并进行运算,利用矩阵可以同时对一组或多组实验数据进行加、减、乘、除、乘方等运算。因此,使用MATLAB编程,实现利用计算机的快速计算,继而有效地取代原本重复、繁琐的手工计算,由此可以为我们节省出大量的时间用于其他课程的研究和学习。1.3.2实验数据处理结果可视化图形是分析、说明问题和显示结果的最好方式,绘图求解实验结果是数据处理中常用的方法,MATLAB中有许多方便的绘图
6、函数[3],如:plot(基本绘图函数)、subplot(绘制子图函数)、mesh(绘制网格图)等；而且能绘制一维的、二维的，甚至三维的图像。对比于费时、费力的传统手工绘图,描点、画圆滑曲线时人为的随意性,坐标原点的选取、坐标比例是否合适都会对处理的结果产生影响，引入原本不必要的误差。如果使用MATLAB中的绘图函数,可以快速准确地标出实验数据点并绘制出拟合曲线。1.3.3曲线拟合对于普通物理实验的数据处理，很多时候需要通过找寻两组或多组数据之间的关系，从而确定各量之间的函数关系；或只知道某个经验函数及相关实验数据，但其参数待定，
7、此时如果用MATLAB软件进行曲线拟合，可以方便、快捷地求得待定参数，使函数关系从未知变为已知。1.4使用MATLAB处理物理实验数据的意义MATLAB是一种功能强大、运算效率很高的数学工具软件[4]。与其他的计算高级语言相比，具有十分明显的优点:(1)操作和使用方法非常简单;（2）丰富的内部函数能够解决许多基本运算;（3）强大的图形功能可以用图形的方式表达计算结果，编程直观简洁[5]。用MATLAB编程来替代手工实验数据处理，这样大大提高了数据处理的效率，避免了手工数据处理中一些人为的误差因素[6]。能够直接观测到实验数据的变化
8、规律，加深学生对知识的理解，减小实验处理过程中的人为误差，并提高工作效率，培养学生运用现代教育技术的能力[7]。学生在处理物理实验数据的同时，锻炼了使用计算机的能力，对提高学生的计算机水平有较大帮助[8]。在数据处理中使用该软件，可减少计算工作量，
