利用计算机处理物理实验数据

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1、利用计算机处理物理实验数据前面所叙述的处理物理实验数据的方法，包括有列表法、作图法、最小二乘法等；其中最小二乘法较作图法准确、客观、无主观随意性，虽然它的计算较为繁琐，但是目前可以借助于计算机很方便地对数据进行处理（如进行线性拟合、曲线拟合等）。引入计算机处理物理实验数据这一现代化手段，在物理实验中可以利用微软、金山等常用办公软件中的电子表格软件，或者利用OriginLab公司(其前身为MicrocalSoftware公司)的Origin软件，对复杂的物理实验数据进行处理，可以节省大量烦琐的人工计算和绘图工作，减少中间环节

2、的计算错误，节省时间，提高效率。作为Origin7.0软件，它的主要功能和用途有：对物理实验数据进行常规地处理和一般的数据统计分析，例如：求测量数据列的平均值和标准偏差、快速傅立叶变换、回归分析等等。此外，还可以用其对实验数据进行绘图（即利用图形来表示测量数据之间的相互关系）、用多种函数对实验曲线进行拟合等等。下面简单介绍OriginLab公司Origin7.0软件的部分功能，以及该软件是如何对物理（或科学）实验数据进行处理和绘制图形的？1.利用函数表达式对整列数据进行赋值在实验计算过程中，常常会遇到大量的重复计算问题，我

3、们只需把准备处理或绘图的物理实验数据输入Origin7.0系统，然后将函数表达式（或计算公式）输入数据页的对话栏中，就可以多次重复计算而得到所需要的因变量。例1.给数据列的第1～101的数据格赋值，以表示出正弦函数（sinx）从0～2π的一个完整周期。#用鼠标点击B列的最上部“B”处，选定整个B列；#选择“SetColumnValues”命令；#在图1.1所示的对话栏中输入函数表达式“sin((i-1)*2*pi/100)”,其中pi表示π值；#修改i的起始点（1）和终点（101）；#点击按钮“OK”，完成数据置值；#同样

4、的方法，选定数据列A，利用函数表达式“(i-1)*360/100”，即可给自变量x赋值。图1.1用函数表达式给数据列赋值1具体做法如下：选中一个数据列或数据列中的部分数据格（可用鼠标圈选），打开“Column”下拉菜单，选择“SetColumnValues”(设置列值)命令，通过打开的对话栏输入函数表达式对数据列进行赋值。其中可在数据格范围框中选择范围，在“AddFunction”下拉框中选择函数表达式。该功能方便地完成绝大多数数据的计算和输入，是科学计算、绘图的一个常用功能。如图1.1所示。2．利用已有的数据文件读取物理

5、实验数据Origin7.0除了可以导入以Origin7.0的二进制(.opj)方式保存的数据以外，还能够读取文本格式（ASCII）、Office的Excel格式（.xls）和数据库文件（.dbf）的数据文件。具体做法如下：#在Origin7.0所激活的数据页窗口，选择“File”下拉菜单中的“Import”命令，其下拉菜单显示了Origin7.0支持的数据格式，如图2.1所示。例如：若读取文本文件，就可以选用“SingleASCII”、“MultipleASCII”或“ASCIIOptions”；#选择好相应的文件类型后，

6、Origin7.0将自动打开相应的对话窗；#接着，选择文件所在的位置（目录路径）及文件名，单击“打开”命令按钮即可将数据导入数据页。图2.1Origin导入数据的类型3．利用统计功能计算物理实验数据的平均值和标准偏差在物理实验数据处理和科技论文对实验结果的分析中，经常采用数据分析方法对实验数据进行处理。Origin7.0软件提供了强大易用的数据分析（DataAnalysis）功能，其中的数据统计功能是必不可少的手段之一。例2.利用50分度的游标卡尺测量某圆环的外径，其测量数据如下：(单位：cm)15.272,15.276,

7、15.268,15.274,15.270,15.274,15.268,15.274,15.272,试求其合成不确定度。这里，对图3.1中的表格Data1，需要说明的是：2利用上面所述的函数表达式对整列测量数据进行赋值操作，即可获得图3.1中所示的计算结果。＃数据列B中的0.0009数值为数据列A（测量数据）的平均值标准误差SE（是由作者本人输入的）；＃数据列C中的0.002数值为所用50分度游标卡尺的仪器误差；＃而数据列D中的0.0015数值，即为利用函数关系式对其合成不确定度的计算。图3.1Data1中A列的统计结果具体

8、做法如下：对数据页进行列统计，首先选中需要统计的整个数列或数列的一部分；打开下拉菜单“Statistics”的命令,选择“DescriptiveStatistics”中的“StatisticsonColumns”命令，即可实现对该列进行统计分析。该菜单命令会自动创建一个新的数据表，给出统计的结果，如图3