用計算機處理中學物理實驗數據(編輯修改稿)
2024-10-11 17:12 本頁面
【文章內容簡介】 1 6 1 .8 1 6 1 .8t d t d???或 寫 成 (d)由此可知 推出 21t d? 我們可以得出結論：對于容器中深度為 h0 的水來說，從容器中排盡水所需的時間 t 與孔的直徑 d平方成反比，或說與孔的直徑 d平方的倒數成正 比。 9 圖 8 ? 驗證假設③21dt? 我們 只需再 驗證假設 ③21dt?， 圖 9 10 圖 10 單擊菜單項：表格 /列計算 /冪 （如圖 9） ，即彈出《行列計算》選 項卡 （如圖 10） 。 單擊“列 （冪運算） ” 選項卡頁 ，填充 “ 計算列索引 ” 和 “新建 列名 稱” ，“ 冪指數 ” 輸入 “ 2” 。 單擊“確定”，表格中添加了“ 1/d178?！?列 （如圖 11） 。 圖 11 單擊菜單項： / y kx b??圖 像 直 線 擬 合 / （如圖 12），則彈出《創(chuàng)建坐標系對話框》（如圖13）。 圖 12 11 圖 13 單擊復選框，激活文本框。 將“橫坐標數據列索引”改為“ 7”，“圖像標題”改為“ t1/d178。擬合圖像”。 單擊“確定”便可生成21dt?圖像 （如圖 14） 。 圖 14 圖像信息的結論：對于容器中深度為 h0的水來說，從容器中排盡水所需的時間 t與孔的直徑 d的平方的倒數 成 正 比。 這表明， 從容器中排盡水所需的時間 與孔的橫截面積有關。 圖像信息中的 （相關系數） 表示兩變量之間 的函數關系與線性的符合程度， ? ?1,1r?? ，絕對值越接近于 1， t和 1/d178。的線性關系越好；如果 接近于 0，可以認為 t和 1/d178。之間不存在線性關系。物理實驗中 r絕對值如能達到 (3個 9以上 )就表示實驗數據線性良好 。 12 我們 也 可 以畫 出 td178。的擬合圖像， 應是反比例曲線 （如圖 15）。 圖 15 在上面的討論中，我們采用的只是 d與 t0一 組數據； 可用同樣方法作 出 d與 t tt t4各組數據的關系圖像，均可得出相同結論。 顯然，實驗數據的處理過程，是對數據觀察思考、猜想假設和分析推理的過程。 實驗 數據處理的結論，定量的揭示了 “ 容器排 盡 水 ” 這種物理現象的規(guī)律性。這 不僅可使學生更深刻地認識這種物理現象，而且可以促進學生科學探索能力和實驗能力的發(fā)展。 實驗數據處理結論 還可以為 今后 理論 學習 提供堅實的實驗基礎。理論 證明 ， 從 圓柱形容器 中排盡水所需的時間 20 222002122 2 Dt h kddgDhkggDdh??????式 中其 中 為 重 力 加 速 度 ， 為 流 水 系 數 ， 為 圓 柱 形 容 器 的 直 徑 ，為 排 水 孔 直 徑 ， 為 原 來 裝 水 的 深 度 這表明， 最佳經驗公式 與 理論 推導 公式 相互支持， 統一 佐證 。 用計算機處理實驗數據還擴展了利用數學知識處理物理問題的空間。手工描繪數據點曲線時，確定曲線對應的曲線方程比較困難。 因而，教學中總是引導學生探索數據變量間是否存在 直線 關系。雖然“化曲為直”仍是常用數學方法，但 我們可利用計算機 在高中數學知識范圍內 來確定擬和曲線的方程。 本例中，我們首先用冪函數 來探索 t與 d的函數關系， 使 由分析 t、 d關系到分析 t、 1/d 關系再到 分析 1/d178。關系的 一般 思路 得到擴展。 這將激發(fā)學生采用數學知識研究物理問題的興趣，促進其利用數學知識解決物理問題能力的發(fā)展。 同時，還可優(yōu)化和精簡大戶 數 據處理過程 。 13 【實例二】 研究電源的輸出功率與電源效率實驗 《研究電源的輸出功率與電源效率實驗》內容參見 附錄 B。 【實驗數據 記錄 】 電源電動勢 E=12伏 ，電源 等效 內電阻 r=20Ω R（歐） 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 【數據處理】 ? 利用自定義 表格錄入 我們采用自定義數據表格方法來處理實驗數據。獨立思考數據處 理的 程序 ，自己動手設計 數據 表格 ，更有利于發(fā)展學生分析處理實驗數據的能力。 為減少用計算機設計表格的困難，本軟件限定 只 設計單表 。 啟動本軟件，單擊菜單項：文件 /數據錄入 /自定義 （如圖 16） 。 圖 16 14 ? 生成空表 彈出“自定義表格”對話框 （如圖 17） 。 思考并確定表格的數據列，按要求輸入對話框。數據列要反映實驗次數（如對話框中的“ ID”）；要包括各直接測量量名稱及單位；間接測量量 可暫不列入，創(chuàng)建表格后依據需要再添加。表的行數可以選定，亦可選缺省，數據輸入時會自動添加 。 圖 17 單擊“自定義表格”對話框 “確定”按鈕，表格創(chuàng)建完成。 表格是空表 （如圖 18） 。 ? 如實輸入實驗數據 如圖 19。 輸入有誤可以修正，但屬粗大實驗誤差數據，應重新實驗。 核查 數據輸入無誤，可 單擊菜單項“文件 /表格另存為 XML文件 ”，保 存為 XML文件，以備重復使用。 圖 18 15 圖 19 ? 添加所需的計算列 依據計算公式 EIP?0 ，添加電源總功率 0P (w)列。 單擊菜單項：表格 /行 計算 /? （如圖 20）。 圖 20 彈出“行列計算”選項卡（如圖 21）。 16 圖 21 選中“行”選項卡頁（缺?。?， 輸入 E(v)列索引“ 1”、 I(
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