用計(jì)算機(jī)處理中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)-在線瀏覽
2024-11-08 17:12本頁面
【正文】 建 后，利用菜單項(xiàng) 可 添加或刪除列，利用鍵盤刪除鍵可刪除選 中行。二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件的擴(kuò)展名為“ DATA”、“ DATAPCH”等， XML 數(shù)據(jù)文件的擴(kuò)展名為“ XML” 。 ? 用表格處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 本程序 表格 的功 能 ： ① 直接填充自定義表格 。 科學(xué)記數(shù)法 的輸入格式 ， 如： +6（即 10? ）、 （即 10?? ）。 ⑤ 能利用聚合函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行求算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等 統(tǒng)計(jì)分析； ⑥ 能 檢查測量結(jié)果和運(yùn)算是否合理，有助于發(fā)現(xiàn)和分析問題。 坐標(biāo)軸的分度的估讀數(shù)，與測量值的估讀數(shù)（即有效數(shù)字的末位）相對(duì)應(yīng) 。坐標(biāo)軸所代表的物理量的名稱及單位由用戶在“ 創(chuàng)建坐標(biāo)系 ” 對(duì)話框中 指定。 否則，與第一個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)量級(jí)不同的數(shù)據(jù)可能作為粗大誤差數(shù)據(jù)被排除。 ⑥ 條形圖不僅能顯示數(shù)據(jù) 分布特征 ，而且能對(duì) 數(shù)據(jù) 進(jìn)行線性擬合，求出待測物理量。 間接測量量是由 一些 直接測量量 （或包括某些常數(shù)等） 通過一定的公式運(yùn)算而得到的。 本程序采用 計(jì)算精度 即 精度說明符 來 控制有效 數(shù)字 位數(shù)或小數(shù)點(diǎn)右邊的零的個(gè)數(shù)。如果用科學(xué)記數(shù) 4 法表示數(shù)字時(shí)指數(shù)大于 5 而且小于精度說明符，則使用固定點(diǎn)表示法；否則使用科學(xué)記數(shù)法。如果精度說明符存在，并且結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)超過指定精度，則通過舍入刪除多余的尾部數(shù)字。 用戶可根據(jù)需要自行設(shè)定。 顯示區(qū)域分成兩個(gè)大小可調(diào)的面板。程序流程用菜單控 制。 【實(shí)例一】 練習(xí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 《練習(xí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)》 內(nèi)容 參見 附錄 A。利用這些模板輸入數(shù)據(jù)后，程序?qū)?shù)據(jù)保存為二進(jìn)制 數(shù)據(jù)文件并自動(dòng)創(chuàng)建和填充表格。 圖 1 ? 錄入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 彈出數(shù)據(jù)錄入選項(xiàng)卡 （如圖 2） ，單擊“容器排水實(shí)驗(yàn)”選項(xiàng)卡頁。 5 圖 2 ? 自動(dòng)生成和填充父 /子結(jié)構(gòu)表格 單擊“確定”， 程序?qū)⒁罁?jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)特征自動(dòng)生成和填充父 /子結(jié)構(gòu)表格。 d(cm)列是排水孔直徑， t0(s)～ t4(s)列是所對(duì)應(yīng)的排水時(shí)間 （如圖 3） 。但屬粗大實(shí)驗(yàn)誤差，必須重新實(shí)驗(yàn)，不得隨意更改。由本表可看出， 在容器中水深 Ho一定的條件下，隨 d值 增大， t值減小 。 6 本子表 顯示 與父行 對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件。單擊 “ 后退 ” 按鈕可返回到以前查看的表。單擊菜單項(xiàng)：圖像 /散點(diǎn)圖 （如圖 5） 。對(duì)話框中需要填寫的項(xiàng)均設(shè)置了默認(rèn)值。 ? 觀察 td散點(diǎn)圖 ，猜想 變量函數(shù)關(guān)系 對(duì)于所生成的 td散點(diǎn)圖，要認(rèn)真觀察和思考。 由散點(diǎn)分布特征 可以猜想， 隨 d的增大， t在 按某種 規(guī)律 單調(diào)遞減 ， t與 d之間存在函數(shù)關(guān)系 。）有 某種減函數(shù)關(guān)系。比如 ，以 d為自變量，以 t為因變量，可 假設(shè) : ① btd? ， 式中 b為常數(shù)； ② dt 1? ； ③21dt?等等。 單擊 菜單項(xiàng)： 圖像 / by ax? ， 即可彈出“創(chuàng)建坐標(biāo)系對(duì)話框”。 由該圖像我們可以得到如下信息： (a)曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合 精度 非常 高 （ r=1） ； (b)擬合曲線方程： ?? (c)以 d為自變量，以 t為因變量，則 可得到最佳經(jīng)驗(yàn)公式 ： 2 211 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(jié)論：對(duì)于容器中深度為 h0 的水來說，從容器中排盡水所需的時(shí)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(shù)成正 比。 單擊“列 （冪運(yùn)算） ” 選項(xiàng)卡頁 ，填充 “ 計(jì)算列索引 ” 和 “新建 列名 稱” ，“ 冪指數(shù) ” 輸入 “ 2” ?！?列 （如圖 11） 。 圖 12 11 圖 13 單擊復(fù)選框，激活文本框。擬合圖像”。 圖 14 圖像信息的結(jié)論：對(duì)于容器中深度為 h0的水來說，從容器中排盡水所需的時(shí)間 t與孔的直徑 d的平方的倒數(shù) 成 正 比。 圖像信息中的 （相關(guān)系數(shù)） 表示兩變量之間 的函數(shù)關(guān)系與線性的符合程度， ? ?1,1r?? ，絕對(duì)值越接近于 1， t和 1/d178。之間不存在線性關(guān)系。 12 我們 也 可 以畫 出 td178。 圖 15 在上面的討論中，我們采用的只是 d與 t0一 組數(shù)據(jù)； 可用同樣方法作 出 d與 t tt t4各組數(shù)據(jù)的關(guān)系圖像，均可得出相同結(jié)論。 實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)處理的結(jié)論，定量的揭示了 “ 容器排 盡 水 ” 這種物理現(xiàn)象的規(guī)律性。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)論 還可以為 今后 理論 學(xué)習(xí) 提供堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還擴(kuò)展了利用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問題的空間。 因而，教學(xué)中總是引導(dǎo)學(xué)生探索數(shù)據(jù)變量間是否存在 直線 關(guān)系。 本例中，我們首先用冪函數(shù) 來探索 t與 d的函數(shù)關(guān)系， 使 由分析 t、 d關(guān)系到分析 t、 1/d 關(guān)系再到 分析 1/d178。 這將激發(fā)學(xué)生采用數(shù)學(xué)知識(shí)研究物理問題的興趣，促進(jìn)其利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題能力的發(fā)展。 13 【實(shí)例二】 研究電源的輸出功率與電源效率實(shí)驗(yàn) 《研究電源的輸出功率與電源效率實(shí)驗(yàn)》內(nèi)容參見 附錄 B。獨(dú)立思考數(shù)據(jù)處 理的 程序 ，自己動(dòng)手設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù) 表格 ，更有利于發(fā)展學(xué)生分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。 啟動(dòng)本軟件，單擊菜單項(xiàng)：文件 /數(shù)據(jù)錄入 /自定義 （如圖 16） 。 思考并確定表格的數(shù)據(jù)列，按要求輸入對(duì)話框。表的行數(shù)可以選定，亦可選缺省，數(shù)據(jù)輸入時(shí)會(huì)自動(dòng)添加 。 表格是空表 （如圖 18） 。 輸入有誤可以修正，但屬粗大實(shí)驗(yàn)誤差數(shù)據(jù)，應(yīng)重新實(shí)驗(yàn)。 圖 18 15 圖 19 ? 添加所需的計(jì)算列 依據(jù)計(jì)算公式 EIP?0 ，添加電源總功率 0P (w)列。 圖 20 彈出“行列計(jì)算”選項(xiàng)卡（如圖 21）。 同樣，依據(jù)計(jì)算公式電源輸出功率 IUP? 、電源效率0PP?? 來添加 列列和 ?)(wP （如圖 22） 。 輸入自變量列索引“ 2”，因變量列索引“ 7”等項(xiàng)。 圖 24 ? 觀察散點(diǎn)圖 ， 用物理知識(shí)導(dǎo)出曲線擬合方程 觀察散點(diǎn)圖，對(duì)應(yīng)何
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