物理實驗數(shù)據(jù)與分析軟件的整合研究

物理實驗數(shù)據(jù)與分析軟件的整合研究
【摘要】:中學(xué)物理實驗數(shù)據(jù)分析是中學(xué)物理實驗教學(xué)中重要的環(huán)節(jié)，結(jié)合分析軟件可以更快更好的進行教學(xué)。分析軟件的使用可以促進科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合，但需要結(jié)合實際。不同的年級、不同的教學(xué)要求，使用分析軟件的種類也不同，需要具體問題具體分析。
【關(guān)鍵詞】：物理實驗數(shù)據(jù) 分析軟件 e*cel spss origin
中學(xué)物理教學(xué)中對于物理實驗極為重視，對于實驗數(shù)據(jù)的處理更是重中之重。實驗數(shù)據(jù)的分析是關(guān)系到實驗成敗的一個關(guān)鍵因素。在許多的實驗數(shù)據(jù)中，哪些是有用的，哪些是沒有用處的，需要去偽存真；實驗數(shù)據(jù)意味著什么，能得到哪些物理規(guī)律。這些實驗結(jié)論的得出關(guān)系著物理概念的得出和規(guī)律的理解，因此實驗數(shù)據(jù)的分析很重要。單純的筆算能夠體現(xiàn)學(xué)生的數(shù)學(xué)分析和邏輯思維能力，但對于中學(xué)生
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圖3

1.1將如上數(shù)據(jù)利用e*cel分析
如圖1輸入電流電壓值，利用插入圖表，插入趨勢線得到上述圖表。通過圖表分析一下電源的電動勢為3.0096伏特，內(nèi)電阻為0.472歐姆。通過擬合曲線，發(fā)現(xiàn)有一點離趨勢線較遠(yuǎn)，可能是實驗數(shù)據(jù)有誤，可以剔除。實驗擬合曲線為一次函數(shù)，函數(shù)表達(dá)式為y= -0.4721*+3.0096。當(dāng)*為0時，得y=3.0096。得到電源電動勢為3.0096伏特。電阻為0.4721歐姆。
1.2用幾何畫板分析
如圖2通過軟件分析，將各數(shù)據(jù)一個個的輸入函數(shù)中。得到上述的各點，利用直線工具自己畫出擬合曲線。利用軟件得到該直線的斜率為0.48，得到內(nèi)電阻為0.48歐姆。直線工具得到的直線，與Y軸的交點為3，得到電源電動勢為3V。各點距離直線距離相差很少，每一點都與曲線擬合的較好，不能看出哪個數(shù)據(jù)距離擬合曲線較遠(yuǎn)。
1.3利用origin分析：
如圖3將各個數(shù)據(jù)輸入軟件中，得到擬合曲線。該曲線分布在兩條直線上，第三點距離擬合曲線較遠(yuǎn)或第四點距離擬合曲線較遠(yuǎn)。電源電動勢在2.5V左右，內(nèi)阻在0.5歐姆左右。通過分析看出，該軟件的實驗數(shù)據(jù)分析能力較強，精確度很高，但使實驗數(shù)據(jù)距離教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)答案稍微遠(yuǎn)一些。

1.4 Spss分析
如圖4在軟件中輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析得到上述的數(shù)據(jù)擬合曲線，從曲線中可以看出，第五點距離實驗擬合曲線較遠(yuǎn)，實驗數(shù)據(jù)可以剔除，電源電壓在2.7伏特左右，內(nèi)阻為0.6歐姆左右。實驗擬合曲線較為平滑，直線的擬合度較好。

圖4
利用擬合曲線進行數(shù)據(jù)分析，要得到分析結(jié)果很快。但是各個軟件的擬合程度是不同的，得到的結(jié)果也有一定的差異。中學(xué)生的分析能力稍弱，不需要過于精確的圖像，初中學(xué)生只要通過簡單的圖像分析得到結(jié)論，可以使用e*cel或者幾何畫板。高中學(xué)生需要從圖像中得到更深一點的知識，能從圖像的差異中找到隱含的物理知識，可以使用 orign分析軟件和spss軟件
二、規(guī)律性實驗數(shù)據(jù)的分析：
2例題：下表是某位學(xué)生測得的電路分析數(shù)據(jù)。請分析以下數(shù)據(jù)，能否得到歐姆定律？
實驗序號 1 2 3
R 3 6 9
I/A 0.5 0.33 0.25
實驗序號 1 2 3
U/V 1 1.5 2
I/A 0.22 0.34 0.44












圖5 圖6
2.1E*cel分析：
如圖5將數(shù)據(jù)輸入軟件，得到錨點后添加擬合曲線，得到正比反比曲線。得到電阻一定時，電流與電壓成正比；電壓一定時，電流與電阻成反比。正比的擬合曲線較好，反比圖像有一點距離擬合曲線較大，誤差偏大。
2.2幾何畫板分析：
如圖6通過幾何畫板描點后，正比例函數(shù)比較清晰，且該線通過原點。反比例函數(shù)與*、y軸有交點。但是使用幾何畫板分析后，不 ……（未完，全文共3161字，當(dāng)前僅顯示1596字，請閱讀下面提示信息。收藏《物理實驗數(shù)據(jù)與分析軟件的整合研究》）