Excel软件在大学物理实验中的应用 摘要: 随着计算机技术的发展，为实验数据的处理提供了极大的方便，使用excel处理数据，对复杂实验数据进行处理，可以省去大量人工计算和绘图工作，减少中间环节的计算错误，从而节省时间，提高精度。

关键字：数据分析 误差精度 Excel 大学物理实验

Excel Software in College Physics Experiment

Abstract：With the development of computer technology for the processing of the experimental data provides a great, easy way to use excel software to processing of complex experimental data thus we can save a lot of time in manual calculation and drawing work, and it will also reduce intermediate links miscalculation, thus saving time and improve accuracy.

Keywords: Errors analysis, Sources of errors, Experimental operation, Excel 一. 引言：大学物理实验是大学本科阶段工科专业的一门必修课，也是为了培养我们计算机专业对于数据敏感度 的一门基础课，而实验数据的处理在课程中对于我们学生比较头疼的地方，基于人工计算的实验数据往往会产生较大的实验误差，手绘的实验数据图更是会产生较大的误差，从而对实验的结果产生致命性的影响。因此本文主要从我所做过的几个实验着手，谈谈如何应用Excel

软件对数据进行处理，来提高实验数据处理的精度和效率。

二. Excle常见函数

利用Excle的内置函数，我们可以轻松得到输入数据的平局值、标准偏差等信息，物理实验中我们常用到的函数有：

（1） average函数，用于计算多个参数的算术平均值； （2） stdev函数，用于估算多个参数的标准偏差； （3） VAP函数，用于估算多个参数的标准差；

（4） LINEST函数，用于对多个数组进行线性拟合，估算出拟合曲线的斜

率和拮据；

关于函数的使用，我运上学期做的“刚体转动惯量”的实验数据加以说明，实验要求我们通过多次测量刚体的长度，圆盘的直径，取平均值以减少观测误差。 表1 圆盘直径记录表 1 2 3 4 5 6 圆盘直径dA 圆柱直径d1 圆环外径D外圆环内径D内 0.1791 0.03848 0.11980 0.04214 0.1803 0.03826 0.11994 0.04212 0.1721 0.03828 0.11890 0.04118 0.1743 0.03848 0.11870 0.04110 0.1739 0.03854 0.11890 0.04202 0.1747 0.03852 0.11920 0.04206 平均值 0.1757 0.0384 0.1192 0.0418 关于这组数据，我们要求得到5次测量圆盘直径的平均值，我们发现这几组数据的精度要求是比较高的，如果用笔算的话，粗心的同学可能就会发生计算错误，而用excle计算，则能很好的克服这一问题，我们只需要在平均值那一行（蓝字处）输入计算公式“=AVERAGE(X,Y)”（X,Y）为要计算数据的范围，Excle就会自动计算出所求平均值，其它函数的使用方法也大致相同，只需要我们将选定

要进行计算的数据域，然后调用函数，进行求解。 三Excle绘图

物理实验中，经常需要绘制曲线，Excle软件可以帮助我们实现折线图、散点图等图像的绘制，而在物理实验中，最常见的是绘制实验数据的拟合曲线图等，如拟合直线图。

本学期我完成了“金属电子逸出功与电子荷质比的测量”实验，在实验中，我们

以金属钨为研究对象，应用理查森直线测定法、外延测量法和补偿测量法等基本实验方法以及数据处理的一些技巧来测定电子逸出功及电子荷质比。由实验原理，我们运用理查森直线法，由公式logI0I0I013??logAS?5.04?10loglog可知，与成线性关系，如果以

TT2T2TT2为纵坐标，

1为横坐标，要求出逸出电势?，只需求出直线斜率即可，应用理查森直线法T我们可以避开了A和S的测量，减少了待测量。然而，在此之前，我们还需求I0，在这里就用到了外延测量法。实验中，我们可测得阳极电压U与阳极电流Ia的关系数据表，再利用灯丝电流与温度关系表可得不同灯丝温度T下logIa?Ua关系曲线图，利用Excel软件上的线性拟合便得出logI0，从而精确的求出斜率。而如果我们使用坐标纸手绘出关系曲线， 由表中数据可知1/T对于精度的要求十分高，我们制图时不可避免的会造成很大误差，从而影响实验的精确度，而是用Excel软件上的线性拟合则可以避免这一现象的发生。 T/K lgI。 lgT lgI。-2lgT 1/T 1880 -4.5179 3.274158 -11.0662 0.000532 表2 原发射电流与温度数据表 1914 1945 1978 2010 -4.3198 -4.1033 -3.898 -3.7041 3.281942 3.28892 3.296226 3.303196 -10.8837 -10.6811 -10.4905 -10.3105 0.000522 0.000514 0.000506 0.000498 2040 -3.5408 3.30963 -10.1601 0.00049 2074 -3.3505 3.316809 -9.98412 0.000482 计算机绘制出图像如下：

图1.原logI0T2-1关系曲线图 T-80.000470.000480.000490.00050.000510.000520.000530.00054-8.5-9-9.5-10-10.5-11-11.5y = -21977x + 0.615 由上图我们可以清楚的得到K=-21977，提高了计算的精度。

同样的，所我做过的弗兰克赫兹实验中，要求我们选择合适的灯丝电压或第一加速电压以及拒斥电压，绘制5条IA?UGK曲线。以下是我所得到的原始数据。

表1

20.424.5I/nA14.410.96由表1用excel软件可得图1：

1201008060UG2K/V30.634.3135.812.8741.963.274717.3353.499.7658.625.16 系列140200010203040506070

同理，在这学期我所做过的其它实验中，如热效率，液晶光电效应等都是需要精密的绘图来观察曲线变化，从而得到结论，所以应用excel能帮助我们精确的得到实验结论，从而更好的完成实验报告的处理。

三、结束语

Excel软件的功能强大，应用广泛。在大学物理实验数据处理应用发面，主要体现在数据计算和实验测量点作图并拟合曲线，各处响应的拟合曲线函数和相关系数，从而由实验求得某些物理常数或物理量。用Excel软件处理实验数据，也可减轻学生繁杂的数据处理，提高结果的准确性和精度。

参考文献

[1]李书光,张亚萍,朱海丰.大学物理实验[M].北京:科学技术出版社,2012. [2]同登科,周生田，张高民.计算方法[第二版].中国石油大学出版社，2009.

[3]陈玉林，留贯，张磊.Excel在大学物理实验数据处理中的应用.实验室研究与探索,2007.

[4]景志红，郁张玉。改进实验数据处理方法提高学生实验技能[J].实验室研究与探索,2001.4 [5]王丹,李昂,王天会.基于Excel的大学物理实验数据处理,科教文汇,2013.1 [6]李元成,刘冰,王玉斗.大学物理学。中国石油大学出版社，2011