CN108376167A - 一种物理实验结果分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物理实验结果分析方法，包括如下步骤：列表，所述列表是将实验中测量的数据、计算过程数据和最终结果以一定的形式和顺序列成表格；作图，所述作图是用图线表示，将实验数据用图线表示出来；图解，所述图解是利用已作好的图线，定量地求得待测量或得出经验公式；逐差，所述逐差是对等间隔测量的数据进行逐项或隔项相减来获得实验结果的数据；线性回归，所述线性回归是利用一组实验数据拟合出一条最佳直线；分析结果，根据所述步骤中分析的数据确认实验结果。本发明采用的多种分析方法，使得分析结果较为准确，可以达到实验的目的，避免浪费人力物力，值得推广和普及。

Description

一种物理实验结果分析方法

技术领域

本发明属于物理实验技术领域，更具体地说，尤其涉及一种物理实验结果分析方法。

背景技术

物理学的理论是通过观察、实验、抽象、假说等研究方法，并通过实验建立起来的。所以，物理学从根本上讲是一门实验科学，科学实验在物理学的形成和发展中处于主导地位。在物理学的发展中，人类积累了丰富的实验方法，创造出各种精密的仪器设备，促进了物理实验技术的提高。物理实验中的研究方法、观察与分析手段、各种常规和精密的仪器设备在现代科学和工程实践中均具有极大的普遍性、综合性、多样性和广延性，促进了物理学的发展、自然科学的变革、以及工业技术的革命。

物理实验是人为地创造出一种条件，按照预定计划，以确定顺序重现一系列物理过程或物理现象，其目的不仅要让学生受到严格的、系统的物理实验技能训练，掌握物理科学实验的基本知识、方法和技术，更重要的是要培养学生严谨的科学思维能力和创新精神，培养学生理论联系实际、分析和解决问题的能力。

科学实验的目的是为了找出事物的内在规律，或检验某种理论的正确性，或准备作为以后实践工作的依据。在物理实验中，我们要对一些物理量进行测量，得到与之相关的数据，而对实验数据进行记录、整理、计算、作图和分析，去粗取精，去伪存真，得到最终结论和实验规律的过程称为数据处理。数据处理是否科学，决定科学结论能否建立与推广，它是物理实验教学中培养学生实验能力和素质的重要环节。数据处理的中心内容是估算待测量的最佳值，估算测量结果的不确定度或寻求多个待测量间的函数关系。不会处理数据或数据处理方法不当，得不到正确的实验结果。由此可知，数据处理在整个实验过程中有着举足轻重的地位。现有的物理实验结果分析方法，由于采用的方式方法单一，使得分析结果存在较大的误差，导致无法准确的得出实验结果数据，达不到实验的目的，严重浪费了人力物力，不利于推广和普及。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种物理实验结果分析方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种物理实验结果分析方法，包括如下步骤：

S1、列表，所述列表是将实验中测量的数据、计算过程数据和最终结果以一定的形式和顺序列成表格；

S2、作图，所述作图是用图线表示，将实验数据用图线表示出来；

S3、图解，所述图解是利用已作好的图线，定量地求得待测量或得出经验公式；

S4、逐差，所述逐差是对等间隔测量的数据进行逐项或隔项相减来获得实验结果的数据；

S5、线性回归，所述线性回归是利用一组实验数据拟合出一条最佳直线；

S6、分析结果，根据所述S1-S5步骤中分析的数据确认实验结果。

优选的，所述列表包括将实验中测量的数据、计算过程中的数值、因变量数值、最后结果按照一定的顺序列成两维表格。

优选的，所述作图包括图纸的选择，坐标的分度和标记，标出每个实验点，做出一条与实验点相符合的图线，以及注解和说明。

优选的，所述图解包括通过图中直线的斜率或截距求得待测量的值，或者通过内插或外推求得待测量的值，或者通过图线的渐近线，以及通过图线的叠加、相减、相乘、求导、积分、求极值来得出待测量的数据。

优选的，所述逐差包括逐项逐差验证线性函数，将测得的数据按次序等分为前后两组，将后一组的第一项与前一组的第一项相减，后一组的第二项与前一组的第二项相减，以此类推，再利用各相减项的差值求出被测量的算术平均值。

优选的，所述线性回归包括一元线性回归和二元线性回归，用线性函数进行拟合直线通过全部实验数据点。

优选的，所述分析结果，包括表格分析得到的数据、作图分析得到的数据、图解分析得到的数据、逐差分析得到的数据和线性回归分析得到的数据。

本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种物理实验结果分析方法，与传统的物理实验结果分析方法相比，

1、本发明通过列表，简单易行，结构紧凑、条目清晰，既可以简明地反映有关量之间的函数关系，便于及时检查和发现实验中存在的问题，判断测量结果的合理性，又有助于分析实验结果，找出有关物理量之间存在的规律性联系，进而求出经验公式，不仅如此，列表还可以提高处理数据的效率，减少和避免差错，根据需要，把某些计算中间项列出来，不但有利于进行有效数字的简化处理，避免不必要的重复计算，还能随时与原始数据进行核对，判断运算是否有错；

2、本发明通过作图，形象直观、一目了然，不仅能简明地显示物理量之间的相互关系、变化趋势，而且能方便地找出函数的极大值、极小值、转折点、周期和其他奇异性，特别是对那些尚未找到适当解析函数表达式的实验结果，可以从图示法所画出的图线中去寻找相应的经验公式，从而提出物理量之间的变化规律；

3、本发明通过图解，有效数字位数会比实测得的数据少很多，这样会使计算更加简单；

4、本发明通过逐差，使得计算简便，既可以验证函数的表达形式，又可以充分利用测量数据，及时发现错误、总结规律，起到减小随机误差的作用；

5、本发明通过线性回归，使得分析结果较为准确，可以达到实验的目的，避免浪费人力物力，值得推广和普及。

附图说明

图1为本发明的实施例中铜丝电阻与温度之间的关系曲线示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种物理实验结果分析方法，包括如下步骤：

S1、列表，所述列表是将实验中测量的数据、计算过程数据和最终结果以一定的形式和顺序列成表格，表格的格式需要按照不同的实验事先设计，把各个自变量(实验中测量的量)数据、计算过程数值、因变量数值、最后结果按照一定的顺序列成两维表格，可以采用首行是符号栏，首列是序号栏，其余是数据栏的格式，根据需要还可以列出除原始数据以外的计算栏目和统计栏目等；

如下表所示对物体的质量和惯性之间存在的关系进行实验分析，采用列表法简单易行，结构紧凑、条目清晰，既可以简明地反映有关量之间的函数关系，便于及时检查和发现实验中存在的问题，判断测量结果的合理性；又有助于分析实验结果，找出有关物理量之间存在的规律性联系，进而求出经验公式，不仅如此，列表还可以提高处理数据的效率，减少和避免差错；从下表可判断出物体的质量和惯性之间存在正比的关系，也就是说，质量越大惯性越大；

S2、作图，所述作图是用各种图线表示，将实验数据用图线表示出来，使实验产生的大量数据其相互之间的关系很直观，有效地帮助人们形象地，有联系地了解实验数据，从而更有效地进行处理分析与推理；

图1为铜丝电阻与温度之间的关系曲线：从图1可知作图法具有简明、直观、形象地显示物理量之间关系的特点，尤其是对多条图线进行比较时，比列表法更形象，可以根据图线的形状和变化趋势分析研究物理量之间的变化规律，找出相互对应的函数关系，甚至外推某些规律或得到所求的参量；

S3、图解，所述图解是利用已作好的图线，定量地求得待测量或得出经验公式，可以通过图中直线的斜率或截距求得待测量的值，可以通过内插或外推求得待测量的值，还可以通过图线的渐近线，以及通过图线的叠加、相减、相乘、求导、积分、求极值等来得出某些待测量的值；

例如求解铜丝电阻与温度之间的关系，可在图1中选取A(T1,R1)和B(T2,R2)两点，求直线方程y＝kx+y,其中

S4、逐差，所述逐差是对等间隔测量的数据进行逐项或隔项相减来获得实验结果的数据；

S5、线性回归，所述线性回归是利用一组实验数据拟合出一条最佳直线；

S6、分析结果，根据所述S1-S5步骤中分析的数据确认实验结果。

具体的，所述列表包括将实验中测量的数据、计算过程中的数值、因变量数值、最后结果按照一定的顺序列成两维表格。

具体的，所述作图包括图纸的选择，坐标的分度和标记，标出每个实验点，做出一条与实验点相符合的图线，以及注解和说明。

具体的，所述图解包括通过图中直线的斜率或截距求得待测量的值；或者通过内插或外推求得待测量的值；还可以通过图线的渐近线，以及通过图线的叠加、相减、相乘、求导、积分、求极值来得出待测量的数据。

具体的，所述逐差包括逐项逐差验证线性函数，将测得的数据按次序等分为前后两组，将后一组的第一项与前一组的第一项相减，后一组的第二项与前一组的第二项相减，以此类推，再利用各相减项的差值求出被测量的算术平均值。

具体的，所述线性回归包括一元线性回归和二元线性回归，用线性函数进行拟合直线通过全部实验数据点。

具体的，所述分析结果，包括表格分析得到的数据、作图分析得到的数据、图解分析得到的数据、逐差分析得到的数据和线性回归分析得到的数据。

综上所述：本发明通过列表，简单易行，结构紧凑、条目清晰，既可以简明地反映有关量之间的函数关系，便于及时检查和发现实验中存在的问题，判断测量结果的合理性，又有助于分析实验结果，找出有关物理量之间存在的规律性联系，进而求出经验公式，不仅如此，列表还可以提高处理数据的效率，减少和避免差错，根据需要，把某些计算中间项列出来，不但有利于进行有效数字的简化处理，避免不必要的重复计算，还能随时与原始数据进行核对，判断运算是否有错；本发明通过作图，形象直观、一目了然，不仅能简明地显示物理量之间的相互关系、变化趋势，而且能方便地找出函数的极大值、极小值、转折点、周期和其他奇异性，特别是对那些尚未找到适当解析函数表达式的实验结果，可以从图示法所画出的图线中去寻找相应的经验公式，从而提出物理量之间的变化规律；本发明通过图解，有效数字位数会比实测得的数据少很多，这样会使计算更加简单；本发明通过逐差，使得计算简便，既可以验证函数的表达形式，又可以充分利用测量数据，及时发现错误、总结规律，起到减小随机误差的作用；本发明通过线性回归，使得分析结果较为准确，可以达到实验的目的，避免浪费人力物力，值得推广和普及。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种物理实验结果分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、列表，所述列表是将实验中测量的数据、计算过程数据和最终结果以一定的形式和顺序列成表格；

S2、作图，所述作图是用图线表示，将实验数据用图线表示出来；

S3、图解，所述图解是利用已作好的图线，定量地求得待测量或得出经验公式；

S4、逐差，所述逐差是对等间隔测量的数据进行逐项或隔项相减来获得实验结果的数据；

S5、线性回归，所述线性回归是利用一组实验数据拟合出一条最佳直线；

S6、分析结果，根据所述S1-S5步骤中分析的数据确认实验结果。

2.根据权利要求1所述的一种物理实验结果分析方法，其特征在于：所述列表包括将实验中测量的数据、计算过程中的数值、因变量数值、最后结果按照一定的顺序列成两维表格。

3.根据权利要求1所述的一种物理实验结果分析方法，其特征在于：所述作图包括图纸的选择，坐标的分度和标记，标出每个实验点，做出一条与实验点相符合的图线，以及注解和说明。

4.根据权利要求1所述的一种物理实验结果分析方法，其特征在于：所述图解包括通过图中直线的斜率或截距求得待测量的值，或者通过内插或外推求得待测量的值，或者通过图线的渐近线，以及通过图线的叠加、相减、相乘、求导、积分、求极值来得出待测量的数据。

5.根据权利要求1所述的一种物理实验结果分析方法，其特征在于：所述逐差包括逐项逐差验证线性函数，将测得的数据按次序等分为前后两组，将后一组的第一项与前一组的第一项相减，后一组的第二项与前一组的第二项相减，以此类推，再利用各相减项的差值求出被测量的算术平均值。

6.根据权利要求1所述的一种物理实验结果分析方法，其特征在于：所述线性回归包括一元线性回归和二元线性回归，用线性函数进行拟合直线通过全部实验数据点。

7.根据权利要求1所述的一种物理实验结果分析方法，其特征在于：所述分析结果，包括表格分析得到的数据、作图分析得到的数据、图解分析得到的数据、逐差分析得到的数据和线性回归分析得到的数据。