利用计算机处理物理试验数据-复旦大学物理教学试验中心Fudan.PDF

利用计算机处理物理实验数据 前面所叙述的处理物理实验数据的方法，包括有列表法、作图法、最小二乘法等；其中 最小二乘法较作图法准确、客观、无主观随意性，虽然它的计算较为繁琐，但是目前可以借 助于计算机很方便地对数据进行处理（如进行线性拟合、曲线拟合等）。引入计算机处理物 理实验数据这一现代化手段，在物理实验中可以利用微软、金山等常用办公软件中的电子表 格软件，或者利用 OriginLab 公司(其前身为 Microcal Software 公司) 的Origin 软件，对复杂的 物理实验数据进行处理，可以节省大量烦琐的人工计算和绘图工作，减少中间环节的计算错 误，节省时间，提高效率。 作为 Origin7.0 软件，它的主要功能和用途有：对物理实验数据进行常规地处理和一般的 数据统计分析，例如：求测量数据列的平均值和标准偏差、快速傅立叶变换、回归分析等等。 此外，还可以用其对实验数据进行绘图（即利用图形来表示测量数据之间的相互关系）、用 多种函数对实验曲线进行拟合等等。 下面简单介绍 OriginLab 公司 Origin7.0 软件的部分功能，以及该软件是如何对物理（或 科学）实验数据进行处理和绘制图形的？ 1. 利用函数表达式对整列数据进行赋值 在实验计算过程中，常常会遇到大量的重复计算问题，我们只需把准备处理或绘图的物 理实验数据输入 Origin7.0 系统，然后将函数表达式（或计算公式）输入数据页的对话栏中， 就可以多次重复计算而得到所需要的因变量。 例 1. 给数据列的第 1～101 的数据格赋值，以表示出正弦函数（sinx ）从 0～2π 的 一个完整周期。 # 用鼠标点击 B 列的最上部“B ”处，选定整个B 列； # 选择“Set Column Values”命令； # 在图 1.1 所示的对话栏中输入函数表达式“sin((i-1)*2*pi/100)”,其中 pi 表示π值； # 修改 i 的起始点（1）和终点（101）； # 点击按钮“OK ”，完成数据置值； # 同样的方法，选定数据列A ，利用函数表达式“(i-1)*360/100 ”，即可给自变量x 赋值。 图 1.1 用函数表达式给数据列赋值 1 具体做法如下：选中一个数据列或数据列中的部分数据格（可用鼠标圈选），打开 “Column ”下拉菜单，选择“Set Column Values”(设置列值)命令，通过打开的对话栏输入 函数表达式对数据列进行赋值。其中可在数据格范围框中选择范围，在“Add Function ”下 拉框中选择函数表达式。该功能方便地完成绝大多数数据的计算和输入，是科学计算、绘图 的一个常用功能。如图 1.1 所示。 2 ．利用已有的数据文件读取物理实验数据 Origin7.0 除了可以导入以 Origin7.0 的二进制(.opj)方式保存的数据以外，还能够读取文 本格式（ASCII ）、Office 的Excel 格式（.xls）和数据库文件（.dbf）的数据文件。 具体做法如下： # 在 Origin7.0 所激活的数据页窗口，选择“File ”下拉菜单中的“Import ”命令，其下 拉菜单显示了 Origin7.0 支持的数据格式，如图 2.1 所示。例如：若读取文本文件，就可以选 用“Single ASCII”、“Multiple ASCII ”或“ASCII Options ”； # 选择好相应的文件类型后，Origin7.0 将自动打开相应的对话窗； # 接着，选择文件所在的位置（目录路径）及文件名，单击“打开”命令按钮即可将数 据导入数据页。 图2.1 Origin 导入数据的类型 3 ．利用统计功能计算物理实验数据的平均值和标准偏差 在物理实验数据处理和科技论文对实验结果的分析中，经常采用数据分析方法对实验数 据进行处理。Origin7.0 软件提供了强大易用的数据分析（Data Analysis ）功能，其中的数据 统计功能是必不可少的手段之一。 例