基于Origin的大学物理实验数据处理

王建锋 李昂 王丹

摘 要：Origin软件数据处理与绘图最常用的软件，在科研工作中被广泛使用。随着大学物理教学现代化水平的提高，传统的数据处理方法已经不能满足人才培养的需求。在大学物理实验数据处理中，引入现代化的数据处理方法势在必行。在大学物理实验的数值统计和作图方面，介绍了Origin软件的应用，为培养学生科研能力打好基础。

关键词：大学物理实验；Origin；数值统计；作图

中图分类号：04-39

文献标识码：A

1.引言

Origin为OriginLab公司出品的专业函数绘图软件，是公认的简单易学、功能强大、操作灵活的软件，既可以满足一般用户的制图需求，也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要。Origin自从1991年问世以来，在图形可视化和数据分析软件领域，已成为科研人员和工程师常用的高级数据分析和制图工具。目前其最新的版本是Origin 2015（V9.2），分为普通版（Origin）和专业版（OriginPro）两个版本。

在传统的大学物理实验教学中，实验数据的处理通常都是手算、计算器计算，绘图通常采用坐标纸、直尺或曲线尺手绘曲线。这些方法虽然对学生的计算能力、绘图能力有基础的训练，但耗时费力，与时代脱节。将Origin软件的使用引入大学物理实验数据的处理中，可以极大地缩短数据处理和绘图的时间，并且让学生接触和熟悉强大的数据分析与制图软件，将使学生在今后的工作和学习中受益。

2.Origin软件在物理实验数据处理中的使用

以OriginPro 8为例，结合大学物理实验数据实例，研究Origin在数据处理与作图中的应用。

2.1数值统计

物理实验中，常常需要求多次测量的平均值和标准偏差等。Origin在数值统计上可以轻松处理这些内容。

例如对某物理量多次测量值2.01、2.02、2.03、2.04、2.06、2.07等6个数据进行统计计算，如图1，将数据输入Origin数据表A列中。

图1

选择A列，在“Statistics”菜单中选择“Descriptive Statistics”中的“Statistics on Columns…”，弹出图2所示对话框。

打开“Quantities to Compute”项中的“Moments”项，并勾选其中的“Mean”（平均值）、“Standard Deviation”（标准偏差）、“SE of Mean”（平均值标准偏差）、“Variance”（方差）、“Sum”（求和）等项目后，按“OK”确认，则在弹出的表单中给出相应结果，如图3。

图3 统计结果

2.2绘图

物理实验中，常常将测量数据绘制成曲线或拟合曲线，借助Origin，绘制这些曲线将非常容易。

若以实验数据直接连线作图，无需拟合，则可直接将实验数据输入Origin表单的A列（x轴）和B列（y轴），并点选等按钮即可直接作图，方便快捷。

下面将结合伏安法测电阻实验数据详细讲述直线拟合作图。要求根据下表中伏安法测电阻得到的数据绘制电阻的伏安特性曲线。

伏安法测电阻实验数据表

将数据输入Origin数据表，如图4所示。

同时选择A、B两列，在“Analysis”菜单中选择“Fitting”中的“FitLinear…”，弹出LinearFit对话框，直接按“OK”确认即可。

在所生成的表单中，我们可以找到拟合直线的如下常用信息：Intercept（截距）和Slope（斜率）的Value（值）和Standard Error（标准差）、以及R平方值等，如图5所示。

图5 Fit Linear信息

双击“Fitted Curves Plot”小图，即可得到拟合直线的大图，如图6所示。

通过适当修饰，还可以修改其显示的颜色、方式、坐标轴信息等。

图6 拟合直线

3.结语

大学物理实验课程本身是工科学生基本实验素质的训练。通过实验课的教学，目的是让学生掌握最基本的实验能力和最基本的实验数据处理方法。固然Origin的功能非常强大，但对于刚刚开始接触数据处理软件的低年级本科生来说，掌握这个软件强大功能中最基本的一小部分，会使学生受到启发，更有利于学生进行深入的学习和探索，帮助学生以此为起点，掌握熟练应用Origin软件，并使其成为其今后科学研究的有力工具和助手。

参考文献：

[1]李斌，李昂，王天会.大学物理实验[M].长春：吉林大学出版社，2012.

[2]劉芬，王爱芳，孙大鹏，等.Origin软件在大学物理实验数据处理中的应用[J].实验科学与技术，2010（01）.

[3]秦平力，李端勇，张昱.利用Origin7.0软件处理超声波声速实验数据[J].武汉工程大学学报，2009（09）.

[4]曹国红.Origin软件在物理实验数据处理中的应用[J].物理教师，2008（05）.

[5]张林.Origin软件在声光调制实验中的应用[J].大学物理实验，2007（01）.

作者简介：王建锋，学士，助教，物理及物理实验教学。

李昂，硕士，副教授，物理及能源领域。

王丹，硕士，助理研究员，物理实验教学与管理。

基金项目：吉林大学珠海学院教学质量工程项目（ZLGC20130601）。

编辑 薛直艳