EXCEL在物理实验数据处理中的应用一例

李传国 余 雯 丁 浩 陶 薇

（文华学院 湖北 武汉 430074）

物理实验数据处理的方法主要有列表法、作图法、逐差法和最小二乘法等［1］.用手工的方法列表、作图、计算，费时费力，而且一旦出错，修改起来很麻烦.利用计算器进行运算，虽然比手工运算要快得多，但在计算量大的时候，也显得不够方便.目前广为应用的数据处理与作图软件较多，考虑到物理实验课针对的主要为大一、大二的低年级学生，计算机知识薄弱，对于一些专业数据处理软件不易掌握.经过长期的实践，我们发现常用的办公软件Excel也可以很好地解决物理实验数据处理的问题.

Excel是微软办公套装软件的一个重要组成部分，它可以进行各种数据的处理、统计分析和辅助决策等操作，广泛地应用于管理、统计、财经、金融等众多领域.本文中，以霍尔效应的研究实验为例，阐述Excel在物理实验数据处理中的应用.

实验内容［2］：固定励磁电流Im，测量不同工作电流Is下样品的霍尔电压VH，并描绘出样品的霍尔电压与工作电流Is的关系曲线，计算出样品的霍尔系数与载流子浓度.

保持励磁电流Im＝0.450A不变，分别取工作电流Is为1.00，1.50，2.00，…，4.50mA，采用对称测量法，读取相应的霍尔电压测量值V1，V2，V3，V4.

1 列表

打开Microsoft Excel软件，将设计好的表格名目栏键入到Excel的工作区域的单元格中，选中单元格，点击鼠标右键选择设置单元格格式选项，在弹出单元格格式对话框中可以对单元格的数字格式、对齐方式、字体、边框等进行设置，单击外边框和内部，给表格添加边框.

Microsoft Excel单元格不仅具有录入文字的功能，还具有计算功能.将实验中测得的数据录入到相应单元格中，鼠标左键单击选中F3单元格，键入“＝（B3－C3＋D3－E3）／4”回车，即可得到Is为1mA时V1，V2，V3，V4的平均值.单击选中F3单元格，鼠标停留在F3单元格的右下角，等鼠标指针变成“＋”时，按住鼠标左键并向下拉，即可得到F3，F4，F5，F6，F7，F8，F9，F10各单元格的计算值，同时选中单元格F3，F4，F5，F6，F7，F8，F9，F10，点击鼠标右键选择设置单元格格式选项，在弹出单元格格式对话框中设置数字数值小数位数为2，结果如图1所示.

图1 霍尔效应的研究实验数据表格

2 作图

VH－Is曲线可以将霍尔电压VH与样品工作电流Is的关系更直观地展现出来.Excel提供了丰富的作图功能.单击菜单栏【插入】→【所有图表类型（A）】，在弹出的对话框中选择【XY散点图】→ 【带平滑曲线和数据标记的散点图】，点击【确定】，此时会出现一个空白的图表区，单击【设计】→【选择数据】进入“选择数据源”选项卡，在图例项（系列）（S）中单击添加（A）进入编辑数据系列选项卡，“系列名称”输入“Vh－Is”，“X轴系列值”用鼠标框选 A3，A4、A5，A5，A7，A8，A9，A10，“Y轴系列值”用鼠标框选F3，F4，F5，F5，F7，F8，F9，F10.绘图结果如图2所示.单击设计菜单可以对图表进行个性化的设计.

图2 VH－Is曲线

在图表中选中VH－Is曲线，单击右键，在弹出的菜单中选择“添加趋势线”，弹出设置趋势线格式卡，在“趋势预测／回归分析类型”中选择“线性”，在显示公式前面的“□”中单击打勾.图表区域会出现拟合曲线对应的方程

3 计算霍尔系数与载流子浓度

实验数据d＝0.5mm，Im＝0.450A，线圈常数在excel单元格中录入数据如图3所示.

图3 霍尔系数与载流子浓度的计算（一）表格

在C2中键入＝A2＊B2回车，在F2中键入＝D2＊E2／C2＊100000000 回 车， 在 H2 中 键 入1／F2／G2回车即可得到相应的计算结果，如图4所示.

图4 霍尔系数与载流子浓度的计算（二）表格

4 总结

随着计算机性能的不断提升及软件品种的越来越丰富，计算机逐渐走近人们工作、生活的各个方面，熟练使用计算机是每位大学生必须要掌握的基本技能之一.在物理实验数据处理中使用计算机，可以大大提高数据处理效率，减轻学生负担，保护学生进行物理实验的积极性，同时可以培养学生正确使用计算机的习惯.因此物理实验数据处理的各个环节都应鼓励学生使用计算机.

1 熊永红.大学物理实验.武汉：华中科技大学出版社，2004

2 李传国.大学物理实验教程.北京：科学出版社，2011.118