Excel软件在物理实验中的辅助应用

郑子瑜

(北京市海淀区教师进修学校附属实验中学 100097)

一、有效利用Excel软件分析处理物理实验数据

物理实验在培养学生的动手能力、观察能力、理论联系实际能力、以及分析解决问题能力上具有重要的作用.物理实验数据的处理和分析是物理实验的一个重要环节，对培养学生的科学素质和科学态度具有重要的作用.但有时候由于实验数据繁多，需要学生将大量的精力用来进行数据分析处理，容易使学生忽视物理实验本身的意义，甚至失去了对物理实验的兴趣.

Excel软件是几乎必备的计算机办公软件，具有强大的数值计算和高质量的绘图功能，能使复杂繁琐的数据处理过程简单化、直观化、且能比较准确地标记出实验数据点和绘制出拟合曲线.Excel软件对于初步接触物理的学生最大优点是便于学生学习和分析实验结果，同时也大大减少了教师的工作量.本文以磁导率这一物理量为例，介绍使用Excel软件处理实验数据，对磁导率变化曲线进行多项式拟合.这种方法在实验数据处理和实验教学中具有一定的普遍意义，并能够大大提高实验数据处理效率.

本文以金属材料45钢在低频10Hz下的磁导率为实验处理对象，使用Excel软件的图表散点图功能对磁导率进行图表制作，并选择趋势线选项中的多项式，通过改变多项式选项的顺序大小(变化范围是2～6)，可查看Excel对磁导率数据的回归分析(拟合)效果.

首先用鼠标左键选择向下拖动选中所有磁场强度和相对磁导率数据，然后点击菜单栏中的“插入”菜单，在下拉菜单中选择“图表”，在弹出的窗口中选择“XY散点图”，为了符合物理规律和画图美观，本文选择“带平滑线和数据标记的散点图”，选中“显示公式”和“显示R平方值”的复选框，便可得到拟合多项式方程和相关系数的平方值，点击完成即绘出相应的散点图.通过改变散点图中“多项式”选项中的“顺序”(多数情况下代表着多项式的阶次)，可以查看不同阶次情况下的趋势线与相对磁导率曲线，如图1～图4所示.其中相关系数R2越接近1，表明趋势线越贴近测量数据，拟合效果越好.要注意的是，Excel趋势线可直接用于测量区间内部的内插点的估算，但是对于测量区间外部点的预测还需要结合物理量的变化规律和特征，不能直接简单套搬使用.

二、总结

利用Excel软件来处理物理实验数据，不用编写程序，简便易学，容易掌握，是解决学生掌握物理实验规律的良好辅助工具，对学生领悟运用数学知识进行数据处理具有重要帮助，例如散点图趋势线是Excel软件基于最小二乘法原理进行绘制，并计算得到拟合多项式方程和相关系数.这种方法能够大大提高学生处理实验数据效率，激发学生实验兴趣，在实验教学中具有一定的推广意义.