逐差法和Origin 7.0在大学物理实验数据处理中的比较

物理实验技术中的实验数据处理软件推荐评述在物理实验中，实验数据的处理是不可或缺的一部分。

随着科技的发展，越来越多的实验数据处理软件涌现出来，为研究人员提供了更加方便和高效的工具。

本文将对物理实验数据处理中的几种常用软件进行评述和推荐。

首先，我们来介绍一款被广泛应用的实验数据处理软件- Origin。

Origin软件功能强大，可以实现数据导入、处理、分析和可视化等多种功能。

它提供了丰富的绘图工具，可以创建各种类型的图表和图像，方便用户直观地展示实验结果。

同时，Origin还提供了强大的统计功能，可以进行统计分析和拟合曲线，并给出相应的拟合参数和误差。

此外，Origin还支持脚本编程和自动化操作，使得用户可以自定义处理过程，提高数据处理的效率。

其次，我们来介绍一款专门用于光学实验数据处理的软件- MATLAB。

MATLAB是一种高级的计算机编程语言和环境，被广泛应用于科学计算和工程领域。

在光学实验中，MATLAB可以通过强大的数学和信号处理工具，对实验数据进行处理和分析。

例如，通过傅里叶变换，可以将光学信号从时域转换到频域，进一步研究光的频谱特性。

此外，MATLAB还具备强大的图像处理和显示功能，可以进行图像滤波、边缘检测和图像增强等操作，方便用户观察和分析实验图像。

另外，我们还推荐一款专业的电子实验数据处理软件- LabVIEW。

LabVIEW是一种用于控制、测试和测量的实验室编程环境。

它拥有友好的图形化编程界面，使得用户无需掌握复杂的编程语言即可进行数据处理。

LabVIEW支持多种硬件设备的连接和控制，可以实现实验仪器的自动化测量和数据采集。

同时，LabVIEW还提供了丰富的分析工具和函数库，方便用户进行数据分析和可视化。

由于其功能的强大和可扩展性，LabVIEW在电子实验中得到了广泛的应用和推广。

除了以上几款软件外，还有一些其他的实验数据处理软件也值得一提。

例如Python编程语言，凭借其简单易学和强大的科学计算库（如NumPy和SciPy），被很多科研人员用于实验数据分析和建模。

物理实验技术中的数据处理算法和计算工具推荐在物理实验中，数据处理是非常重要且不可或缺的步骤。

通过对实验数据的精确处理和分析，我们能够从中得出科学结论并验证理论模型。

为了提高数据处理的准确性和效率，使用适当的算法和计算工具非常重要。

本文将推荐几种常用的数据处理算法和计算工具，旨在帮助物理实验者提高数据处理和分析的水平。

一、数据处理算法1. 平均值算法：在实验中，我们通常需要重复测量同一物理量多次。

这时，计算平均值可以减小因外界干扰引起的误差，提高测量结果的精度。

平均值算法是将所有测量结果相加，然后除以测量次数。

2. 标准差算法：标准差是测量数据分散程度的一种指标。

它可以告诉我们测量结果的可靠性和精确性。

标准差算法是将每个测量结果与平均值的差的平方相加，然后除以测量次数的平方根。

3. 最小二乘法：最小二乘法用于拟合实验数据和理论模型之间的关系。

它通过最小化实际观测值与理论预测值之间的残差平方和，找到最佳拟合线或曲线。

4. 傅里叶变换：傅里叶变换是将一个函数或信号从时域转换到频域的一种数学方法。

在物理实验中，傅里叶变换广泛应用于信号分析、频谱分析和图像处理等领域。

二、计算工具推荐1. MATLAB：MATLAB是一种非常强大的科学计算软件，它提供了丰富的功能和工具箱，可以用于各种数据处理和分析任务。

MATLAB具有友好的界面和易于使用的语法，可以对实验数据进行快速处理、绘图和分析。

2. Python：Python是一种流行的编程语言，也被广泛应用于科学计算和数据处理。

Python拥有丰富的科学计算库，如NumPy和SciPy，可以支持各种数据处理算法和方法。

3. Origin：Origin是一种专业的数据分析和图形绘制软件，它可以用于各种科学数据的处理和分析。

Origin具有强大的绘图功能和可定制性，可以生成高质量的图形和图表。

4. Excel：Excel是一种常见的电子表格软件，它也可以用于简单的数据处理和分析。

由于本实验中，声速和波长的函数关系可表达为多项式形式，波长和所测得距离也为比例函数，且在实验测量的过程中自变量为等间距变化，因此采用逐差法测量数据。

其优点是能充分利用测量数据而求得所需要的物理量 ,提高测量精度。

一、共振干涉法测量空气中的声速由干涉理论可知，L=λ/2，V=f λ=2f L 这两组线性关系。

实验中等间距的出现波腹或波节，相当于游标卡尺的位置也是等间距来变化的，对测量的数据进行逐差法处理数据。

共振干涉法测量空气中的声速（已知谐振频率fo=37.000KHZ,T 0=300k ）等间隔对应项相减测量次数 i 位置 Li/mm 逐次相减 Li=L i+1 -L i/cmL5=L i+5 -L i/cm1 67.02 4.6823.94 2 71.7 4.983 76.68 5.1223.82 4 81.8 4.55 86.3 4.624.32 6 90.9 4.97 95.8 5.224.1 8 101 4.629 105.62 4.6223.88 10 110.24由逐次相减的数据可判断出li 基本相等，验证了L 与λ的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。

因此有L 平均 =??× ??????， L 平均 =4.802 mm, ??λ平均=2× ×3×4.802×1-3= 355.348 m/s ，并且此速度是在温度T0 =300 K测V=f =2fL 37 10得。

二、相位比较法测量空气中的声速实验中采用测量两个相同李萨如图像的位置点来测量波长。

选取的李萨如图形是?? = π时的斜直线，比较容易判断，减小实验误差，测得的数据进行逐差法处理。

相位比较法测量空气中的声速等间隔对应项相减测量次数 i 位置 Li/mm 逐次相减 li=li+1 -li/cml5=li+5 -l i/cm1 65.59.5446.7 2 75.049.663 84.79.3647.08 4 94.069.745 103.88.947.02 6 112.79.37 122 9.7246.96 8 131.72 9.429 141.14 9.3647.2 10 150.5由逐次相减的数据也可判断出li 基本相等，验证了L 与λ的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。

数据处理软件Origin在物理化学实验数据处理中的应用许劲毅指导老师：沈雪松桂林医学院摘要：应用软件Origin在计算机上对实验数据进行处理(作相图,线性拟合，非线性拟合等)，能提高试验数据处理的准确性和规范性,并能及时了解和判断学生实验结果的正确性和精密度。

关键字：Origin 线性拟合直线回归相图物理化学实验中常见的数据处理有：①公式计算；②相图绘制；③线性拟合；④非线性拟合；⑤求斜率或截距。

在学生实验中，经常要对数据进行定量处理,用手工绘图.例如；在二组分体系相图的绘制中，必须先进行标准曲线的手工绘制,再在标准曲线上进行量取这样手工的数据处理误差大,效率低。

随着计算机技术的发展对实验数据的处理也应计算机化。

一个专门的数据处理软件Origin7.0，可对物理化学实验的数据处理有很大帮助，能提高试验数据处理的准确性和规范性，可提高数据处理的效率.在学生实验中，可很快知道其实验是否成功,而且大大减少实验数据处理的误差。

1. Origin软件的介绍1.1数据作图Origin可绘制散点图，点线图,柱行图，条形三角图以及双Y轴图形等，在物化实验中通常用散点图，点线图及双Y轴图形。

1.2线性拟合当用散点图或用点线图作出曲线后，用菜单栏中的Analysis中的Fit linear或Tools菜单中的Liner Fit可对曲线进行线性拟合.结果记录中显示曲线的公式,斜率,截距和相对误差等。

在处理数据时，可对散点图或点线图的形状选择合适的函数进行拟合。

2. 应用介绍2.1 相图绘制2.1.1二元组分T-X相图的绘制2.1.1.1 苯－乙醇二组分T-X相图的绘制2.1.1.1.1作二元组分的标准曲线下表苯-乙醇溶液折光率测定数据.苯的摩尔分数折光率10% 1.373420% 1.387550% 1.429070% 1.457090% 1.48502.1.1.1.2线性拟合.将数据输入Origin 数据表中，作苯组分-折光率的散点图，再进行选择Analysis菜单中的Fit linea，对该数点图进行线性拟合.得到曲线类的为y=B+Ax, B= -9.75602，A= 7.17622 R(相关系数)=1，SD(标准偏差)=9.95047E-4，P(R2=0的概率)<0.0001表明拟合效果最佳,拟合函数式为y=7.17622x-9.75602。

物理实验技术中的数据处理软件及其使用方法在物理实验中，数据处理是一个关键的环节。

通过对实验数据的处理和分析，我们可以得到更准确的结果和更深入的理解。

为了提高实验数据处理的效率和准确性，科研人员和学生们常常会使用各种数据处理软件来辅助实验数据的处理和分析。

本文将介绍几种常用的物理实验数据处理软件及其使用方法。

一、Excel数据处理软件Excel是一种功能强大的电子表格软件，它可以用于各种实验数据的处理和分析。

使用Excel进行数据处理的第一步是将实验数据输入到工作表中。

在Excel中，每个数据都可以对应一个单元格，可以在单元格中输入数字、文字、公式等内容。

在输入完实验数据后，可以通过Excel提供的各种函数和公式进行数据处理，如求平均值、方差、标准差等统计数据。

此外，Excel还可以进行图表绘制，通过绘制折线图、柱状图等图表，我们可以更直观地观察和分析实验数据之间的关系。

二、Origin数据分析软件Origin是一种专业的数据分析和绘图软件，特别适合物理实验中大量数据的处理和分析。

与Excel相比，Origin具有更强大的数据处理功能和分析工具。

使用Origin进行数据处理的第一步是导入实验数据。

Origin支持多种数据格式的导入，如文本文件、Excel文件、LabVIEW等。

导入数据后，可以通过Origin提供的各种功能进行数据处理和分析，如拟合曲线、求解微分方程、图像处理等。

此外，Origin还可以进行数据可视化，绘制各种专业的图表和曲线，方便进行数据的观察和分析。

三、MATLAB数据处理软件MATLAB是一种广泛应用于科学计算和工程领域的高级数学软件。

在物理实验中，MATLAB可以用于数据处理、信号处理、图像处理等各个方面。

使用MATLAB进行数据处理的第一步是将实验数据导入到MATLAB的工作空间中。

导入数据后，可以通过MATLAB提供的各种函数和工具进行数据处理和分析，如求积分、傅里叶变换、小波变换等。

⼤学物理实验常⽤的数据处理⽅法1.7 常⽤的数据处理⽅法实验数据及其处理⽅法是分析和讨论实验结果的依据。

在物理实验中常⽤的数据处理⽅法有列表法、作图法、逐差法和最⼩⼆乘法（直线拟合）等。

1.7.1 列表法在记录和处理数据时，常常将所得数据列成表。

数据列表后，可以简单明确、形式紧凑地表⽰出有关物理量之间的对应关系；便于随时检查结果是否合理，及时发现问题，减少和避免错误；有助于找出有关物理量之间规律性的联系，进⽽求出经验公式等。

列表的要求是：（1）要写出所列表的名称，列表要简单明了，便于看出有关量之间的关系，便于处理数据。

（2）列表要标明符号所代表物理量的意义（特别是⾃定的符号），并写明单位。

单位及量值的数量级写在该符号的标题栏中，不要重复记在各个数值上。

（3）列表的形式不限，根据具体情况，决定列出哪些项⽬。

有些个别的或与其他项⽬联系不⼤的数据可以不列⼊表内。

列⼊表中的除原始数据外，计算过程中的⼀些中间结果和最后结果也可以列⼊表中。

（4）表中所列数据要正确反映测量结果的有效数字。

列表举例如表1-2所⽰。

表1-2铜丝电阻与温度关系1.7.2 作图法作图法是将两列数据之间的关系⽤图线表⽰出来。

⽤作图法处理实验数据是数据处理的常⽤⽅法之⼀，它能直观地显⽰物理量之间的对应关系，揭⽰物理量之间的联系。

1．作图规则为了使图线能够清楚地反映出物理现象的变化规律，并能⽐较准确地确定有关物理量的量值或求出有关常数，在作图时必须遵守以下规则。

（1）作图必须⽤坐标纸。

当决定了作图的参量以后，根据情况选⽤直⾓坐标纸、极坐标纸或其他坐标纸。

（2）坐标纸的⼤⼩及坐标轴的⽐例，要根据测得值的有效数字和结果的需要来定。

原则上讲，数据中的可靠数字在图中应为可靠的。

我们常以坐标纸中⼩格对应可靠数字最后⼀位的⼀个单位，有时对应⽐例也适当放⼤些，但对应⽐例的选择要有利于标实验点和读数。

最⼩坐标值不必都从零开始，以便做出的图线⼤体上能充满全图，使布局美观、合理。

物理实验中使用的数据处理软件与技巧在物理实验中，为了准确地获取和处理实验数据，使用合适的数据处理软件和技巧是非常重要的。

本文将介绍一些常用的数据处理软件和技巧，以帮助物理实验中的数据分析和结果的准确性。

一、数据处理软件1. MatlabMatlab是一种广泛应用于科学与工程计算的软件。

它具有强大的数据处理和图形绘制功能，并且支持多种编程语言。

在物理实验中，可以利用Matlab对数据进行处理、分析和建模。

2. OriginOrigin是一种专业的数据分析和绘图软件，适用于各种科学实验。

它提供了丰富的数据处理功能、统计分析、曲线拟合等，可以方便地处理物理实验中的数据。

3. Microsoft ExcelExcel是一种常见的电子表格软件，也可以用于物理实验数据的处理和分析。

Excel提供了各种函数和工具，可以进行简单的数据计算、图表绘制等操作。

二、数据处理技巧1. 数据清洗在物理实验中，获取到的数据往往会存在一些噪声或异常值。

因此，进行数据处理之前，需要先进行数据清洗。

可以利用平均值、中位数等统计方法，对数据进行筛选和修正，以提高数据的准确性和可靠性。

2. 数据分析在数据处理过程中，常常需要进行数据的统计分析和图表展示。

通过计算平均值、标准差、相关系数等指标，可以对实验数据进行深入分析，从而获取更多有用的信息。

同时，可以利用图表工具将数据可视化，更直观地展现实验结果。

3. 曲线拟合在物理实验中，经常需要对实验数据进行曲线拟合，以获得更准确的结果。

可以利用最小二乘法等拟合方法，将实验数据与理论模型进行比较，从而得到更好的拟合曲线并估计参数值。

4. 不确定度分析在物理实验中，由于测量误差等原因，实验数据通常会存在一定的不确定度。

为了准确评估数据结果的可靠性，需要进行不确定度分析。

可以利用统计学方法计算不确定度，并根据实验条件和仪器精度进行综合考虑，得出最终的测量结果。

总结：物理实验中的数据处理是非常重要的一环，合适的数据处理软件和技巧可以大大提高实验数据的准确性和可靠性。

Origin软件在大学物理实验数据处理中的应用郭阳雪;孔祥洪;杨渭;陈瑜【摘要】本文以一实例详细介绍了Origin软件对大学物理实验数据处理的方法,其在处理量大繁多的实验数据时具有强大的功能,与传统的手工处理方法相比,利用该软件可以提高作图精度和减少数据处理误差.【期刊名称】《物理与工程》【年(卷),期】2012(022)004【总页数】4页(P24-26,30)【关键词】Origin;物理实验;数据处理【作者】郭阳雪;孔祥洪;杨渭;陈瑜【作者单位】上海海洋大学物理实验中心,上海 201306;上海海洋大学物理实验中心,上海 201306;上海海洋大学物理实验中心,上海 201306;上海海洋大学实验室与设备管理处,上海 201306【正文语种】中文大学物理实验在培养学生严谨的科学思维和创新能力，培养学生理论联系实际，特别是与科学技术发展相适应的综合能力，以适应科技发展与社会进步对人才的需求方面有着不可替代的作用.大学物理实验数据处理是大学物理实验的一个重要的组成部分，数据处理结果直接影响着对整个实验操作过程正确与否的判断.实验过程中增强和提高学生数据处理能力，培养学生严谨的科学态度，将来能够成为高素质的科研工作者或物理教学工作者［1］.大学物理实验数据处理的基本方法有：作图法、列表法、回归法和逐差法等［2］，尤其是采用作图法对大量数据的处理，用手工方法描点，绘制曲线，不但费时费力，图像粗糙，而且对于误差精度的控制也难以达到预期的效果.随着科学技术的发展和计算机应用的普及，实验数据处理方法的多样化，涌现了大量的数据处理软件.Origin是一款优秀的数据分析和绘图软件，Origin软件具有强大的数据分析功能，包括数据的排序、调整、计算、统计、频谱变换、曲线拟合等.本文以一物理实验为例，重点介绍Origin软件在曲线拟合方面的应用［1］.图1为太阳能电池等效电路图，其中，Ish是恒流源；D是P-N结；Rsh是并联电阻［2～6］；Rs是串联电阻；RL是负载；UOC是开路电压；UL是负载电压.当太阳能电池的输出端短路时，即可得到短路电流Ish，图1（a）为太阳能电池接上负载电阻RL，图1（b）为太阳能电池的输出端开路时得到的开路电压UOC，太阳能电池的输出电压和电流将随着负载电阻的变化而变化，硅电池的输出功率也将随着负载电阻的变化而变化.可以利用下式计算.硅电池负载功率：通过测量RL的端电压UL及开路电压UOC，便可以算出负载功率及硅电池总输出功率.根据测得的实验数据，在本实验中我们采用Origin软件对数据进行处理，和传统的作图方法相比，整个操作过程简单，便于学生掌握和学习，又可以激发学生的兴趣.表1所示为在不同温度下测得的短路电流Isc和开路电压UOC.首先把表1中的实验数据导入到Origin软件中，Origin支持excel、text等多种数据格式，这里以软件自带的Book录入数据.Book是二维数据，每一列代表一类数据，每一类数据都有long name、units、commen属性，如图2所示，录入了两组数据，分别是T和UL.其中，T的单位是℃，UL的单位是V.选定一列作为x轴，另一列为y 轴，打开plot菜单，选中line选项，点击spline命令，软件自动生成一张二维图表，也即拟合出开路电压和温度的曲线及短路电流和温度的曲线，分别如图3和图4所示.从图3中看出温度在20℃～60℃时，开路电压随着温度的升高而降低.从图4中看出短路电流随温度的漂移情况，温度在20℃～60℃范围内时，有5%左右温度漂移.与上面生成二维图像过程一样，首先打开Plot菜单，选中line选项，点击spline 命令就会自动生成一张图表.由实验测得太阳能电池在一定温度下的负载阻值RL、负载电压UL，根据公式（1）、（2）、（3）计算PL，就可以作出PL－RL关系曲线，如图5所示.图5曲线中，在温度T＝31℃时，负载电阻RL＝1280Ω时，负载功率PL最大.2.3 Origin对已知曲线求导数对图5曲线进行求导，得到功率对负载的变化曲线见图6.具体操作为：将图5导入到Origin软件中，打开analyses菜单，选中 mathematics differentiate选项，然后点击open dialog，出现参数设定界面，如图7所示.选中plot derivative curve选项，点击OK，软件自动生成求导曲线.由图6曲线可以看出当温度T＝31℃时，RL＞950Ω时导数接近零，负载功率变化较为平稳.计算机技术的发展，使其在各行各业中的地位越来越重要，它的应用也逐渐渗透到各个领域.大学教学方法正在由传统的教学方式向现代化的教育方向迈进，计算机辅助教学已是现代教育中的发展主流.利用计算机技术进行实验数据处理不仅可以提高效率，还可以有效地减小计算误差，作为物理实验教师，我们有责任去探索和研究，将现代的信息计算应用在物理实验教学中.【相关文献】［1］王平军.实验能力的基本要求［J］.实验室科学，2006，（01）：6～9［2］杨渭，孔祥洪、郭阳雪等.大学物理实验［M］.北京；中国铁道出版社，2010.46～51，156～158［3］任航，叶林.太阳能电池的仿真模型设计和输出特性研究［J］.电力自动化设备，2009，29（10）：112～115［4］廖志凌，阮新波.硅太阳能电池串联电阻的一种估算新方法［J］.电工技术学报，2008，23（5）：88～92［5］查珺，程晓舫，丁金磊等.基于一条I-V曲线提取硅太阳电池参数的一种新方法［J］.太阳能学报，2007 ，28（9）：992～995。

逐差法和Origin7.0软件在大学物理实验数据处理中的比较姜王欣;颜淑雯;夏雪琴
【期刊名称】《大学物理实验》
【年(卷),期】2012(025)002
【摘要】用逐差法和Origin7.0软件分别对拉伸法测金属丝杨氏模量的实验数据进行处理,结果表明,利用Origin7.0软件处理实验数据,具有简洁、快捷与直观等特点,避免了人为因素所造成的误差,在物理实验数据处理过程中有显著的应用价值。

【总页数】5页(P83-87)
【作者】姜王欣;颜淑雯;夏雪琴
【作者单位】浙江海洋学院,浙江舟山316000;浙江海洋学院,浙江舟山316000;浙江海洋学院,浙江舟山316000
【正文语种】中文
【中图分类】O4-39
【相关文献】
1.Origin7.0软件在化学实验数据处理中的应用 [J], 马纪伟;闫冬良
2.逐差法和Origin 7.0软件在牛顿环实验数据处理中的比较 [J], 徐海英;唐曙光;阚彩侠;缪长宗
3.逐差法和Origin7.0软件在测量氦氖激光的波长实验数据处理中的比较 [J], 李丹凤;夏雪琴
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逐差法和Origin 7.0软件在牛顿环实验数据处理中的比较徐海英;唐曙光;阚彩侠;缪长宗【摘要】Gradual deduction method and origin 7 . 0 software were used to process the data in Newton ring re-spectively. The results show that origin 7. 0 software have the merits of processing data such as simple,accurate and rapid and etc,which is widely applied in data processing.%用逐差法和origin 7.0软件分别对大学物理牛顿环实验数据进行处理。

结果表明,origin 7.0软件处理实验数据具有简单、准确、快速等特点,在数据处理中有广泛应用。

【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】2页(P99-100)【关键词】牛顿环;逐差法;origin 7.0【作者】徐海英;唐曙光;阚彩侠;缪长宗【作者单位】南京工程学院，江苏南京 211167;南京工程学院，江苏南京211167;南京航空航天大学，江苏南京 211016;南京航空航天大学，江苏南京211016【正文语种】中文【中图分类】O4-39数据处理是大学物理实验教学中的一个重要环节，运用计算机软件处理实验数据已成为一种常用的方式［1-4］。

本文结合牛顿环测量凸透镜曲率半径实验，运用origin 7.0软件处理实验数据，并与逐差法进行比较，体现origin软件处理实验数据的简单，方便，直观等优点。

牛顿环实验装置通常是由一个平面和一个曲率半径很大的凸面组成。

在两个表面间形成一个空气薄层。

当以平行单色光垂直照射时，入射光在空气薄层的上下两表面反射。

由于各处的空气层厚度不同，就会形成不同的光程差。

关于运用逐差法处理物理实验数据时逐差间隔的最佳选取的问
题
钟纪琳
【期刊名称】《重庆建筑工程学院学报》
【年(卷),期】1989(011)004
【摘要】本文对运用逐差法能减小多项式函数数据处理误差的机制和原因,从误差理论的角度出发运用数学手段结合实例进行了探讨,提出了逐差间隔选取的等效原则。

对逐差间隔数的最佳选取问题根据误差理论加以数学分析作了比较详尽的论证,并以若干实例证实了结论的正确性。

最后在比较物理实验数据处理诸方法优劣的基础上提出了应用各种方法的适宜条件和范围。

【总页数】8页(P91-98)
【作者】钟纪琳
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】O4－33
【相关文献】
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