作圖法在大學物理實驗數據處理中的應用與研究

王 璇 姜進娟 董愛國 高 華 張自力 鄭志遠 王亞芳 蔣 蕓

中國地質大學（北京）物理實驗教學中心，北京 100083

作圖法在大學物理實驗數據處理中的應用與研究

王 璇 姜進娟 董愛國 高 華 張自力 鄭志遠 王亞芳 蔣 蕓

中國地質大學（北京）物理實驗教學中心，北京 100083

測量空氣相對壓力系數實驗是大學物理實驗中的熱力學實驗之一，其數據處理方法中綜合了列表法和作圖法，是一個比較優秀的實驗。但是其計算量比較大。因此，探索簡易的數據處理方法對于提高實驗的效率非常重要。同時，通過數據處理方法的改進，也能夠達到促進學生積極思考的目的。

作圖法；數據處理；相對壓力系數；大學物理實驗

作圖法是大學物理實驗中重要的數據處理方法，也是大學生必須要掌握的一種數據處理的基本技能。引入excel、matlab等軟件，利用計算機能夠比較方便、準確的進行繪圖，許多教師和學者也進行過研究和探索[1-5],較好的解決了“如何作圖”的問題，但是，對于“作什么圖”的問題，討論的較少。我們在教學實踐中發現解決好“作什么圖”的問題其實更具有現實意義。下面通過一個具體例子來進行說明，同時也借以和同仁進行探討，歡迎指正。

1 測量空氣相對壓力系數實驗原理[5]

1.1 理想氣體的查理定律

1.2 擴散硅壓阻式差壓傳感器

半導體材料（如單晶硅）因受力而產生應變時，由于載流子的濃度和遷移率的變化而導致電阻率發生變化的現象稱為壓阻效應。壓阻式差壓傳感器就是利用壓阻效應制成的。它的核心是硅膜片，這種膜片是利用制作集成電路的方法，在單晶硅基片上通過硼的擴散以形成如圖1所示的十字形四端應變片。

圖1 十字型四端應變片

2 作圖法在數據處理中的應用

表1

2.1 常規作圖法:圖

表2

圖2 p－t圖

從圖中取兩點(t1,p1)和(t2,p2)分別為（20,98.00）和（60,108.44），可得直線斜率可得圖示直線方程為,由此得0℃時的,則

2.2 改進作圖法:圖

具體過程如下：根據表中數據作圖，如下圖3所示。

取線上點(t1,u1)和(t2,u2)分別為（40.0,2.63）和點（60.0,10.00）,由此可求得斜率：。

將數據代入公式中：

3 兩種作圖法的比較及結論

[1]李翠玲，呂向群.Origin輔助物理實驗教學研究徐兵[J].中國科技信息，2011年第1期：204-205.

[2]蘭燕娜.Excel在大學物理實驗數據處理中的應用研究[J].赤峰學院學報(自然科學版),2010年第26卷第12期：11-12.

[3]楊菊香，劉振，周躍花，等.Excel和Origin在物理化學實驗數據處理中的應用[J]; 西安文理學院學報(自然科學版), 2009年第12卷第4期:122-124

[4]陳玉林，丁留貫，張磊,等.基于Excel的物理實驗數據處理[J].大學物理實驗,第20卷第2期:74-76.

[5]郝久清，孫炳全，等.作圖法處理數據及其不確定度的評定[J].大學物理實驗,第12卷第1期:61-63.

[6]大學物理實驗[M].周惟公等.高等教育出版社，2009年5月第一版：P159-165.

王璇（1991-）女，本科，地球物理學專業。

姜進娟（1991-）女，本科，機械設計制造及其自動化專業。

董愛國（1976—），男，河北唐山人，助理研究員，自動控制專業，長期從事實驗教學與管理工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.124