在大學物理實驗中用計算機軟件記錄處理數據逐差法

蔣衛建

我們在處理實驗數據時，經常要對大量的數據進行步驟重復的計算，計算工作量都很大，可以利用計算機軟件來幫助我們完成數據處理任務。[1-2]

一、Excel簡介和Excel函數計算

Microsoft Excel是微軟公司的辦公軟件Microsoft office的組件之一。Microsoft Excel可以執行計算，有大量的內置函數可供選擇，可以制作圖表、添加曲線擬合趨勢線，完全能夠滿足我們大學物理實驗課中處理實驗數據的要求。Excel軟件普及度很高，也很適合初學者學習使用。本書中，我們將以Excel 2010為例來說明如何使用軟件來處理數據。[3-4]

Excel表格中，每一個格子稱為單元格，用圖（1）中第一列的1、2、3……表示行數，第一行A、B、C……表示列數。例如圖中選中的是單元格J2，其內容顯示的是“815.69”。單元格中既可以輸入數字，如單元格B2至I2；也可以輸入字符，如單元格A2；還可以輸入公式，如單元格J2、K2。公式的特點是以“=”號作為起始符號。我們就是要利用Excel可以用公式做計算的功能來處理數據。我們要注意，在Excel表格中輸入公式后，將直接顯示計算結果，如圖（1）中單元格J2。若要查看某單元格公式，可以用鼠標選中某單元格后，在編輯欄（圖（1）的中部按鍵 后的空格）內查看。如圖（1）中單元格J2中輸入的公式為“=AVERAGE（A2：I2）”，表示對從單元格A2至單元格J2中的值求平均值，注意這里是用“：”連接A2和I2。

為了計算標準差，如圖（2）所示，可選擇單元格K2，點擊按鍵，彈出插入函數對話框，選擇“STDEV”函數（標準差Standard Deviation）。在函數參數對話框中，輸入“B2：I2”。點擊確定按鍵，單元格K2中即會顯示出標準差的值。

二、Excel逐差法處理數據舉例

我們再來看看如何在Excel中采用逐差法處理數據。

例如，在測量聲波速度的實驗中，聲波傳播至相距Δx=25.00mm的各個位置時，測得其相應的時間數據如表1所示。我們要用逐差法處理數據求得聲波速度v。

如圖（3），在行1輸入物理量的名稱和單位，然后輸入實驗數據，并設置列A的小數位數為“2”。在單元格C2輸入“=B6-B2”，在按回車鍵。單元格C2將顯示“296”，為單元格B6的值“516”和單元格B2的值“220”之差。

接著，我們要用到Excel的自動填充功能。將鼠標移到單元格C2右下角的附近。鼠標會變成一個黑色的實心的小十字，按住鼠標左鍵向下拖動至單元格C4，就可以實現自動填充。自動填充后，列C各行都是與單元格C2相似的公式，例如單元格C3為“=B7-B3”，Excel自動地把公式中的行號相應增加了。而這正好是逐差法所需要的計算公式。注意，每次執行自動填充后，我們都要選擇自動填充的單元格，在編輯欄檢查公式是否正確。

我們在圖（3）中單元格D2使用了平均值公式計算Δt平均。在圖（3）單元格E2中輸入的公式為“=25.00*0.001/（D2*0.000001/4）”，顯示的“337.8”，即是聲速的值。

三、小結

利用計算機軟件來幫助我們完成數據處理任務，特別是可以使用公式，可以節約數據處理的時間，提高效率。

參考文獻

[1]陳守川.杜金潮等.新編大學物理實驗教程.杭州：浙江大學出版社.2011.

[2]丁慎訓.張連芳.物理實驗教程.北京：清華大學出版社.2002.

[3]Excel Home.Excel數據處理與分析.實戰技巧精粹.北京：人民郵電出版社.2008.

[4]Excel Home.Excel函數與公式.實戰技巧精粹.北京：人民郵電出版社.2008.