作圖法在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用與研究

王 璇 姜進(jìn)娟 董愛國 高 華 張自力 鄭志遠(yuǎn) 王亞芳 蔣 蕓

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京 100083

作圖法在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用與研究

王 璇 姜進(jìn)娟 董愛國 高 華 張自力 鄭志遠(yuǎn) 王亞芳 蔣 蕓

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京 100083

測量空氣相對壓力系數(shù)實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)之一，其數(shù)據(jù)處理方法中綜合了列表法和作圖法，是一個比較優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)。但是其計算量比較大。因此，探索簡易的數(shù)據(jù)處理方法對于提高實(shí)驗(yàn)的效率非常重要。同時，通過數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)，也能夠達(dá)到促進(jìn)學(xué)生積極思考的目的。

作圖法；數(shù)據(jù)處理；相對壓力系數(shù)；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

作圖法是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中重要的數(shù)據(jù)處理方法，也是大學(xué)生必須要掌握的一種數(shù)據(jù)處理的基本技能。引入excel、matlab等軟件，利用計算機(jī)能夠比較方便、準(zhǔn)確的進(jìn)行繪圖，許多教師和學(xué)者也進(jìn)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(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)解決好“作什么圖”的問題其實(shí)更具有現(xiàn)實(shí)意義。下面通過一個具體例子來進(jìn)行說明，同時也借以和同仁進(jìn)行探討，歡迎指正。

1 測量空氣相對壓力系數(shù)實(shí)驗(yàn)原理[5]

1.1 理想氣體的查理定律

1.2 擴(kuò)散硅壓阻式差壓傳感器

半導(dǎo)體材料（如單晶硅）因受力而產(chǎn)生應(yīng)變時，由于載流子的濃度和遷移率的變化而導(dǎo)致電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。壓阻式差壓傳感器就是利用壓阻效應(yīng)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(kuò)散以形成如圖1所示的十字形四端應(yīng)變片。

圖1 十字型四端應(yīng)變片

2 作圖法在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

表1

2.1 常規(guī)作圖法:圖

表2

圖2 p－t圖

從圖中取兩點(diǎn)(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(jìn)作圖法:圖

具體過程如下：根據(jù)表中數(shù)據(jù)作圖，如下圖3所示。

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

將數(shù)據(jù)代入公式中：

3 兩種作圖法的比較及結(jié)論

[1]李翠玲，呂向群.Origin輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)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(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J]; 西安文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),第20卷第2期:74-76.

[5]郝久清，孫炳全，等.作圖法處理數(shù)據(jù)及其不確定度的評定[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),第12卷第1期:61-63.

[6]大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[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(xué)專業(yè)。

姜進(jìn)娟（1991-）女，本科，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)。

董愛國（1976—），男，河北唐山人，助理研究員，自動控制專業(yè)，長期從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.124