基于Origin的大學物理實驗數據處理

王建鋒 李昂 王丹

摘 要：Origin軟件數據處理與繪圖最常用的軟件，在科研工作中被廣泛使用。隨著大學物理教學現代化水平的提高，傳統的數據處理方法已經不能滿足人才培養的需求。在大學物理實驗數據處理中，引入現代化的數據處理方法勢在必行。在大學物理實驗的數值統計和作圖方面，介紹了Origin軟件的應用，為培養學生科研能力打好基礎。

關鍵詞：大學物理實驗；Origin；數值統計；作圖

中圖分類號：04-39

文獻標識碼：A

1.引言

Origin為OriginLab公司出品的專業函數繪圖軟件，是公認的簡單易學、功能強大、操作靈活的軟件，既可以滿足一般用戶的制圖需求，也可以滿足高級用戶數據分析、函數擬合的需要。Origin自從1991年問世以來，在圖形可視化和數據分析軟件領域，已成為科研人員和工程師常用的高級數據分析和制圖工具。目前其最新的版本是Origin 2015（V9.2），分為普通版（Origin）和專業版（OriginPro）兩個版本。

在傳統的大學物理實驗教學中，實驗數據的處理通常都是手算、計算器計算，繪圖通常采用坐標紙、直尺或曲線尺手繪曲線。這些方法雖然對學生的計算能力、繪圖能力有基礎的訓練，但耗時費力，與時代脫節。將Origin軟件的使用引入大學物理實驗數據的處理中，可以極大地縮短數據處理和繪圖的時間，并且讓學生接觸和熟悉強大的數據分析與制圖軟件，將使學生在今后的工作和學習中受益。

2.Origin軟件在物理實驗數據處理中的使用

以OriginPro 8為例，結合大學物理實驗數據實例，研究Origin在數據處理與作圖中的應用。

2.1數值統計

物理實驗中，常常需要求多次測量的平均值和標準偏差等。Origin在數值統計上可以輕松處理這些內容。

例如對某物理量多次測量值2.01、2.02、2.03、2.04、2.06、2.07等6個數據進行統計計算，如圖1，將數據輸入Origin數據表A列中。

圖1

選擇A列，在“Statistics”菜單中選擇“Descriptive Statistics”中的“Statistics on Columns…”，彈出圖2所示對話框。

打開“Quantities to Compute”項中的“Moments”項，并勾選其中的“Mean”（平均值）、“Standard Deviation”（標準偏差）、“SE of Mean”（平均值標準偏差）、“Variance”（方差）、“Sum”（求和）等項目后，按“OK”確認，則在彈出的表單中給出相應結果，如圖3。

圖3 統計結果

2.2繪圖

物理實驗中，常常將測量數據繪制成曲線或擬合曲線，借助Origin，繪制這些曲線將非常容易。

若以實驗數據直接連線作圖，無需擬合，則可直接將實驗數據輸入Origin表單的A列（x軸）和B列（y軸），并點選等按鈕即可直接作圖，方便快捷。

下面將結合伏安法測電阻實驗數據詳細講述直線擬合作圖。要求根據下表中伏安法測電阻得到的數據繪制電阻的伏安特性曲線。

伏安法測電阻實驗數據表

將數據輸入Origin數據表，如圖4所示。

同時選擇A、B兩列，在“Analysis”菜單中選擇“Fitting”中的“FitLinear…”，彈出LinearFit對話框，直接按“OK”確認即可。

在所生成的表單中，我們可以找到擬合直線的如下常用信息：Intercept（截距）和Slope（斜率）的Value（值）和Standard Error（標準差）、以及R平方值等，如圖5所示。

圖5 Fit Linear信息

雙擊“Fitted Curves Plot”小圖，即可得到擬合直線的大圖，如圖6所示。

通過適當修飾，還可以修改其顯示的顏色、方式、坐標軸信息等。

圖6 擬合直線

3.結語

大學物理實驗課程本身是工科學生基本實驗素質的訓練。通過實驗課的教學，目的是讓學生掌握最基本的實驗能力和最基本的實驗數據處理方法。固然Origin的功能非常強大，但對于剛剛開始接觸數據處理軟件的低年級本科生來說，掌握這個軟件強大功能中最基本的一小部分，會使學生受到啟發，更有利于學生進行深入的學習和探索，幫助學生以此為起點，掌握熟練應用Origin軟件，并使其成為其今后科學研究的有力工具和助手。

參考文獻：

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[5]張林.Origin軟件在聲光調制實驗中的應用[J].大學物理實驗，2007（01）.

作者簡介：王建鋒，學士，助教，物理及物理實驗教學。

李昂，碩士，副教授，物理及能源領域。

王丹，碩士，助理研究員，物理實驗教學與管理。

基金項目：吉林大學珠海學院教學質量工程項目（ZLGC20130601）。

編輯 薛直艷