在大学物理实验教学中,选择何种工具来处理实验数据较难抉择。随着科技的发展,很多师生利用计算机软件如Excel、Origin、MATLAB来处理实验数据。但是受到实验室场地和办学经费限制,能配置计算机的学校较少。近年来,智能手机得到普及,很多移动端计算软件被开发出来。MathStudio是一款可安装在智能手机上的科学计算器,但其APP版是付费应用,且价格高昂。而网页版MathStudio是免费的、无需安装、可直接在移动设备浏览器上运行。只需打开手机浏览器登录官网mathstud.io即可使用,不受操作系统限制。虽然对比APP版功能有少许缺失,但在处理实验数据时影响不大。本文重点介绍web版MathStudio在计算标准偏差、逐差法和线性拟合法的应用。
一、网页版MathStudio计算实验标准偏差
参考文献中长度测量实验,铝筒外径测量数据如表1所示。在智能手机上打开浏览器,登陆MathStudio官网mathstud.io,计算铝筒外径的标准偏差即多次测量的随机误差。
表1 铝筒外径数据表
如图1所示,在MathStudio主界面Catalog目录下找到标准偏差StandardDeviation函数,点击选中函数并将括号里面数据修改为实验测量数据,按回车键得到计算结果。即铝筒外径的标准偏差。
图1MathStudio计算标准偏差 图2 MathStudio逐差法计算
二、网页版MathStudio逐差法计算
参考文献中声速测量实验,采用相位比较法测波长。每当李萨如图形由椭圆变为直线,在游标卡尺上读取接收器的位置,连续读取12个位置的数据如表2所示。
表2 声速测量数据表
实验频率: 37.689khz ;实验温度: 24.0℃ 。
如图2所示,MathStudio命令行第一行为前6次游标卡尺读数;第二行为后6次游标卡尺读数;第三行为逐差法计算结果;第四行为位置平均值。结果显示。则波长,声速。测量相对误差E=0.87%。
三、网页版MathStudio线性拟合法计算
参考文献中光电效应测普朗克常量实验,由公式可知截止电压与入射光频率成正比,计算出斜率,则普朗克常量。实验测量数据如表3所示。
表3 截止电压与入射光频率关系数据表 光阑直径: 4mm 。
图3 MathStudio线形拟合计算
如图3所示,在MathStudio主界
面Catalog目录下找到线性拟合LinearFitModel函数,将括号里面数据修改为测量数据,按回车键计算。结果显示斜率=0.41359,相关系数r=0.99924。
普朗克常数
测量相对误差E=1.36%。
四、结语
介绍免费的网页版MathStudio在大学物理实验数据处理中的应用。结合大学物理实验教学中数据处理的重难点,着重描述网页版MathStudio在计算标准偏差、逐差法和线性拟合法的使用。免费的网页版MathStudio相比付费app版,虽然功能有少许缺失,但在实验数据处理时影响很小。网页版不受设备操作系统限制,只要移动设备能登录官网MathStudio即可,为高校实验教学节省资金。其具有免费、便携、简单易学和计算精度高等优点,是一种新的实验数据处理途径。本校已将网页版MathStudio运用作为课程改革项目引入大学物理实验课堂,广受师生好评。
参考文献:
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