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学术论坛 OrIgIn 在处理大学物理实验中的应用 丁淑芳 （湘南学院，湖南郴州 412000） [摘 要] 本文介绍了OrIgIn 软件的特点以及在物理实验数据处理中的作用，并利用OrIgIn 软件测量普朗克常量的数据处理过程为例，通过 作图和对实验图像拟合阐述了该软件的使用方法，实践表明此软件作为常用数据处理方法引入大学物理实验有利于实验教学。 [关键词] OrIgIn 软件；物理实验；数据处理；拟合 大学物理实验课程是普通院校的一门重要基础课程，在培养学生 创新能力、研究能力和实践能力上起到了重要作用。大学物理实验课具 有丰富的实验思想、方法及手段，能提供综合性很强的基本实验技能训 练，是培养学生实验能力和提高科学素质的重要基础，且在培养学生严 谨的治学态度、活跃的创新思维、理论联系实际和适应科技发展的综合 应用能力等方面具有其他实践课不可替代的作用。在实验教学过程中， 大量实验数据的处理和作图是学生普遍存在的薄弱环节，完成实验操作 后的数据处理工作，更能够培养学生对待科学的严谨态度和扎实的工作 作风。其步骤包括数据记录、整理、分析、计算，图形显示表达等，借 此说明实验现象，同时得出结论。传统的坐标纸手工作图方法存在费时 费力，记录、整理数据、分析计算，最后在坐标纸上描点作图，而且存 在误差较大的缺点，此种方法繁琐，效率低，误差大。 随着当今实验仪器的不断更新和集成化，测量更加方便，显然坐 标纸作图和人工计算器计算数据等数据处理方式不能很好地分析计算结 果，并且个人主观性比较强，曲线拟合非常粗糙。目前，用于处理实验 数据的软件主要有两种，即Excel 软件和Origin 软件。Excel 软件是目 前最优秀的电子表格软件之一，具有卓越的图表和数值计算功能，是数 据处理工作者常用的工具软件，它在数据综合管理和分析方面具有功能 强大、技术先进、使用方便等特点。Excel 软件虽具有很强的数据分析 功能，并可以方便地将数据处理过程的基本单元制成电子模板，使用过 程中，只要调出相应的模板，输入原始数据，激活相应的功能按钮，就 能获得实验作图要求的各项参数。但其图形处理、分析功能不如Origin 软件简便、强大。例如，文献中所举的例子：测热敏电阻RT 与温度T 的关系实验，其结果RT=2.48E- 05e3.94E+03/T。如果用Excel 处理数据， 必须通过变量代换把非线性变换成线性后才能进行。而用Origin 软件 直接就能进行线性和非线性的处理及分析。利用Origin 软件进行数据 分析，拟合度高并且能够很容易地直接得到数据处理中的其他附加结 果。 Origin 软件是在计算机平台上操作的一款数据与图像处理软件， 功能强大，具有数据录入、调整、图像拟合等各种完善的数学分析功能 以及强大的绘图功能。因此，Origin 软件在学术研究领域有非常广泛的 应用。采用Origin 软件处理大学物理实验数据时，最突出的特点就是 简单、易懂、直观、形象、图形化及面向对象的窗口菜单和工具栏操作 等用户环境，结果准确、便于分析。鉴于现在学生中计算机普及率很 高，采用计算机处理数据时机已经成熟。因此，Origin 软件处理大学物 理实验数据可以带来方便，需要推广。 一、实例说明 本文拟用Origin7.5 中文版软件处理普朗克常量的测定，以下实验 数据均来自于湘南学院2007 级同学的实验报告。 （一） 实验原理 根据爱因斯坦光电效应： hv=1 mv2+ WS （1） 2 h 为普朗克常量，v 为光的频率，WS 为逸出功 采用“减速电位法”测量普朗克常量，当光电管阳极与阴极之间 的反向电压为 Us 时，阴极光电子不能到达阳极，此时阴极光电流为零， 称 Us 为截止电压。反向电压等于截止电压时，静电场对光电子做的功 等于光电子逸出的初动能，即方程 （2）。 1 mv2= eU（2） s 2 联立 （1） 和 （2） 得到方程 （3）： Us= h v- WS （） 3 e e 作出 Us-v 关系曲线，即可求出普朗克常量。 （二） 实验数据 根据实验原理测得如表1 数据： 表 １ 不同频率光的截止电压 （三） OrIgIn7.5 软件的应用 详细介绍利用Origin7.5 软件对实验中测量普朗克常量获得数据处 理的具体步骤。 具体步骤如下： 1） 打开Origin7.5 软件，如图1。 2） 在默认标题为Data1 的表格中输入数据，A （x） 轴- 频率，B （y） 轴- 截止电压，如图2。 图 １ 空白 Ｏｒｉｇｉｎ７．５ 软件 图２ Ｄａｔａ１ 的表格中输入数据 3） 鼠标选中Data1 的表格中A （x） 和B （y） 的数据，然后点击 菜单栏中的绘图，在弹出的菜单中选择描点，或者选择左下角快捷按钮 PlotselecteddataasaScatterGraph，都可以得到Graph1 中X- Y 中 的散点图，如图3 所示。 4） 选择点击菜单栏中的“分析- 线性拟合”，得到Graph1 中拟 图 ３ 利用数据得到 Ｇｒａｐｈ１ 中 Ｘ－Ｙ 中的散点图 TECHNOLOGYWIND 195 表 ２ 拟合曲线数据表 ＬｉｎｅａｒＲｅｇｒｅｓｓｉｏｎｆｏｒＤａｔａ１＿Ｂ： Ｙ＝Ａ＋Ｂ×Ｘ 根据表2 中的相关系数R=0.99976，非常接近1，可以说明 Us-v 拟合曲线是理想可靠的，所以Y=1.51953- 0.41327 ×X。由式 （3） 和 Y=1.51953- 0.41327×X 可得：Us= 1.51953- 0.41327×v，即可知 h=6.6205 ×10-34J·S， 理 论 值 h=6.6261 ×10-34J·S， 相 对 误 差 为 0.08%。 二、结 论 通过测定普朗克常数初步了解Origin 软件工作环境和操作方法。 合曲线如图4 所示，并且获得拟合数据如表2。 R2 为相关系数；SD 为拟合变量Y 的标准差；N 为数据点的个数； P 为置信概率。 Origin 软件图形与计算功能非常强大，能够进行很多物理实验的数据处 理和分析，可以方便的计算和显示实验中各种结果。在实验中，用计算 机代替手工进行数据处理是一个必然趋势，可以提高数据处理的效率与 精度，并且使学生从繁复的手工数据处理中解脱出来，用更多的时间去 实践和理解实验本身。 学生初涉实验时，可选择较易上手的Excel 来处理数据，当学生具 备一定的实验能力、掌握简单的实验数据处理方法后，可训练其用Ori- gin 软件处理较为复杂的实验数据。 图 ４ 拟合曲线 ［参考文献］ [1] 夏春兰.OrIgIn 软件在物理化学实验数据处理中的应用[J].大学化学,2003. [2] 荣钦科技.Excel2003 在统计学中的应用[M].北京:电子工业出版社,2005. [3] 金哲,金林虎.OrIgIn6.1 在实验数据处理和分析中的应用.延边大学报,2002. [4] 叶卫平,方安平,于本方.OrIgIn7.0 科技绘图及数据分析[M].北京:机械工业 出版社,2004. [5] 谢宁,张毅,焦永芳等.巧用OrIgIn 软件分析物理实验数据口[J].实验室科学, 2007. 5） 对Graph1 中拟合曲线编辑，更改X 与Y 轴的坐标标题，并且 将图片优化，然后点击菜单栏中的“编辑- 复制页面”，可以得到如下 图5 所示的 Us-v 关系曲线。 图 ５ 不同频率的截止电压拟合曲线 （上接第172 页） 广泛而又复杂，教师的讲解毕竟是有选择的，有限的，因此，应该鼓励 学生进行大量的课外阅读和实践，增加文化知识积累。教师应该成为学 生课外文化内容学习的组织者和指导者。 （五） 不断更新教学理念和教学手段 现在从事基础日语教学的教师均是具有硕士学位以上的资深讲师， 他们把学到的先进的教学理念及时运用在教学中，改变了传统模式的古 板教学方式，将交际教学法、启发式、研讨式、文化背景教学、引导学 生自主学习等多种教学方法和多媒体网络技术等现代化的教学手段相结 合，增加课堂教学的直观性、增加师生互动，这样可以提高教学效果。 具体操作在以下几个方面： 1） 课堂教学中穿插听、说、读、写、译基本技能的实践环节；2） 积极利用我院语言实验室、多媒体教室等进行实践教学；3） 学生课下 利用网络资源自主进行听、说、读的训练；4） 开展日语角、日语短剧 小品、日语朗读比赛、日语演讲比赛等第二课堂活动；5） 开展服务于 企业、服务于社会的社会实践活动；6） 开设综合训练等实践活动。组 织学生阅读日文小说、观看经典日剧，并开展讨论，用日语写下300 字左右的感想；7） 学生语言实践范例 （课前3 分钟演讲）。 三、结语 基础日语课程教学改革的主要目的在于改进教学方法、丰富教学 内容，运用现代化的教学手段，提高教学效果。内容包括：一、二年级 基础日语授课教案、多媒体课件、考试改革等，通过教学实践，可以证 明这些改革有很大的帮助。教师能运用现代化的教学手段和灵活多样的 教学方法进行教学，改变传统教学单一的授课方式，不断更新知识内 容，扩大学生的信息量，开阔学生的视野，营造身临其境的语言氛围， 提高学生的兴趣，激发学生的学习积极性。发挥教师的主导作用和学生 学习的主动性，将课上的语言活动和课下的自主学习结合起来，将语言 知识变为语言技能。 日语教学实践中，只要我们遵守教学规律，循序渐进，持之以恒， 运用心理学原理改进日语教学方法，从实际出发，师生共同努力、情感 交融，提高学生学习日语的兴趣。采取适当的教学措施，课堂上充分发 挥教师的主导作用，用多种形式操练所学内容，布置适当的作业，善于 总结归纳，认真组织教学，与学生保持融洽的关系，对学习好的学生高 标准，严格要求，对成绩差的学生则适当的要求，学生就会绕有兴趣地 学日语，就能收到良好的教学效果，从而 提高教学质量。 作者简介：李莲花，1973 年生，女，籍贯吉林省延吉市，研究方 向语言学与应用语言学，职称讲师，学历硕士。 ［参考文献］ [1] 于春英.基础日语课堂教学方法的新探索[J].高等教育研究,2008. [2] 周杰.高职日语课堂教学之现状[J].科教创新,2007. [3] 胡新详.浅谈基础阶段日语精读教学模式的改革[J].佳木斯教育学院学报, 2009. [4] 陈贺丽.大二日语精读授课方式之我见[J].科教文汇,2009. 196 2011 年 5 月（ 下 ） 感谢您试用AnyBizSoft PDF to Word。 试用版仅能转换5页文档。 要转换全部文档，免费获取注册码请访问 http://www.anypdftools.com/pdf-to-word-cn.html 本文来源：https://www.dywdw.cn/760c3a6f25c52cc58bd6be7d.html
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2022-04-27
