用EXCEL处理物理实验数据（四），本文主要内容关键词为：物理实验论文,数据论文,EXCEL论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
4 用图线描述实验结果
画图线是处理实验数据的最基本、最常用的方法.图线的特点是能够形象、直观地表征物理量变化的趋势.
下面先举两个例子，初步学习用Excel画曲线和使图线规范化.
[例5] 观测物体的自然冷却
人们都有这样的生活经验，将一杯热水放在桌上，不去搅动，也不用气流吹，它会自然冷却.最初温度降得较快，其后则逐渐变慢，也就是水温随时间的变化不是线性的.
学生做过一个简单的实验：取一支水银温度计，既作为测温的工具，又作为观测的对象.给它的测温泡包上两层报纸，放在40W的灯泡旁去烤.当温度上升到约60℃时，移到室内空旷的地方去自然冷却，每隔20s读一次温度值T.用Excel建表记录实验数据，如图1所示.
用按住鼠标左键拖动的方法，选中从B2到L3这22个单元格，就是画图线要用的变量数据.然后点击工具栏中的“图表向导”按钮，在出现的对话框中选择“XY散点图”，再连续两次点击“下一步”去完成两个步骤，最后点击“完成”，就得到了初步的数据点分布图，如图2所示.现在来完善此图：
（1）去掉右侧写有“系列1”的图例.用右键点击它，在出现的菜单中点击“清除”.
（2）去掉Y轴的网格线：用右键点击灰色的绘图区域任一处，在出现的菜单中点击“图表选项”.在出现的对话框中选择“网格线”卡，可以看到此卡上“Y轴主要网格线”左侧白色小方框内存在着被选中的“√”号.点击此“√”号使它消失，再点击“确定”即可.
（3）去掉没有数据点分布的空白区域，使图的比例增大.从表中的数据可以看到，温度值仅分布在25℃～55℃这个范围内.于是做下面的操作：用右键点击图中的Y轴上任意一点，在出现的快捷菜单中点击“坐标轴格式”.在出现的对话框中选择“刻度”卡，将此卡上的“最小值”改为25，“最大值”改为55，“主要刻度单位”改为5，再点击“确定”.又考虑到时间值的范围是0～200s，于是仿照上面的操作，将X轴刻度的最大值改为210，主要刻度单位改为50.
（4）标出X、Y坐标轴代表的物理量和单位.方法是：用右键点击此图上任意空白处，在出现的快捷菜单中点击“图表选项”.在出现的对话框中选择“标题”卡，然后在“X轴”窗口中输入“t/s”、在“Y轴”窗口中输入“T/℃”.最后点击“确定”.
最后是依据这些数据点画图线.从分布状态看，显然是一条曲线.用右键点击绘图区中任意一处，在出现的快捷菜单中点击“图表类型”，在出现的对话框中选择“平滑线散点图”，就自动画出了图线，如图3所示.
[例6] 电源的输出功率
实验电路如图4所示.虚线框内为所研究的电源，是由两节干电池串联，再串联一个3Ω的定值电阻r[，0]组成的，其电动势为∈，内电阻为r.外电路的电阻R为精密电阻箱，A为J0407型电流表.实验时，调节电阻箱取若干个不同的阻值R，由电流表读出相应的电流值I，然后用公式P=I[2]R计算出以上每一种条件下电源的输出功率户.用Excel建表记录上述数据，如图5所示.
这次作图比较麻烦，因为两个变量R和P分别在第一行和第三行，不相邻.可按照下述方法操作：
（1）点击“图表向导”按钮，在步骤1的对话框中，选择“X—Y散点图”，再选择“平滑线散点图”.
（2）在“步骤2—图表数据源”的对话框中选择“系列”卡，点击该卡上的“添加”按钮，会出现三个窗口.
（3）点击第二个窗口“X值”右侧的小图标，会看到窗口缩小.此时用鼠标选定变量R所有的数值。即“0～20.0”，则窗口中出现“sheet1！$B$1：$L$1”.再次点击该窗口右侧的小图标来退出.
（4）点击第三个窗口“Y值”右侧的小图标，会看到窗口缩小.此时用鼠标选定变量P所有的数值，即“0～0.313”，则窗口中出现“sheet1！$B$3：$L$3”.再次点击该窗口右侧的小图标来退出.至此，画图需用的数据被全部选好.
（5）点击“完成”，就得到了Excel所绘的图线.
接着使此图规范化：
（1）去掉图线右侧的“系列1”这个图例，方法同[例5].
（2）添加图线名称和注明两个坐标轴所代表的物理量及单位，方法同[例5].
（3）添加X轴的网格线：按照前述的方法进入“图表选项”对话框，选择“网格线”卡，用鼠标在“X轴主要网格线”左侧的白色小方形中点击，使它出现“√”号，最后点击“确定”.
（4）将图线的背景从灰色改为白色，以增加清晰度.用鼠标右击灰色背景上任意处，在出现的菜单上点击“绘图区格式”，在出现的对话框中将“区域”的颜色从调色板中改选为白色，最后点击“确定”.
（5）最终结果如图6所示.
干电池组的P—R图线
以上两个例子的共同点是由实验数据画出的都是曲线，表明所研究的两个变量不是线性函数的关系.不同的是：[例5]的曲线是单调变化的，随着时间t的增加，温度T总是不断地下降；[例5]的曲线不是单调变化的，随着外电阻R的增加，输出功率P先是增加，后来又逐渐减小，由图线变化的趋势可以预计，在R为3Ω～4Ω之间，P有极大值.