大学物理实验数据处理 逐差法MATLAB代码
大学物理实验数据处理
5.标出图线特征：
在图上空白位置标明实 验条件或从图上得出的某些 参数。如利用所绘直线可给 出被测电阻R即直线斜率的 大小：从所绘直线上读取两 点 A、B 的坐标就可求出 R 值。要注意的是，A,B两点 不能是实验测得的数据点。
I (mA)
20.00 18.00 16.00 14.00
电阻伏安特性曲线 作者：xx
• （1） 先用粗测旋钮使测头小砧接近被测物， 后用微调旋钮使测头小砧接触被测物。听 到“喀”、“喀”止动声后停止旋转。 • （2） 读数时要注意固定刻度尺上表示半 毫米的刻线是否已经露出。 • （3） 螺旋测微器读数时必须估读一位， 即估读到0.001mm这一位上。
物理天平 physical balance
0.4000
t(℃)
o
20.00 40.00
60.00
80.00 100.00
120.00 140.00
定容气体压强～温度曲线
1.2000
P(×105Pa)
改正为：
1.1500
1.1000
1.0500
t(℃)
1.0000 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00
测量值=固定刻度读数+（可动刻度格子数x精度）-L0(零点偏差）
注意：用螺旋测微计测量长度时要估读
螺旋测微计的测量方法及读数
校零：
+0.015
-0.025
读数：
5+0.033-0.015
5+0.5+0.033-(-0.025)
=5.018mm
=5.558mm
练习1
练习2
练习3
练习4
大学物理实验常见数据处理问题
<1.绪论课作业问题> > <2.作图法和图解法处理数据 <3.逐差法和最小二乘法处理数据> <4.直接测量不确定度的计算> <5.间接测量不确定度的计算 > <6.分光计调节分析>
<7.示波器的使用>
<8.惠斯登电桥>
<1.绪论课作业问题>
3 m ( 1 . 50 0 . 10 ) 10 kg ( 12 . 83 0 . 35 ) cm 2. L 2 I ( 38 . 746 0 . 024 ) mA g 980 . 125 0 . 004 cm/s
15. 求固体密度
m g/cm3 11 . 084 2 (d/2 )h
2 2 2 u ( ) u ( m ) 4 u ( d ) u ( h ) 2 2 0 . 010 2 m d h
4 2 m 4 m 2 2 g/cm u ( ) 2 u ( m ) 2u ( h ) 2u ( d ) 0 . 11 d h h d 3
ρ ± u(ρ) = (11.08 ± 0.11) g/cm3
= (11.1 ±0.1)
2
2
g/cm3
<2.作图法和图解法处理数据>
作图法
1.列数据表 2.定轴 3.定标 4.描点 5.连线 6.图名
U(V) 0 .7 4 1 .5 2 2 .3 3 3 .0 8 3 .6 6 4 .4 9 5 .2 4 5 .9 8 6 .7 6 7 .5 0 I (m A ) 2 .0 0 4 .0 1 6 .2 2 8 .2 0 9 .7 5 1 2 .0 01 3 .9 91 5 .9 21 8 .0 02 0 .0 1
使用Matlab进行模拟物理与实验数据处理
使用Matlab进行模拟物理与实验数据处理引言近年来，随着计算机技术的迅猛发展，越来越多的科学家和研究人员开始使用计算机模拟和实验数据处理的方法来解决各种物理问题。
其中，Matlab作为一种高效、灵活的科学计算工具，被广泛应用于物理领域。
本文将介绍如何使用Matlab进行模拟物理和实验数据处理。
一、Matlab概述Matlab是一种基于矩阵和向量运算的高级编程语言，专门用于科学计算和数据可视化。
它提供了丰富的内置函数和工具箱，可以方便地进行数值计算、符号计算和图形绘制等操作。
Matlab还支持面向对象编程和并行计算，使得处理大规模物理问题更加高效和便捷。
二、模拟物理1. 数值模拟Matlab提供了一系列的数值模拟工具，可以用来解决常微分方程、偏微分方程、边值问题等各种物理模型。
通过定义自定义函数和调用内置的求解器，可以轻松地实现各种数值求解算法。
例如，可以使用欧拉法、龙格-库塔法等经典算法对运动方程进行数值积分，得到粒子的轨迹。
此外，还可以利用有限元方法对结构力学、电磁场等问题进行数值求解。
2. 模型建立Matlab的强大矩阵和向量运算能力为物理模型的建立提供了很大的便利。
结合图形绘制工具箱，可以利用Matlab绘制出需要建模的物体的几何结构和其他参数。
然后，可以使用线性代数或者非线性优化等方法，通过数值迭代的方式求解模型的参数。
例如，在光学领域，可以利用矢量计算来模拟和优化光波的传播和调控。
三、实验数据处理1. 数据导入与预处理Matlab提供了灵活的数据导入和预处理工具，可以方便地处理各种类型的实验数据。
通过读取不同格式的文件，如文本、Excel、MAT等，可以将实验数据导入到Matlab工作空间中。
之后，可以使用Matlab的矩阵和向量运算功能对数据进行预处理，如去除异常值、平滑信号、插值数据等。
2. 数据分析与可视化Matlab内置了大量的数据分析函数和工具箱，可以对实验数据进行统计分析、频域分析、时频分析等。
用matlab处理大学简单实验报告数据方法
MATLAB实验报告数据处理1、均值数学定义：Matlab函数：mean>>X=[1,2,3]>>mean(X)=2如果X是一个矩阵，则其均值是一个向量组。
mean(X,1)为列向量的均值，mean (X,2)为行向量的均值。
>>X=[123456]>>mean(X,1)=[2.5,3.5,4.5]>>mean(X,2)=[25]若要求整个矩阵的均值，则为mean(mean(X))。
>>mean(mean(X))=3.5也可使用mean2函数：>>mean2(X)=3.5median，求一组数据的中值，用法与mean相同。
>>X=[1,2,9]>>mean(X)=4>>median(X)=22、方差数学定义：均方差：Matlab函数：var要注意的是var函数所采用公式中，分母不是，而是。
这是因为var函数实际上求的并不是方差，而是误差理论中“有限次测量数据的标准偏差的估计值”。
>>X=[1,2,3,4]>>var(X)=1.6667>>sum((X(1,:)-mean(X)).^2)/length(X)=1.2500>>sum((X(1,:)-mean(X)).^2)/(length(X)-1)=1.6667var没有求矩阵的方差功能，可使用std先求均方差，再平方得到方差。
std，均方差，std(X,0,1)求列向量方差，std(X,0,2)求行向量方差。
>>X=[1234]>>std(X,0,1)=1.41421.4142>>std(X,0,2)=0.70710.7071若要求整个矩阵所有元素的均方差，则要使用std2函数：>>std2(X)=1.29104、协方差矩阵A=[61.45,55.9,61.95,59,58.14,53.61,55.48,54.21,61.52,54.92]; B=[40.36,39.8,49.2,48,51.5,49.39,51.13,58.06,61,62.35];C=[8.61,8.91,10.43,13.32,13.48,15.75,18.14,19.95,21.95,23.53]; D=[14.31,14.72,15.28,15.91,14.67,15,15.86,15.16,13.72,12.94];E=[7.67,7.75,8.15,9.24,10.68,10.58,10.31,10,8.91,8.51];>>q=[A',B',C',D',E'];>>w=cov(q)w=10.3710-4.7446-6.6023-0.1873-1.8881-4.744659.150338.7606-3.07433.0982-6.602338.760628.6966-2.01992.4166-0.1873-3.0743-2.01990.84740.3936-1.88813.09822.41660.39361.3412。
Mathstudio_在大学物理实验数据处理中应用
Mathstudio在大学物理实验数据处理中应用周洪亮江苏电子信息职业学院 江苏淮安 223003摘要：将数学软件Mathstudio应用到大学物理实验数据处理中，进行描述性统计、推断统计、求不确定度、线性回归等运算。
Mathstudio具备数值运算和符号运算功能，使用数组和切片（Slice）操作，内置大量数学函数，微积分、统计等功能很强大，作图和动画也方便。
Mathstudio不用安装、编译，浏览器打开网址即可运行，可逐行调试，命令格式简单。
示例结合线性代数理论，使用了雅可比矩阵、海森矩阵、范数、线性回归、作图等命令，实现Mathstudio编程计算空心圆柱体体积的不确定度、铜-康铜热电偶温差电势的线性回归模型，程序简短精练，结构清晰，提高了数据处理效率。
Mathstudio编程效率高，难度较低，适合小规模数据快速分析，也能进一步开发更专业的数据处理功能。
关键词：描述统计 推断统计 梯度 不确定度 线性回归中图分类号：G633.7文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2024)03-0252-05 Application of Mathstudio in the Experimental Data Processing ofUniversity PhysicsZHOU HongliangJiangsu Vocational College of Electronics and Information, Huai'an, Jiangsu Province, 223003 China Abstract:Mathematical software Mathstudio is applied to the experimental data processing of university physics to perform operations such as descriptive statistics, inferential statistics, uncertainty and linear regression. Mathstudio has the function of numerical and symbolic operations, uses arrays and slice operations, has a large number of built-in mathematical functions, has powerful functions such as calculus and statistics, and is also convenient for graphing and animating. Mathstudio does not need to be installed and compiled, and it can be run by opening the Web site in the browser and debugged line by line with the simple command format. Combined with the linear algebra theory, the example uses commands such as the Jacobi matrix, Hessian matrix, paradigm, linear regression and graphing to real‐ize the calculation of the uncertainty of the volume of hollow cylinders and the linear regression of copper-constantan thermocouple temperature difference potential by Mathstudio programming, and the program is short and concise with clear structure, which improves the efficiency of data processing. Mathstudio programming is highly efficient and less difficult, and it is suitable for the rapid analysis of small-scale data and also can further de‐velop the more professional functions of data processing.Key Words: Descriptive statistics; Inferential statistics; Gradient; Uncertainty; Linear regression大学物理实验数据处理与统计密切相关，针对不同实验目的，实验数据处理包括描述性统计、不确定度分析、线性拟合、回归分析、向量微分、导数、梯度等运算。
MATLAB在处理大学物理实验数据的应用
MATLAB在处理大学物理实验数据的应用学院物信学院姓名张锋专业物理学学号281040109班级08级物理1班MATLAB在处理大学物理实验数据的应用张锋（281040109）（物理与信息科学学院物理学专业08级物理1班）摘要基于计算机语言的实验数据处理是工程和科研中所必备的科学素质,应该成为大学理工科学生的一个重要培养目标; 将大学物理实验数据的处理与MATLAB 语言结合,既能更高效地完成学习任务, 又能为将来的工作和研究提高必备的科学素质。
如何融合MATLAB 与大学物理实验的数据处理是教学研究的重要内容。
本文提出了在立足大学物理实验课程教学的同时,将MATLAB 软件融入到大学物理实验的数据处理中。
关键词大学物理实验; MATLAB 语言; 科学素质引言随着计算机和计算方法的飞速发展,科学计算已经与科学理论和科学实验鼎立为现代科学的三大组成部分, 其中科学计算能力是指利用现代计算方法和工具( 包括硬件和软件)解决工程和科研中计算问题的能力, 它包括掌握最新的科学计算软件、建立适当的计算模型、采用有效的计算方法、实现高效的编程和运算、对计算结果作正确的表述和解释等到多方面的综合能力。
大学物理实验是高校中的一门基础课,它包括物理科学理论、物理实验、数据处理等内容,具有理论和实践相结合的特点,非常利于培养人才,但若能更进一步,即革新老一套的数据处理方法,将数据处理同科学计算语言相结合,借助计算机进行实验数据处理可以提高解决实际问题的能力,既能出色地完成大学物理实验的教学任务,也为广大理工科学生将来的工作或科研进行了先前教育。
1 大学物理实验的数据处理与MATLAB 语言结合大学物理实验课在高校人才培养目标中的具体任务主要包括: ( 1) 物理实验的基本理论和知识的学习; ( 2) 实验技能的提高和动手能力的培养; ( 3) 实验数据处理能力的培养和提高; ( 4) 实验结果的综合分析和表述能力的培养; ( 5) 以物理实验为载体,进行实验设计能力、实践探索精神和创新能力的培养。
物理实验数据的MATLAB图示处理法
２６ ２００８年第６期（总第６４期）Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｍｅｅ＠２６３．ｎｅｔ收稿日期：２００８－０２－２９作者简介：李小平，理学学士，副教授，程序员。
＊２００７年株洲职业技术学院院级立项课题：编号ＺＺＹＫＹ０７０８名称《应用ＭＡＴＬＡＢ辅助理工专业课程教学的研究》。
物理实验数据的ＭＡＴＬＡＢ图示处理法＊李小平株洲职业技术学院 湖南株洲 ４１２００１摘 要：ＭＡＴＬＡＢ语言是做数学实验的计算机语言［１－２］，利用ＭＡＴＬＡＢ函数绘图来处理大量的物理实验数据（本文叫做“ＭＡＴＬＡＢ图示处理法”）是最理想的方法，全文用几个典型的实例来说明了它的实用价值。
关键词：大学物理 实验数据 ＭＡＴＬＡＢ 作图大学物理实验课中有许多实验数据，处理实验数据的方法一般有作图法、平均法、线性回归法、逐差法等多种方法［３］，我们平时都是用手工方法根据实验数据描点画图，但对于大量的实验数据，用手工描点画图就不理想了，尤其是画实验数据的三维空间图像，更是难上加难。
ＭＡＴＬＡＢ软件主要用于数值计算和图形处理，它集数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示于一体［４］，是处理实验数据的最理想的软件之一。
本文介绍用ＭＡＴＬＡＢ作图函数绘图来处理大量的物理实验数据的方法，在实验课中可通过ＭＡＴＬＡＢ图示法来探讨实验公式。
一、图示二维空间函数实例当实验数据只两个变量时，其对应的图形是二维图形，我们通常用ｐｌｏｔ函数绘制实验图。
例１ 用伏安法测电阻，以电阻的端电压Ｖ作为自变量测得一组对应的流经电阻的电流Ｉ，数据如表１［３］。
表１ 电压Ｖ和电流Ｉ的实验数据ＭＡＴＬＡＢ命令如下：＞＞Ｖ＝［０，２．００，４．００，６．００，８．００，１０．００］；Ｉ＝［０，３．８５，８．１５，１２．０５，１５．８０，１９．９０］；＞＞ｐｌｏｔ（Ｖ，Ｉ）；ｘｌａｂｅｌ（＇电压Ｖ＇）； ｙｌａｂｅｌ（＇电流Ｉ＇）；结果见图１：图１观察图１，可知图形是“一条直线”，故实验结果与理论公式不矛盾，电阻Ｒ是个常数，是定值。
基于MATLAB大学物理实验数据处理
Ｉ Ｉ ｌ … … … … … … 一 Ｉ — ＝＝＝＝＝＝ ？ 一 ＝＝ ｒ 卜ｎ 。 ． ｌ
。
融入 理工科 专业 内容之 中 ，包 括数学 、物理 、信号 与
ｌ
Ｒ ｓ
ｌ
系 统、电 路、自 制 析 等。 程上 子线 动控 和分 化学 在工
１１ｅｘ ①显 与 性系 ２ 。 关 ， ，＋ ｓ ｘ 去 Ｌ
其中 ｘ ｓ ｓ ｚ ・ ／ ） Ｌ ，是标准电 ｓ 的端电压。由①式的
Ｋｃ 卜 ＿ ． 一 一 。亡＝ ＝ ‘ ＿ ： ＝
及教学不可缺少的基础软件，是通用的科学计算、数值 仿真及数据可视化的重要工具。它提供了强大的科学运 算，灵活的程序设计流程，高质量的图形可视化与界面 设计，丰富的交互式仿真集成环境，以及与其他程序和
０． ９１８ １ ２ ２ ９ ７ ． ６
６ ７
８
０． ５ １ ５ ６ ２４ ． ３２８ ０ ．６１ １ ６ ５１ ． ２５７
０． ８ １ ７１ ５ ２４ ． ７２
４ ５
０． ３ ｌ ３ ６ ５ ７ ７２ ＿ ５ ０． ９ １ ４ ２ ９ ６ ３１ ． ４
中 图分 类号 ：０— ９ ４ ３
文 献标 识码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１７ —８Ｘ ２ １） ２０ ２— ３ ６ １４９ （０ ２ １— １２０
Ｄ ｔ Ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ｆ ｏｌｅ ｅ ｈ ｓｉ Ｓ ｘ ｅ ｍ ｎ ｂ ｓ ｄ ｎ Ａ Ｌ Ｂ ／ ｈ ｏ ｉ ｉ ｇ Ｙ ｎ Ｘ ｎ ｕ ， Ｙ ｎ ａ ａ ｒ ｃ ｓ ｏ Ｃ Ｉ ｇ Ｐ ｙ Ｅ ｐ ｒ ｅ ｔ ａ ｅ ｏ Ｍ Ｔ Ａ ／ Ｚ ａ Ｌ ｐ ｎ ， ａ ｇ ｉ ｈ ｉ ｉ ｉ ｎ Ｃ ｉ