信息化技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

王金業(yè)

（佳木斯大學(xué) 黑龍江 佳木斯 154007）

1 引言

數(shù)據(jù)處理是物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要部分，只有對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理有效的加工處理，才能找到各種事物的內(nèi)在規(guī)律，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法相比，借助于信息化技術(shù)處理數(shù)據(jù)有很多優(yōu)點(diǎn)，如速度快、精密強(qiáng)、直觀性強(qiáng)、可減少繁瑣的計(jì)算，同時(shí)便于分析數(shù)據(jù)的變化趨勢及規(guī)律[1]。對物理實(shí)驗(yàn)中觀察、測量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)計(jì)算。傳統(tǒng)上，物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集與處理都是靠人工完成的，不僅效率低下，而且容易產(chǎn)生錯誤。因此，對物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行改革勢在必行，信息化技術(shù)的應(yīng)用有效解決了數(shù)據(jù)處理面臨的困難，尤其在近代異常復(fù)雜的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中更能凸顯信息化技術(shù)的優(yōu)勢。

2 傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式

2.1 圖解法

圖解法是物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中常見的一種方法，也是非常重要的一種處理方法。所謂的圖解法就是利用繪圖的方式，表達(dá)一個(gè)僅含有兩個(gè)存在線性關(guān)系的變量之間具體關(guān)系的方法，在圖紙上將實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)標(biāo)記出來，然后把所有點(diǎn)連起來形成一條曲線或直線，從而更加清晰地表達(dá)變量間的關(guān)系，尋找規(guī)律。信息化技術(shù)有利于將抽象的問題轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w問題，將復(fù)雜問題轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵螁栴}，還有利于得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論、分析函數(shù)關(guān)系。

2.2 最小二乘法

最小二乘法（最小平方法）是一種利用最小化誤差的平方和來計(jì)算及尋找最佳函數(shù)配比的一種數(shù)學(xué)技術(shù)。在物理實(shí)驗(yàn)中，要想獲得兩個(gè)變量之間的函數(shù)關(guān)系，可以利用最小二乘法計(jì)算未知數(shù)據(jù)，同時(shí)最小二乘法得出的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)間誤差平方和最小。在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，人們可以利用最小二乘法計(jì)算最佳實(shí)驗(yàn)曲線、表達(dá)最大熵或最小能量等。

2.3 列表法

列表法是一種應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)處理方法。所謂列表法就是指將相關(guān)數(shù)據(jù)按照某種特定的規(guī)則，利用表格進(jìn)行分析的方法。列表法在解決實(shí)際問題時(shí)要求較少、應(yīng)用過程簡單易懂，有很大的應(yīng)用空間。但是，在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中列表法通常用來處理存在一定聯(lián)系的數(shù)據(jù)，多數(shù)情況下用來尋找、顯示數(shù)據(jù)變量的規(guī)律，應(yīng)用范圍有一定局限。

3 信息化技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用的優(yōu)勢

3.1 信息化技術(shù)提高了物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的信息化程度與效率

用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理打開了理論分析、實(shí)驗(yàn)操作與信息時(shí)代的接口，開啟了數(shù)據(jù)思維和數(shù)據(jù)分析的新里程[2]。在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用信息化技術(shù)改變了傳統(tǒng)依靠人工處理數(shù)據(jù)的局面，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢，提高了物理實(shí)驗(yàn)的信息化水平。另一方面，先進(jìn)信息化技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的速度與正確率，避免了因人工失誤導(dǎo)致的計(jì)算錯誤，物理實(shí)驗(yàn)效率更高，促進(jìn)了物理實(shí)驗(yàn)快速發(fā)展。

3.2 信息化技術(shù)促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)改革，提高實(shí)驗(yàn)效果

隨著信息化技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用，一些先進(jìn)的信息化設(shè)備逐漸應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，不僅可以取代一些傳統(tǒng)的老舊儀器，實(shí)現(xiàn)對物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動收集、整理，提高物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，而且還可以改良物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，從而推動物理實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)。另一方面，由于信息化設(shè)備及技術(shù)的應(yīng)用，提高了物理實(shí)驗(yàn)的精度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)收集與處理更加智能化，減少了人工誤差的影響。

4 信息化技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的具體應(yīng)用

4.1 在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中應(yīng)用信息化設(shè)備

信息化技術(shù)的應(yīng)用既包括物理實(shí)驗(yàn)后對數(shù)據(jù)的處理，也包括實(shí)驗(yàn)過程中對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、保存，主要可以分為數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理三個(gè)階段。首先人們要在物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中整合數(shù)字化信息系統(tǒng)，替換或加裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備、軟件等，在物理實(shí)驗(yàn)過程中及時(shí)采集相應(yīng)數(shù)據(jù)；其次，通過數(shù)據(jù)傳輸裝置將采集到的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到電腦等終端設(shè)備；最后，利用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件等各種信息化技術(shù)對物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

4.2 Excel在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

Excel是人們最為常用的一種應(yīng)用軟件，大部分人都可以熟練使用Excel軟件，Excel軟件處理物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有很多優(yōu)勢。首先，Excel具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，可以利用列表法對物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；其次，可以利用Excel軟件繪制趨勢圖、折線圖等各種常見圖表，分析物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；最后，可以利用宏進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。Excel中的“宏”是一段VBA程序，用來實(shí)現(xiàn)Excel表的各種自動操作[3]。

4.3 SPSS等專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

SPSS是世界上最早的專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件，應(yīng)用范圍十分廣泛。SPSS軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。首先，SPSS軟件功能全面，包括收集、整理、分析等多種功能；其次，操作簡便，有一定信息化基礎(chǔ)的人便可以使用該軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作；最后，人們能夠利用該軟件進(jìn)行均值比較、聚類分析、回歸分析等多種方式的分析研究。

5 結(jié)語

數(shù)據(jù)處理是物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要組成部分，傳統(tǒng)的手工計(jì)算通常會花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。而應(yīng)用信息化技術(shù)處理數(shù)據(jù)減少了繁瑣的計(jì)算，速度快，同時(shí)便于分析數(shù)據(jù)的變化趨勢及規(guī)律。