導語：Matlab在大學物理實驗的運用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：近年來，隨著計算機技術(shù)的普及，matlab具有強大的計算機處理功能，為物理實驗數(shù)據(jù)處理帶來了很大方便，使得數(shù)據(jù)的運算更加簡單準確，在物理實驗中引入MATLAB可以極大地促進實驗教學。本文將MATLAB引入大學物理實驗課中用于數(shù)據(jù)處理，適應(yīng)目前課程信息化建設(shè)的需要。

關(guān)鍵詞：MATLAB；大學物理實驗；數(shù)據(jù)處理

物理學是以實驗為基礎(chǔ)的科學，通過物理實驗教學可以幫助學生正確理解物理規(guī)律，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，受到傳統(tǒng)教學思想的影響，大學物理實驗教學模式現(xiàn)代技術(shù)手段應(yīng)用不夠，實驗數(shù)據(jù)處理方法繁瑣落后，使得大學物理實驗課程不適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展需求。實驗數(shù)據(jù)處理是實驗進行最終結(jié)果表示的必經(jīng)之路，大學物理實驗數(shù)據(jù)處理中，傳統(tǒng)方法難以滿足科技飛速發(fā)展的需求，誤差計算需要花費大量的時間進行數(shù)據(jù)手工計算，曲線繪制由于手工操作，影響實驗的精準性，MAT-LAB是常用的科學計算工具，圖形用戶界面模塊成熟，將其引入大學物理實驗課程中，為后續(xù)專業(yè)課的學習奠定良好的基礎(chǔ)。

1MATLAB在物理實驗中的應(yīng)用

MATLAB是1984年MathWorks公司推出的計算軟件，是集符號運算、數(shù)據(jù)擬合、圖形處理等于一體的功能強大的計算軟件，MATLAB是目前應(yīng)用普遍的科學計算語言，與C語言相比，MATLAB具有功能強大，語言自然等特點。目前Fortran已成為應(yīng)用計算機輔助設(shè)計、仿真教學中重要的基礎(chǔ)軟件，是具有通用性的數(shù)值仿真，數(shù)據(jù)可視化工具，在大學物理實驗教學中發(fā)揮重要的作用[1]。MATLAB應(yīng)用中可以提供靈活的程序設(shè)計流程，高質(zhì)量的界面設(shè)計，豐富多樣的仿真集成環(huán)境等。目前國外許多大學將MATLAB應(yīng)用到物理、電子線路等理工科相關(guān)專業(yè)學科教學中。我國大學教學中MATLAB的應(yīng)用不夠普遍，部分高校將MATLAB作為本科教育中的必修課程，應(yīng)用MATLAB處理物理實驗數(shù)據(jù)時，無需掌握豐富的編程知識，只需懂得應(yīng)用相關(guān)函數(shù)進行計算即可，通過復制粘貼方式將計算結(jié)果拷貝到其他軟件中編輯。大學物理實驗教學中應(yīng)用普遍的MATLAB函數(shù)為平均函數(shù)mean，平方根函數(shù)sqrt，曲線擬合函數(shù)，繪圖函數(shù)，正態(tài)分布函數(shù)等。大學物理實驗數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用MATLAB，學生可以快速完成相關(guān)實驗數(shù)據(jù)處理，根據(jù)實際需求將數(shù)據(jù)的變化過程進行動態(tài)模擬，使物理變化規(guī)律形象展示。實驗數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用MATLAB可促進學生處理數(shù)據(jù)效率的提升，增強學生的學習興趣，促進學生計算機應(yīng)用知識的拓展，對學生綜合能力的培養(yǎng)具有重要意義。

2設(shè)計思路

隨著圖形用戶界面的廣泛使用，因其易用性使得GUI成為軟件設(shè)計的不二選擇，MATLAB提供了豐富的菜單，包括窗口，文字說明等對象，用戶通過一定的方法選擇圖形對象，使計算機實現(xiàn)計算等。實驗數(shù)據(jù)的輸入可采取預(yù)留實驗所需控件數(shù)目，或采用其他軟件格式進行設(shè)計錄入。用戶按某種格式要求輸入到控件中缺點是設(shè)計不易保存。用其他軟件格式進行數(shù)據(jù)錄入，系統(tǒng)采用Excel表格文件，可以方便通過xlsread函數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)導入，隨時對數(shù)據(jù)進行修改保存。

3設(shè)計難點

完成實驗首先是在物理實驗中認真操作，其次是后續(xù)數(shù)據(jù)處理，實驗曲線繪制是重點，用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理法處理，誤差部分會將過多的時間用于數(shù)據(jù)手工計算。曲線繪制由于手工操作，影響實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果的可信性。將MATLAB在數(shù)據(jù)處理中引入，使學生盡早接觸計算機程序。誤差理論的使用貫穿于物理實驗過程，如果誤差理論應(yīng)用不當，在最終結(jié)果表示階段也不能獲得成功。大學物理實驗緒論介紹的數(shù)據(jù)處理方法包括多次精度測量，直接測量單次量等，分為平均絕對誤差方法及不確定度方法。誤差處理方法需要學生在實驗中逐漸掌握。在信息化的今天學生學會自己用計算機解決，C語言不同于MATLAB可以提供豐富的函數(shù)，其易用性受到限制[2]。MATLAB的引入使學生可以克服傳統(tǒng)方法的不足，如西安科技大學生創(chuàng)新實驗項目在選修課《MATLAB在大學物理實驗中的應(yīng)用》學習后提出，將MATLAB引入基礎(chǔ)課是目前課程信息化建設(shè)的需求。對誤差理論由直接測量的單次及間接測量的誤差表示方法，借助MATLAB求和函數(shù)、測量列標準偏差函數(shù)std、對數(shù)函數(shù)log等函數(shù)，及符號熟悉工具箱進行偏微分求解，最終計算各種誤差。改變以往重復的手工計算，借助計算機進行誤差計算，為后續(xù)專業(yè)課學習奠定良好基礎(chǔ)。物理實驗中數(shù)據(jù)處理的試驗曲線擬合對學生來說較難掌握，隨著計算機設(shè)計等計算機輔助技術(shù)的迅速普及，學生在畢業(yè)后引入計算機技術(shù)，提高曲線繪制的精準度，對實驗曲數(shù)據(jù)較好的曲線可以直接使用曲線繪制函數(shù)等進行曲線繪制，對需要進行實驗數(shù)據(jù)取舍等操作曲線擬合可使用曲線擬合工具箱，學習用計算機進行數(shù)據(jù)處理時，讓學生提高科技英語詞匯量，讓學生意識到目前所學的知識的有用性，提高學習興趣。

4結(jié)語

選修課MATLAB在大學物理實驗中的應(yīng)用自開設(shè)以來，是基礎(chǔ)課進行信息化建設(shè)的有益嘗試，為培養(yǎng)多專多能的工程師奠定了堅實基礎(chǔ)。在大學物理實驗數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用MATLAB可以促進工作效率的提升，對學生的分析能力等進行培養(yǎng)，促進學生學科素養(yǎng)的提升。

參考文獻：

[1]李斌.MATLAB在大學物理實驗常用數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].大學物理實驗,2018,31(04):93~96.

[2]賈寧,楊欣.MATLABGUI在大學物理實驗中的應(yīng)用———以金屬電子逸出功實驗為例[J].軟件導刊(教育技術(shù)),2018,17(05):86~88.

作者:王銳 劉美玲 單位:青島恒星科技學院