簡(jiǎn)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基本計(jì)算的方法

郭銳

【摘 要】本文首先對(duì)現(xiàn)階段大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，比如計(jì)算繁瑣、精確度差、環(huán)節(jié)復(fù)雜等等，針對(duì)這些問(wèn)題提出了計(jì)算機(jī)編程的解決方法。針對(duì)其設(shè)計(jì)思路、特點(diǎn)以及優(yōu)化方法進(jìn)行了研究，最終得出本文所研究的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)計(jì)算方法更加便捷、高效，并且重復(fù)利用。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；基本計(jì)算；方法

0 引言

作為一種最接近人類(lèi)自然語(yǔ)言的程序，計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言在我國(guó)很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。其程序中采用了與數(shù)學(xué)符號(hào)和算式非常接近的運(yùn)算符號(hào)以及預(yù)算式，不會(huì)被計(jì)算機(jī)具體結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)所局限，問(wèn)題處理通用性強(qiáng)。針對(duì)以上特點(diǎn)，從計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言掌握以及知識(shí)的運(yùn)用出發(fā)，對(duì)如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程來(lái)解決大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基本計(jì)算的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行研究，以此為學(xué)習(xí)和研究提供更加便捷、簡(jiǎn)化的途徑。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基本計(jì)算存在的問(wèn)題

結(jié)合分析，從物理實(shí)驗(yàn)的課程安排看，其屬于獨(dú)立的基礎(chǔ)課程，尤其在理工院校，學(xué)生是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練，提高對(duì)于大學(xué)物理知識(shí)的掌握，大學(xué)階段作為學(xué)生系統(tǒng)地接受實(shí)驗(yàn)的開(kāi)端，若提高實(shí)驗(yàn)方法的掌握能力，會(huì)助力于日后學(xué)業(yè)與事業(yè)的有效發(fā)展，尤其對(duì)于日后要從事科研類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，是具有積極意義的。在具體實(shí)驗(yàn)階段，主要包括對(duì)物理力學(xué)、熱學(xué)以及光學(xué)、電磁學(xué)等等的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)具體的數(shù)據(jù)與操作展示，提高學(xué)生認(rèn)識(shí)。涉及到具體的基本計(jì)算實(shí)驗(yàn)包括弦振動(dòng)研究和液體粘滯系數(shù)的測(cè)定，以及電位差計(jì)的使用與薄透鏡焦距的測(cè)定等等。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容會(huì)利用實(shí)驗(yàn)計(jì)算，得出結(jié)果進(jìn)行對(duì)比與研究，其體現(xiàn)的更是基本計(jì)算，他們之間的共性是大同小異的。也會(huì)進(jìn)行平均值計(jì)算、直接不確定度與間接不確定度的計(jì)算。在處理過(guò)程中，工作較為繁瑣，具體表現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要利用計(jì)算，并且計(jì)算繁瑣，要使用大量數(shù)據(jù)，計(jì)算過(guò)程存在結(jié)果除不盡情況，這就導(dǎo)致了繁瑣、復(fù)雜性產(chǎn)生，即使是利用了函數(shù)計(jì)算器，也容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，很多實(shí)驗(yàn)過(guò)程，會(huì)進(jìn)行反復(fù)工作，包括教師與學(xué)生，都會(huì)感到處理困難，通過(guò)嘗試，可以運(yùn)用Visual Basic編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)此問(wèn)題的簡(jiǎn)化，可以很好的運(yùn)用到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基本計(jì)算實(shí)踐之中。

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基本計(jì)算的簡(jiǎn)化方法

基于以上大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)計(jì)算中存在問(wèn)題，針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基本技術(shù)方法進(jìn)行簡(jiǎn)化是非常必要的，下面從設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)過(guò)程、設(shè)計(jì)思路擴(kuò)展等幾個(gè)方面對(duì)簡(jiǎn)化方法進(jìn)行幾方面具體分析：

2.1 設(shè)計(jì)思路

在大學(xué)課程中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)于一些出現(xiàn)一些誤差和不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，是非常正常的，測(cè)量的結(jié)果中都會(huì)存在一些不確定的因素。不確定因素主要是評(píng)定測(cè)量數(shù)據(jù)所在的范圍。它主要會(huì)展示出在測(cè)量中出現(xiàn)誤差的過(guò)程中，存在的一些不確定的因素，從而站在概念意義的觀念和角度上，對(duì)實(shí)際測(cè)量得出的結(jié)果進(jìn)行全方面的評(píng)價(jià)。

在物理實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，對(duì)不確定因素的應(yīng)用比較多，并且采用的方法也基本一致，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的特點(diǎn)也非常鮮明。但是在對(duì)直接不確定的數(shù)據(jù)計(jì)算的過(guò)程中，需要對(duì)其中的平均值進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，還要對(duì)其中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行改正，并且采用貝塞爾公式的方法，對(duì)其中的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行計(jì)算，然后通過(guò)不確定A類(lèi)和B類(lèi)的分量，合成不確定的數(shù)值，最終科學(xué)合理的完成不確定計(jì)算的方法。另外，在對(duì)間接不確定數(shù)值計(jì)算的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的偏導(dǎo)問(wèn)題，并且還與實(shí)際的物理公式有著密不可分的聯(lián)系。所以，在這樣的情況下，就會(huì)導(dǎo)致很難對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理，從而有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)一些實(shí)驗(yàn)過(guò)程的計(jì)算。

在對(duì)物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)不確定度進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的描述。這樣就可以運(yùn)用Visual Basic的編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人工計(jì)算的發(fā)展模式，并且保證在實(shí)際運(yùn)算的過(guò)程中計(jì)算機(jī)程序的流程化和規(guī)范化，從而對(duì)程序中的功能有進(jìn)一步的優(yōu)化，并且更好的服務(wù)用戶(hù)。另外，為了能夠獲得比較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)和測(cè)量數(shù)據(jù)，就采用了大量的手工計(jì)算放大，經(jīng)過(guò)結(jié)果表明，發(fā)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度造成影響的主要原因，就是將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行了四舍五入。所以，為了能夠有效的解決這個(gè)問(wèn)題，就需要將計(jì)算機(jī)編程的思想進(jìn)行完美的結(jié)合，并且將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)臨時(shí)存在一些文件中，這樣不僅可以有效實(shí)現(xiàn)程序?qū)υ己椭虚g數(shù)據(jù)的記憶功能，還可以有效降低實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差。

2.2 實(shí)現(xiàn)過(guò)程

使用者可以在特定的空間內(nèi)，將實(shí)驗(yàn)中獲取的數(shù)據(jù)合理的輸入，其中的數(shù)據(jù)主要包括單個(gè)數(shù)據(jù)和多個(gè)分散數(shù)據(jù)等等，對(duì)于不同的數(shù)據(jù)，需要運(yùn)用空格和回車(chē)區(qū)別。然后等到數(shù)據(jù)輸入完畢之后，可以通過(guò)單機(jī)計(jì)算的按鈕觸發(fā)click的事件，這樣就可以促使程序?qū)τ脩?hù)輸入的數(shù)據(jù)有自動(dòng)獲取的功能，并且存在另一個(gè)硬盤(pán)中。然后需要將程序中的數(shù)據(jù)提取出來(lái)，并且貫穿到數(shù)組中，然后采用預(yù)先設(shè)置的運(yùn)算步驟，從而將數(shù)組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范。最后，就需要將得出的最終結(jié)果，存在硬盤(pán)中的文件里，依據(jù)得出的不同數(shù)據(jù)，就可以真實(shí)的反映出現(xiàn)實(shí)的物理意義，最終可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存可以合理的在前臺(tái)分配。

通過(guò)提高控件和觸發(fā)的時(shí)間，就可以在計(jì)算機(jī)程序顯示裝置圖的過(guò)程中提供合理的操作功能。

2.3 設(shè)計(jì)思路擴(kuò)展（下轉(zhuǎn)第38頁(yè)）

（上接第55頁(yè)）

可以采用一樣的方式和方法，根據(jù)上文中提高的思路，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理，就可以大道不同物理實(shí)驗(yàn)流程化計(jì)算的描述方法，從而通過(guò)在測(cè)量之后得出的數(shù)據(jù)按照實(shí)際的物理意義進(jìn)行分離，從而可以有效實(shí)現(xiàn)能夠自主選擇輸出計(jì)算的結(jié)果。除此之外，還可以將大量的數(shù)據(jù)，通過(guò)文件的讀寫(xiě)方式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的錄入和修改。

但是如果對(duì)一些物理實(shí)驗(yàn)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，就可以保證在最基礎(chǔ)的思路上，合理的增加控件和觸發(fā)事件的技術(shù)，從而就可以有效實(shí)現(xiàn)將多個(gè)類(lèi)別的實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一在一個(gè)工程中，在保障可以提高代碼和計(jì)算數(shù)組復(fù)用性的同時(shí)，提高整體的開(kāi)發(fā)效率。

3 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果與分析

根據(jù)上文提到的相關(guān)設(shè)計(jì)思路，非常重要和關(guān)鍵的就是計(jì)算結(jié)果，就可以合理的運(yùn)用Visual Basic編程語(yǔ)言技術(shù)。另外，還可以通過(guò)對(duì)實(shí)物的編程，從而實(shí)現(xiàn)更加方便的對(duì)功能的添加過(guò)程中，從而促使階段的設(shè)計(jì)會(huì)非常便捷和簡(jiǎn)單。

如果在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，其中存在一些計(jì)算量較大和實(shí)驗(yàn)重復(fù)性次數(shù)較多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，就會(huì)更加突出編程計(jì)算過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)。這就可以適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用嘗試運(yùn)用Visua Basic計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的技術(shù)，從而可以實(shí)現(xiàn)直接不確定度和間接不確定的完善計(jì)算，保證對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)能夠變得更加簡(jiǎn)單和高效，最終保證數(shù)據(jù)的精確度比較高，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的計(jì)算。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文文所研究的程序與暫存于內(nèi)存的一般手段相比，其優(yōu)勢(shì)非常顯著。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)計(jì)算的便捷化，還克服了大部分簡(jiǎn)答運(yùn)算程序缺乏記憶功能的問(wèn)題，為先前數(shù)據(jù)的多次調(diào)試創(chuàng)造了可行性。這種記憶功能等同于建立了一個(gè)文件數(shù)據(jù)庫(kù)，既能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和調(diào)試，又能夠避免大量數(shù)據(jù)的再輸入。本文所研究的程序具有操縱簡(jiǎn)單、速度快、計(jì)算準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用，能夠大大提高計(jì)算的效率，也便于日后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的修改和調(diào)整。在記憶功能的支持下，程序得到了進(jìn)一步優(yōu)化，能夠大大減少特定計(jì)算以及數(shù)據(jù)修改量。

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