实验一：Origin、MATLAB等软件基本操作

实验一：Origin、MATLAB等软件基本操作

08高分子一班孔德成08206020117

实验学时：4学时

实验类型：上机实验

实验要求：必修

一、实验目的

1．巩固材料工程中涉及所学数学计算原理方面的知识；

2．熟悉Origin、EXCEL、MATLAB软件基本操作及其简单应用；

3．锻炼学生使用软件的能力，加强实验数据处理能力。

二、实验内容

1．学会用Origin、EXCEL进行实验曲线的绘制，并进行曲线拟合，并得出相关方程。

2．学会用MATLAB进行实验数据的处理，进行曲线拟合，并得出相关方程。

3．使用MATLAB进行多项式求解、加减运算、简单线性方程组的求解等。

4．使用MATLAB进行物理场的数值模拟，学会模拟简单边界条件下某种导热模型的温度场。

5．比较不同软件处理数据的优越。

三、实验原理、方法和手段

实验数据处理选择Origin或EXCEL，两种软件主要功能如下：(1)将实验数据自动画成在二维坐标中的图形，有利于对实验趋势的判断；(2)在同一幅图中可以画上多条实验曲线，有利对不同的实验数据进行比较研究；(3)不同的实验曲线可以选择不同的线型，并且可将实验点用不同的符号表示；(4)可对坐标轴名称进行命名，并可进行字体大小及型号的选择；(5)可将实验数据进行各种不同的回归计算，自动打印出回归方程等。

MATLAB亦有上述功能，作图拟合功能不如Origin、EXCEL简捷，它的数值计算功能比较优越，如矩阵计算、微积分计算、各种方程求解、插值和拟合等，具有方便的绘图和完善的可视化功能，可自行编制程序，可调用和修改源程序，可与其它语言进行连接。

四、实验组织运行要求要求：

根据本实验的特点和具体条件，采用集中授课形式，先演示说明软件使用的步骤与方法，再自行按照要求完成相关内容。

五、实验条件

计算机以及各种软件一套。

六、实验步骤

详细步骤见教学演示。

七、思考题

1．教材p36习题1.5使用不同软件作图，并比较拟合结果？

答：

Origin 作图

K 伸长差 值（

拟合结果比较：多项式拟合的结果比线性拟合好。观察两条拟合的图线，多项式拟合有更多的点落在曲线上，而线性拟合只有少量的点落在曲线上，所以多项式拟合得到的结果误差较小，结果更好。

Excel 作图

拟合结果比较：多项式拟合的结果比线性拟合好。 2．多项式求解：43122560x x x -++=？

答：求解过程如下： >> p=[1 -12 0 25 6 0]; >> r=roots(p) r =

0 11.8173 1.6636 -1.2335 -0.2474

结果为：x=0，11.8173 ，1.6636， -1.2335,，-0.2474

3．对于根2和3构造多项式？ 答：求解过程如下： >> a=[2;3]; >> r=poly(a) r =

1 -5 6 结果为:x 2

-5x+6=0

4．求多项式43325x x x ++-在2、4、6三点处的值？ 答：求解过程如下： >> y=[1 3 0 2 -5]; >> polyval(y,[2 4 6])

ans =

39 451 1951

结果为：在此三点的值分别为：39，451，1951

5．求下述方程组的解： 要求至少使用两种方法

答：求解过程如下： 方法一：

>> a=[3 2 -1;-1 3 2;1 -1 -1]; >> b=[10;5;-1];

3210

3251x y z

x y z x y z +-=⎧⎪

-++=⎨⎪--=-⎩

>> x=inv(a)*b

x =

-2.0000

5.0000

-6.0000

方法二：

>> x=a\b

x =

-2.0000

5.0000

-6.0000

结果为：x=-2,y=5,z=-6

6．现有某活性炭吸附甲醇的实验数据，请将其制成实验数据图。实验数据如下：

位。

（2）将3组数据进行线形拟合，并完成下面内容：

20℃截距A= 0.22669 ；斜率B= 0.00109 ；相关系数R= 0.97859 ；

40℃截距A= 0.14814 ；斜率B= 0.00113 ；相关系数R= 0.97715 ；

70℃截距A= 0.04271 ；斜率B= 0.00104 ；相关系数R= 0.98555 ；

不同拟合结果比较，选择最佳的拟合方程。

答：

(1)试验曲线

吸 附 量（ g \ g ）

压力（

mmHg)

（2）拟合曲线

压力（mmHg)

吸 附量（g\g

拟合过程如下：

[2004-1-1 02:11 "/Graph2" (2453005)] Linear Regression for Data1_B: Y = A + B * X

Parameter Value Error

------------------------------------------------------------ A 0.22669 0.01219 B 0.00109 1.14524E-4

------------------------------------------------------------

R SD N P

------------------------------------------------------------

0.97859 0.01437 6 6.82806E-4

------------------------------------------------------------

[2004-1-1 02:12 "/Graph2" (2453005)]

Linear Regression for Data1_C:

Y = A + B * X

Parameter Value Error

------------------------------------------------------------

A 0.14814 0.01305

B 0.00113 1.22589E-4

------------------------------------------------------------

R SD N P

------------------------------------------------------------

0.97715 0.01538 6 7.77283E-4

------------------------------------------------------------

[2004-1-1 02:12 "/Graph2" (2453005)]

Linear Regression for Data1_D:

Y = A + B * X

Parameter Value Error

------------------------------------------------------------

A 0.04271 0.00954

B 0.00104 8.95863E-5

------------------------------------------------------------

R SD N P

------------------------------------------------------------

0.98555 0.01124 6 3.11844E-4

拟合结果比较：只是使用了一种拟合方式，没法进行比较。

7. 已知下述工作表内容，请在EXCEL中完成下面的操作：

①创建工作表；

②根据工作表中数据，计算“姓名”列的“房价款”。房价款按“1450×住房面积×（1－0.009×工龄－0.02×房屋年限）”计算，并以单元格格式中货币