基于VB的大学物理实验数据处理系统的设计与实现

・ｌ ９・
图 ２ 实 验 Ｉ 日选 样 界 面 九 Ｊ
图 ３ 基 本数 据处 理 界 面
３ ２ 实验 项 目应用 举例 ．
现 以 “ 超声 波法 测 量声 音 速度 ”实验 用
为例说 明 “ 验项 目选 择 ” 子系 统 的用 法 。 实 在系统 主界 面 中点 击 “ 实验 项 目选 择 ” 在 下 ， 拉 菜单 中选择 “ 超声 波 法测 量 声 音速 度 ” 用 ，
一
种 开发 工具 ，它 具有 强大 的可视 化 的 编程 能力 ，编程 系统 面 向对象 ，简单 易 学 。其 功能特 点 ： 具有可 ①
视化设 计 工具 ；② 事件 驱动 的 编程 机制 。根据 单个 控件 来 编写 程序 代码 ，减少 了程 序 的复 杂 陛 ，增强 了程
收 稿 日期 ：２ １— ５０ ０ ｌＯ— ５
４ 结束语
本文提出了基于 Ｖｓａ Ｂ ｓ ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ软件开发的大学物理 实验数据处理系统 ， 实现了物理实验数据处理的自动化 和智能化。该系统已经应用于南通大学的大学物理实验
图６最 二 法 计 小乘 的算
课 程的教 学 中 ， 取 得 了 良好 的教学 效果 。该 系统最 大 的特 点是方 便 快捷 ， 密结合 学生 实验 的实际需 求 ， 并 紧
解 决上述 问题 ，本 文依据 我 校 学生 使用 的教材 （《 学物 理实 验教 程 》李 雅丽 、方靖 淮 主编 ，南京 大学 出 大 版社 ），针对我 校大 学 物理 实验 课 程 中所 开设 的 实验项 目进行 了设 计 和开 发ｐ 。而且 ，本 系统还能 帮助 学
生进行 逐差 法 、最／ －乘 法 、作 图法等 基 本数 据处 理方 法 的练 习 。将本 软件 系 统应 用 到大 学物 理实验 教学 ｊ－ ￣
图 ４ 超 声 波法 测声 音 速度
图 ５ 驻波 法测 声 速
３ ３ 基 本数 据处 理应 用举 例 ． 本 系统还 包括 “ 本 数据 处 理 ”子 系统 ，下面就 以 “ 基 最小 二 乘法 ”为 例 ，说 明该子 系统 的用法 。在
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齐 齐 哈 尔 大 学 学 报
２ １ 年 、ｆ ０ １
数实验进行 了数据处理的开发 ， 文献 ［利用Ｖ 编写密立根油滴实验数据处理软件 。 ５ ］ Ｂ 然而 ， 这些仅仅是针对 某一个具体的物理实验开发的软件 ， 没有包括大学物理实验课程中的其它物理实验项 目。 文献【】 ６中利用Ｖ Ｂ 实 现 了最 小二乘 法 的 自动计 算 ，但 没有 涉 及 到逐 差法 、作 图法 等其 它 常用 的物 理 实验 数据 处理 方法 。为 了
第 ２ 卷第 ５ ７ 期
２１年９ ０１ 月
齐 齐 哈 尔 大 学 学 报
Ｊ ｕｒａｌ ｆ ｑｉａ ｉｅ ｓｔ ｏ ｎ ｏ Ｑｉ ｈ ｒ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｙ
Ｖｏ ．７ Ｎｏ５ １ ， ． ２
Ｓ ｐ． ０１ ｅ ， ２ １
基于 Ｖ Ｂ的大 学 物 理 实 验 数 据处 理 系统 的设 计 与 实现
兰燕娜 ，李雅丽 ，薛同莲
（ 南通大学 理学院，江苏 南通 ２６ ０ ２ ０ ７）
摘 要 ：采 用 Ｖ ａＢ ｓ 软 件 开 发 工 具 设 并 实 现 了 大 学 物 理 实 验 数 据 处 理 系 统 。 主要 介 绍 了本 系 统 的构 想 来 源 、 ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ
理论依据 、实现手段 和所 达到的效果 。在教学 中的应用表 明，本系统具有方便快 捷 、准确度高等特点 。
整 的数 据处 理 系统 。
ＶＢ 是一 种结 构化 的语 言 ，它 集 成 了一 个完 整 而且 功能 强大 的应 用程 序 开发 环 境 。因此 ，从 实 际应用 出 发考虑，用Ｖ 进行 “ Ｂ 大学物理实验数据处理 系统”软件的开发。文献【 中提出利用Ｖ 对液体表面张力系 ４ ］ Ｂ
２ 系统的构成
系统包括 实验 项 目子系 统和 基本 数据 处理 子系统 ，如 图 Ｉ 示 。 所
实验项 目子系统是系统的主体 ，包含 了 “ 长度的测量 ” 牛顿第二定律的验证” 金属线胀系数的测 、“ 、“
定”等 １ 个实验项 目。基本数据处理子系统包括 “ ４ 作图法” 、“逐差法” 最小二乘法” 不确定度的计 、“ 、“ 算 ”等内容。系统采取模块化设计 ，如基本数据处理子系统 中所包含的逐差法 、最小二乘法和不确定度的
基 金项 目 ：南 通大 学教学 研究 课 题 （ ０ ０ ０ ２ １Ｃ ５） 作者 简介 ：兰燕娜 （ ９７ ，女 ，河南 省开 封 市人 ，讲 师 ，硕 士 ，主要 从事 大学 物理 实验 研究 。ｃ ｘｔ＠１６ ｏ １７ 一） ｄ＿ｈ ２ ． ｍ。 ｃ
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齐 齐 哈 尔 大 学 学 报
点击 “ 实验项 目 选择”’ ，下拉菜单 中显示出来 ｌ 个实验项 目。具体的实验项 目如图 ２ ４ 所示 。点击 “ 基本数 据处理” 下拉菜单 中显示出 “ ｂ ＂ ， 最／ －乘法” 逐差法” 作图法”和 “ 、“ 、“ 不确定度的计算”等 ， 界面如图 ３
所示 。
第 ５期
基于 Ｖ Ｂ的大学 物理 实验数据处理系统 的设计 与实现
『 李雅丽，方靖淮． ７ 】 大学物理实验教程【］南京 ： Ｍ． 南京大学出版社 ，２ １． ００
【】牛又奇 ，孙建国． ８ 新编 Ｖ ｓａ Ｂ ｓ 程 序设 计教程ｆ ．苏州：苏州大学出版社 ，２ ０ ． ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ Ｍ］ ０６
初学 者难 以掌握 ，需 要一 段 时 间 的培训 和 练 习之后 才 能掌握 ，这对 于 刚进人 大 学 校 园的大 一学 生来 说是 比
较困难的。第二 ，这些软件的功能过于庞杂 ，对处理大学物理实验数据并不适用ｎ 。另外 ，在一些文献中 。
对利用 Ｅ ｃｌ 理实 验数 据进 行 了一 定 的探 讨 。Ｅ ｃｌ 然有 使用 方便 、函数 功 能 丰富 的优点 ，但 是 Ｅ ｃｌ ｘｅ 处 ｘｅ 虽 ｘｅ 的不足 之处 有 ：第 一 ，对 实 验原 始 数据 管 理功 能方 面有 欠缺 。第 二 ，难 以开发 包括 大量 实验 项 目的较 为完
科 学素养 的重要 环 节 之一 。
在物理实验教学中发现有关数据处理尤其是不确定度的计算是学生学习中的一个难点 。另外 ，由于实 验数据较多 ，采用传统的手工计算 ，容易出错 ，而且计算费时费力 ，还存在作 图不规范和曲线拟合困难等 问题。虽然 目前已经有数据处理软件如 Ｏ ｉｎ ａ ａ ｒ ｉ，Ｍ ｔｂ等等 ， ｇ ｌ 这些商业软件功能虽然强大 ，但毕竟不是为 大学物 理实验 量身 定做 ，在使 用 上 还是 存在 一定 的局 限 Ｉ 生。局 限性 主要 表现 ： ， 使 用者 的要 求也 较高 ， 第一 对
关 键 词 ：大 学 物 理 实 验 ；数 据 处 理 ；ＶＢ
中图分 类号 ：Ｔ ３ ７１ Ｐ １．
文献标志码 ：Ａ
文章编号 ：１０ — ８Ｘ（０ ０ — ０ ７ ０ ０ ７ ９ ４ ２ １）５ ０ １ — ４ １
大学 物理 实验 是学 生进 入 大 学后 进 行科 学实 验基 本训 练 的一 门独 立 的必 修基 础 课程 。物理实 验在 学生 创新意识和创新能力的培养 中起着不可替代的重要作用 ，是提高学生科学素质的重要手段。大学物理实验 的任务对 物理量 进 行定 量 的测 量 ，找 出各物 理量 之 问 的关 系 ，而对 实 验 数据 的分 析 处理 是认 识事 物本 质的 关 键 ，所 以实 验数 据处 理是 整 个 实验 教 学过 程 中非 常重要 的组成 部分 ，是理 工科 学 生学 习科 学方 法 、培养
就会 弹 出图 ４的界 面 。 在 这界 面 中选 中 “ 波 法 ” 就 会 出现 图 驻 ，
５的界面 ，在界面中各文本框中按照提示依 次填入原始实验数据 ，再点击 “ 开始计算” ，
系统就会 自动 给 出实验 结果 ，如 图 ６ 示 。 所 如果 需要 重新计 算 ， 点击 “ 新输 人 ” 界 就 重 ， 面就 会恢 复为初 始 状态 ，可 以重新 输 入原 始 实验 数据 ，重新 计算 。
计算等功能既可独立使用 ，又可被其它有需要的实验项 目计算程序调用 。
一
图 １ 大学 物理 实验数 据处 理系 统的构 成
３ 系统 的Байду номын сангаас现
分 别从界 面设计 、实 验项 目和基 本数据 处理 应用举 例来 介绍本 系统 的实 现过 程 。
３ １ 界面设计 ．
直观友好 的界 面能 激发 学生 的学 习兴 趣 ，方 便学 生使用 。因此 ，界 面设 计要 简 洁大方 。 主菜单 中有 “ 验项 目选 择 ” 、“ 本数据 处理 ”和 “ 出系统 ”３ 选 项 ，界 面各 项功 能非常 清晰 。 实 基 退 个
就点击 “ 重新 输入 ” 界 面就 会恢 复为初 始状 态 ， 以重 ， 可
新输入原始实验数据 ，重新计算。
通过这 两个例 子可 以看 出 ，设 计 的人机 界面 十分友
好 ，使用方便 。学生们普遍反映 ，运用本 系统处理实验 数据 ，方便快捷 ， 误差较小 ，实验报告更合理和更具科
学性 。
中 ，取得 了较好 的教 学效 果 。不仅 使学 生 从繁 琐 的数值 中解 脱 出来 ，提高 了学 习兴趣 ，而 且有 助于学 生掌 握 数据处 理 的概 念 和方法 。
１ 系 统 的构 想
所 设 计的大 学物 理 实验 数据 处 理 系统 采用 Ｖ ｓａ Ｂ ｓ 开发 工具 制 作 。Ｖ ｓａ Ｂ ｓ 是 Ｍｉ ｏｏｔ公 司 中的 ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ ｃ ｓｆ ｒ
而且界面友好 。该系统的实现大大节省了学生进行实验数据处理的时间 ，提高了学习效率 ，为计算机技术 在高校实验课程教学 中的应用开辟 了一个新的途径” “ 。
参 考文献
ｆ】易均辉 ，莫惠媚 ，龚福忠 ，等．巧用 ０ ｉ 软件处理物理化学实验数据ｆ ． ｌ ｒ ｎ Ｊ 实验室探 索与研究 ，０ ９ ２ （） ６ ５ ． ］ ２ ０ ，８８： － ９ ５ ｆ１时宇琳， ２ 王宝华． 于 Ｍａａ 的电力 系统暂态稳定仿真实验与分析［ ． 基 ｔｂ ｌ Ｊ 实验室探索与研究， １ ，９４ ４ — ４ 】 ２ ０ ２ （） ０ ４ ． ０ ｆ】陈玉林， ３ 丁贯留，张磊 ． 基于 Ｅ ｃｌ ｘｅ 的物理实验数据处理【 ． Ｊ 大学物理实验 ，２ ０ ， ０２：７ — ６ 】 ０７２（ ） ４ ７． ｆ１王礼 ，壶立平 ，紫英 ，等．Ｂ６０在物理实验数据处理 中的应用． ４ Ｖ ． 数理医药学杂志，０ ０ ２ （）３ ６ ３ ８ ２ １， ３３： ６— ６ ． 【】杨会静 ，李童． Ｖ ５ 用 Ｂ编写 密立根油滴实验数据处理软件【 ． 山师范学院学 报， ０ ， ５） ２ －０ Ｊ唐 ］ ２ ３２ ０ ５（ ： ８ ３ ． 『１赵秀宏 ，宋晓丹． ６ 利用 ｖ Ｂ实现物理实验 中最小二乘法的数据处理［ ． 山师范学院学报 ，２ ０ ， （） ６ ２ ． Ｊ鞍 ］ ０ ５ ７２： － ８ ２
系统主界 面中点击 “ 本数 据处 理 ” 在 下拉 菜单 中选择 基 ， “ 最小 二乘法 ” 就会 弹 出图 ６的界面 。 ， 在界 面 中按 照提
示依次输入 ｎ ｘ Ｙ 、 、 的值 ， 再点击 “ 开始计算” 系统就 ， 会 自动给出 ａｂ和相关 系数 的值 。 、 如果需 要重新 计算 ，
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序的可修改性 ； ③提供 了简单易用的应用程序集成开发环境。如： 设计界面 、编写代码和调试程序等 ； ④ 结构化的程序设计语言 ； ￣Ｏ Ｅ Ｌ 技术 ，即对其内置对象的连接与嵌入 ，如可以利用ｖ 开发集成声音、视 Ｂ 频 、图像为一体的应用程序 ；⑥完备的帮助文件。因而选择ＶｓａＢ ｓ 为开发工具 ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ 。