SPSS 在物理实验数据处理中的应用
——以单摆测量重力加速度为例
姓 名: 陈宇宽
学 号: 141011503049 学 院: 湖南理工学院 专 业: 信息与计算科学
摘要 结合应用SPSS 处理《用单摆测量重力加速度》实验数据的具体实 例, 介绍了一种新的实验数据处理的方法, 并阐述了用计算机处理物理实验数据 的优越性.
关键词: SPSS; 物理实验; 数据处理
引言
物理是以实验为基础的学科, 实验在物理学习中具有重要作用. 通过实验观察物理现象, 测量物理数据, 从而得到或验证物理规律. 由于物理实验的精确性, 所以物理实验数据的精确度很高, 从而导致处理实验数据非常困难. 结合应用 SPSS 处理《用单摆测量重力加速度》实验数据的具体实例, 使用了一种新的实验数据处理的方法, 计算机处理物理实验数据具有很强的优越性优越性. 1. 具体实例
SPSS 适用于自然科学、社会科学各领域的统计分析. 它使用Windows 的窗口方式展示各种管理和分析数据方法的功能, 使用对话框展示出各种功能选择项. 由于它具有强大的图形功能, 使用该软件不但可以得到分析后的数字结果, 还可以得到直观、清晰、漂亮的统计图, 对原始数据形象地作出各种描述. 下面就应用SPSS 处理《用单摆测量重力加速度》实验数据的过程予以介绍, 从中了解用此方法的简便和快捷.
2. 用单摆测量重力加速度实验简介
单摆摆动角度很小(小于5° )时, 其周期 t 、摆长 l 与重力加速度g 之间满足以下的近似关系式:
g
l
t π
2= 则 2
2
4t g l π
=
令
k g tt k l t tt g
k 2
22
4,,4ππ
=∙===
则 其中k 为 l- t t 图的斜率.
3.数据统计处理
把实验中测得的摆线长、摆球直径、50 个周期的时间(各8 次)的原始数据录入到SPSS 的数据文件, 对数据进行统计分析, 然后利用SPSS 分析处理, 最后将处理的数据结果通过输出窗口输出、保存.
第一步, 制定数据文件结构. 启动SPSS19 软件后, 出现你希望做什么？对话框,
要选择输入数据, 选择完毕单击确定按键执行. 然后单击窗口左下脚变量视图定义变量:
摆线长lx、摆球直径d、摆长l、50 个周期的时间t50, 周期t 和周期平方t t, 如图1：
然后单击窗口左下脚数据视图输入数据, 如图2：
第二步, 计算摆长l, 周期t, 周期的平方t t . 打开转换菜单中的计算变量, 在目标变量对话框中输入l, 在数字表达式对话框中输入lx + d/2, 单击确定
即可算出摆长l; 如图3：
用相同的方法可以计算周期t 和周期的平方t t;结果如图4：
现曲线估计对话框, 将l 输入因变量中, 同时将t t 输入变量中, 然后在
模型中选择线性线性回归, 单击确定按键执行;
第四步, 统计结果输出. SPSS 运算的结果通过输出窗口输出, 如图5：
模型描述
模型名称MOD_1
因变量 1 摆长
方程 1 线性
自变量周期平方
常数包含
其值在图中标记为观测值的变量未指定
个案处理摘要
N
个案总数8
已排除的个案a0
已预测的个案0
新创建的个案0
a. 从分析中排除任何变量中带
有缺失值的个案。
变量处理摘要
变量
因变量自变量
摆长周期平方
正值数8 8
零的个数0 0
负值数0 0
缺失值数用户自定义缺失0 0
系统缺失0 0
模型汇总和参数估计值
因变量:摆长
方程 模型汇总
参数估计值 R 方 F df1
df2
Sig. 常数 b1 线性
1.000
31553.095
1
6
.000
-.118
24.831
自变量为 周期平方。
从 l- t t 关系图中, 我们可以清楚地观察到实验的理论和测量值之间的差异, 由于理论值与测量值相差很小, 所以实验的准确性很高. 此外, 从统计结果还可以得出线性回归方程
值度从而可以求出重力加速这里的g 4,2
101π
g
k b b x b y ==+=,即g=979.4290cm/2s 第五步, 统计处理完毕之后将各个窗口的数据、结果和图形保存, 以便需要时再读出.
4. SPSS 处理数据的优越性
利用计算机高速、快捷地处理数据的功能进行物理实验数据处理, 具有其独特的优越性.
应用SPSS 软件处理物理实验数据的优越性主要有以下几个方面: 第一,
可以从繁琐的计算和作图中解脱出来, 可以集中到分析实验数据和得出物理规律, 从而提高了实验的质量和效率. 通过理论值与测量值的比较, 还可以可以了解实验数据的准确性和可靠性 第二,
信息素养是二十一世纪合格公民必须具备的基本素质, 在物理实验运用现代信息技术处理实验数据, 快捷方便 第三,
运用SPSS 软件处理物理实验数据, 可以把物理量之间的相互依赖关系, 形象清晰地反映在图像上 也可以减轻工作量, 节省时间，
参 考 文 献
SPSS 数据分析教程 李洪成 江宏华 编著 人民邮电出版社 2012 .1。