学霸测评 | 物理实验数据处理的好帮手

作者:钟维博    学校:北京航空航天大学

2018年04月28日

之前一直在使用CASIO fx-991ES计算器进行基础物理实验课程实验报告的数据处理工作,我就对比一下CN和ES两款计算器的使用不同。


整体来说,CN款采用的中文界面用起来很舒服,并且将科学常数进行了分类,而不需要像ES款那样经常需要看计算器保护壳背面进行查表。因为分辨率提高以及衬比度的增加,科学常数的辨认难度减小。

但同时,因为个别常数属于多类别的常数,不是特别便于寻找。由于省略了保护壳背面的常数表,导致个别常数,尤其是带脚标的常数分辨难度较大。缺少对科学常数分类的注释,调用时有些科学常数容易混淆,物理学上经常用一个字母表示几个常数,在不同的式子中的常数取值是不同的。

另外,由于CN款多了统计数表的功能,可以支持几个简单的拟合,在处理实验数据,进行一元线性回归拟合时,处理较为方便快捷,而且可以计算相关系数r。但在进行进一步处理,例如计算一个测量值的a类不确定度时,对于方差和标准差的计算较为麻烦,大多时候要切回主界面进行手动计算。

关于解方程,物理实验上大多数情况都会是处理线性关系,但是有些时候需要处理非线性关系。例如在我校热学实验中会采用膜电阻温度计进行温度的测量,而温度与电阻之间的关系为一个二次函数,在已知电阻反推温度的条件下,重复修改数据的过程过于繁琐,其实是否可以考虑将其与数表及不等式的功能进行合并,从而达到一次性求解多个方程的目的。相比ES型,CN型对方程的分类更为科学,而且增加了解四次方程的能力,在某些极端情况的创新实验中,这样的做法使得计算较为简单。

但解联立方程的功能有些鸡肋。考虑本科生阶段对于一般的四元方程,可以直接用克莱姆法则进行求解,不需要使用计算器的功能。然而有些实验中需要求解的二元二次方程,或者是多元高次方程,则没有专门的功能对此进行处理,只能使用主功能中的近似方法求取一个近似值。而这种求取近似值的方法,求得的近似值与真实值,在数据处理的过程中有时会产生误差。

总体而言,fx-991CN X的功能比fx-991ES更强大,有更多的功能也贴近实际使用,对于现在的学习而言,除了进行简单的计算,还需要进行统计方面的数据处理,在这方面的功能,还可以做的更好一点。

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