钟志强

(鞍山师范学院 物理科学与技术学院,辽宁 鞍山 114007)



基于Python语言的大学物理实验数据处理方法研究

钟志强

(鞍山师范学院 物理科学与技术学院,辽宁 鞍山 114007)

摘要以大学物理实验中的单摆周期测量、螺线管霍尔效应和单摆简谐运动为例，探讨了Python语言在随机误差分布规律、数据回归分析和机械运动模拟中的应用方法.研究表明，Python处理实验数据的方法简便灵活，表征数据图形直观明了，适宜推广使用.

关键词Python；大学物理实验；数据分析

目前,应用计算机软件分析实验数据已成为大学物理实验教学中的一个重要环节，最具代表性的软件是MATLAB(Matrix Laboratory,矩阵实验室).但与MATLAB相比，Python是一门更易学、更严谨的程序设计语言，最重要的是其开源和免费.Python是一种面向对象、支持动态语义、内置高级数据结构、语法简洁优美、易于扩展的解释型脚本语言(script language)[1].Python扩展库中的NumPy 相当于Matlab，它提供了矩阵、线性代数、傅里叶变换等的解决方法，还包含Fortran 代码集、C++代码集.MATLAB主要专注于工程和科学计算，然而即便是在计算领域也会遇到文件操作、网络通信、界面操作与管理等程序语言要求，这一点MATLAB也不如Python出色[2].此外，对于同样是开源、免费的R软件而言，其应用核心领域为数理统计分析，尽管在机器学习等领域也颇有建树，但其运行效率和在虚拟实验等应用范围上的表现仍不及Python.

虽然Python语言应用广泛，但在大学物理实验中应用并不多见[3].国内的实验分析仍以MATLAB为主[4,5].为此，我们对物理实验教……