多普勒效应测声速实验数据处理的可视化设计与实现
2020-07-22郝振莉刘苏锋
黄河水利职业技术学院学报 2020年3期
郝振莉,刘苏锋
(1. 黄河水利职业技术学院,河南 开封 475004;2. 数学建模教学与应用研究中心,河南 开封 475004)
0 引言
实验数据处理是对实验数据进行记录、 整理、计算和分析,去粗取精,去伪存真,得出最终结论和实验规律的过程[1]。 它是物理实验教学中培养学生实验能力和素质的重要环节。 在物理实验中,常用的数据处理方法有列表法、图解法、逐差法、最小二乘法等。 这些计算方法繁琐复杂、耗费时间较长,而且误差较大。 为了提高学生在数据处理方面的能力,需要改革实验教学模式,开发设计相应软件并应用到实验教学中。
图形用户界面(GUI)是由窗口、菜单、按键、光标、文字说明等要素构成的一个人机用户界面。 用户通过一定的方法如键盘输入、鼠标选择、点击这些图形界面上的对象或按钮,可使计算机产生某种动作或变化, 实现可视化计算、 动画或绘图等[2]。Matlab 提供了GUI 开发平台,其开发环境提供了一套可视化的创建图形窗口的工具,方便用户编程和再次开发。 笔者试以多普勒效应测声速实验数据处理为例,利用Matlab 图形用户界面GUI 设计出物理实验数据处理平台, 将抽象的理论知识具体化、可视化,以加深学生对课程内容的理解,从而激发学生学习兴趣,提升课堂教学效果。
1 实验原理及方法
1842 年奥地利物理学家及数学家多普勒(J.C.Doppler)发现[1],当波 源和 观察者之间有相对运动时,观察者接收到的波的频率与波源发出的频率有所变化。 一般情况下,声调的高低是由声波振动频率决定的,若振动频率高,听起来的声调就高,反之,听起来声调就低。……
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