基于vb的密立根油滴实验数据分析与处理

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1、基于VB的密立根油滴实验数据分析与处理摘要：密立根油滴实验是近代物理学发展史上一个十分重要的实验，其实验原理至今仍在当代物理科学研究的前沿发挥着作用，但该实验涉及到比较多的非整数数据且计算过程相当繁琐。本文利用VB语言设计并实现了密立根油滴实验静态测量法的数据处理程序，简化了计算过程，提高了计算结果的准确性，同时能够以图形方式形象显示实验数据与理论数据的误差。通过教学实践，该系统能极大地提高实验的效率和质量，对该实验教学起到了很好的促进作用。关键字：密立根油滴实验；VB;数据分析中图分类号：G64文献标识码：A文章编号：1674-098X(2015)05(a)-0000-00密立根油滴实验

2、是近代物理学发展史上一个十分重要的实验，是由美国实验物理学家密立根教授设计并完成的。它证明了任何带电体所带的电荷都是某一最小电荷-基本电荷的整数倍，并精确地测定了基本电荷的数值。该试验中基本电荷量是通过求出一组油滴电量的最大公约数而获得的，但是在实验误差存在的情况下，求非整数的最大公约数是相当困难的［1］。因此，在高校实际教学过程中，主要采用“倒过来验证法”[2]处理数据，即用公认的基本电荷值去除实验测得的电量，得到一个接近于某个整数的值，这个值就是油滴所带的基本电荷的数目。再反过来用这个数值去除实验测得的电量，即可得到电子的电荷值。在测量及计算的过程中，会涉及到比较多的非整数实验数据，计

3、算过程又相当繁琐，采用传统的手工或计算器计算费时费力，还容易出错。但如果借助于计算机程序进行处理，不仅能大大简便计算过程，保证计算结果的准确性，还可以对实验数据做一些扩展处理，丰富实验内容，从而有助于学生对实验有更深入的认识。基于上述目的，本文运用VB语言设计并实现了密立根油滴实验数据处理系统。1密立根油滴实验静态测量法原理密立根油滴实验有多种测量方法，本文针对静态测量法进行系统分析与设计。静态测量法基本原理是：使极板间的带电油滴处于两种不同的受力平衡状态，建立两种平衡状态下的数据联系，通过对油滴宏观运动状态数据的测量从而计算出油滴所带的微观电荷量。实验过程如下：2实验系统设计1、系统功能

4、的设计(1)本系统主要是为了简化学生实验数据的计算过程，因此能快速、准确地计算出实验结果是最主要的功能。(2)本实验中涉及到了较多的实验常量，而这些常量在不同的实验环境下数值是不同的。为了使本系统具有更好的适应性，应允许实验者能实时调整实验常量。(3)可以利用计算机强大的数据处理能力，对实验结果做一些简单的分析，有助于加深学生对实验的理解。(4)系统的设计应具有良好的人机交互界面。2、系统功能的实现以设计的系统功能为依据，结合实验实际，本文设计了图1所示的系统界面。整个程序界面划分为四个区：(1)实验常量设置区：用来设置当前实验环境下的实验常量。本系统运行时己经预置了常量，但允许实验者根据

5、具体实验环境对其进行调整。设置实验常量后，按“保存”按钮，实验数据将按照更改后的实验常量进行计算。(2)实验数据设置区：用来输入实验测量数据。实验过程中，为减小测量误差对实验结果的影响，往往会对同一个油滴进行多次测量。本系统允许实验者为同一个油滴提供三组测量数据。“校验”按钮用来检测实验数据的误差，当某个油滴的同一个测量值相互之间相差超过设定值时，系统会自动进行提示及标注。“清空”按钮用来清空本次所有的测量数据。“计算”按钮用来对测量数据进行计算，计算结果会显示在“实验数据处理区”，同时也会在图形显示区进行标注。(1)实验数据处理区：用来完成实验测量数据计算结果的显示，同时允许实验者导出计

6、算结果，以便于做进一步的数据分析。(2)图形显示区：用图形的形式显示实验数据与理论数据的误差，使实验者对实验有更直观的认识。“X”轴表示电子数，“Y”轴表示电量。在对实验测量数据进行计算时，考虑到计算过程的高度一致性，为提高代码利用率，本文将计算过程编写为一个独立的函数，形式如下：PrivateSubExpe^Compute(Oil_DensAsDouble,GAsDouble，AtmosAsDouble，Air_ViscosityAsDouble，Modified_ConsAsDouble,EAsDouble，Plate_DistAsDouble，Drop_DistAsDouble,Vo

7、ltageAsDouble,Drop一TimeAsDouble,Oil_RadiAsDouble,Oil一PowerAsDouble，NAsInteger,Computed_EAsDouble，ErrorAsDouble)3、系统功能验证本文以上海某高校的实验数据(表1)为例，进行数据验证。4结语本文利用VB语言编写并实现了具有图形界面的油滴实验数据处理程序，简便直观，极大地方便了学生计算及处理实验数据，大大提高了实验效