Построение графической зависимости физических величин в

Построение графической зависимости физических величин в Microsoft Excel
с добавлением линии тренда, указанием уравнения
на примере экспериментального задания
«Исследование силы упругости».
Цель задания: изучение закона Гука.
Задача работы: исследование зависимость силы упругости от удлинения пружины.
Порядок работы в Microsoft Excel
1. При выполнении указанного задания используется традиционная методика
исследования зависимости силы упругости от удлинения пружины. В ходе
экспериментального задания, результаты измерений оформляются в таблице:
1
2. Выделяем область, необходимую для построения графической зависимости силы
упругости от величины деформации пружины:
2
3. В строке меню выбираем команду «Вставка» нажатием левой кнопки мыши.
Переходим на вставку точечной диаграммы
. Нажимаем левую кнопку
мыши. Выбираем диаграмму «Точечная с маркерами».
3
4. Нажимаем левую кнопку мыши, и на рабочей области таблицы появляется
графическая зависимость силы упругости от величины деформации пружины
лабораторного динамометра.
5. Следует отметить, что при вертикальном вводе числовых значений в таблице
Microsoft Excel, вначале в первый столбец заносятся значения, которые
откладываются по оси OX (ось абсцисс), а во второй столбец – OY (ось ординат).
Если же ввод числовых значений осуществлять горизонтально, то в первую строку
заносятся значения, которые откладываются по оси OX (ось абсцисс), а во вторую
строку – OY (ось ординат).
4
6. В появившейся строке меню вкладке «Работа с диаграммами» выбираем левой
кнопкой мыши «Макет», переходим на «Сетка» и выбираем «Горизонтальные
линии сетки по основной оси», в появившемся выпадающем меню левой кнопкой
мыши выбираем «Основные и промежуточные линии сетки».
7. Аналогично делаем для «Вертикальные линии сетки по основной оси».
Окончательный результат см. рис.:
5
8. Мастер диаграмм позволяет изменить цену основных и промежуточных делений по
осям. Для этого выбираем левой кнопкой мыши «Оси», совмещаем курсор с
«Основная горизонтальная ось», в появившемся выпадающем меню выбираем
«Дополнительные параметры основной горизонтальной оси..» и нажимаем левую
кнопку мыши:
6
9. В появившемся меню «Формат оси»:
7
10. Можно изменить цену основных и промежуточных делений. Например, для нашего
случая выбираем фиксированное для основных делений 0,01, для промежуточных
0,001:
8
11. Левой кнопкой мыши выбираем «Закрыть». Получаем более удобную для отсчѐта
цену промежуточных делений. Аналогично можно изменять цену основных
промежуточных делений для вертикальной оси. Для этого выбираем левой кнопкой
мыши «Оси», совмещаем курсор с «Основная вертикальная ось», в появившемся
выпадающем
меню
выбираем
«Дополнительные
параметры
основной
вертикальной оси..». Общий итог представлен ниже:
4,5
4
3,5
3
2,5
Ряд1
2
1,5
1
0,5
0
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
9
12. Надпись
убираем следующим образом: совмещаем курсор с надписью
, выделяем левой кнопкой мыши, правой кнопкой мыши, выбираем
«Удалить». Размер полученной диаграммы можно увеличить по диагонали:
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
10
13. Совмещаем курсор с одной из указанных точек, нажимаем левую кнопку мыши
(ЛКМ) (должны выделиться все нанесѐнные точки), курсором выбираем «Анализ»,
ЛКМ, «Линия тренда», ЛКМ, «Дополнительные параметры линии тренда…»:
11
14. В появившемся меню «Формат линии тренда» выбираем в разделе «Параметры
линии тренда»: «Линейная», «пересечение кривой с осью Y в точке 0,0»,
«показывать уравнение на диаграмме». Выбор осуществляется нажатием в
соответствующие области левой кнопкой мыши. Заранее можно изменить цвет и
тип линии тренда. Затем выбрать «Закрыть».
12
15. Окончательный результат:
4,5
y = 54,477x
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
13
16. Используя команды «Название диаграммы», «Название осей», расположенных в
разделе «Макет» верхней строки меню, окончательный результат:
Графическая зависимость силы упругости от величины
деформации пружины лабораторного динамометра Fупр=f(Δx)
Fупр, Н 4,5
y = 54,477x
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
Δx, м
17. Для построения графической зависимости с учѐтом погрешности динамометра
(F=0,1
Н) и
линейки
(x=0,001
м),
левой
кнопкой
мыши
выделяем
экспериментальные точки, затем переходим в раздел «Работа с диаграммами», а
затем в «Макет» на верхней панели задач.
14
18. В разделе «Макет» выбираем «Анализ» → «Планки погрешностей» →
«Дополнительные параметры планок погрешностей…»:
19. В появившемся меню «Формат планок погрешностей. Вертикальные планки
погрешности», в разделе «Величина погрешности» находим «фиксированное
значение:», в котором необходимо указать погрешность динамометра, т.е. 0,1.
Затем, левой кнопкой мыши нажимаем «Закрыть»:
15
20. В результате указания фиксированного значения величины погрешности по
вертикальной оси, получается результат, представленный на рисунке:
16
21. Далее левой кнопкой мыши выделяем одну из горизонтальных линий планки
погрешности (автоматически выделяются остальные):
22. В разделе «Макет» выбираем «Анализ» → «Планки погрешностей» →
«Дополнительные параметры планок погрешностей…»:
17
23. В появившемся меню «Формат планок погрешностей. Горизонтальные планки
погрешности», в разделе «Величина погрешности» находим «фиксированное
значение:», в котором необходимо указать погрешность линейки, т.е. 0,001. Затем,
левой кнопкой мыши нажимаем «Закрыть»:
18
24. Окончательный результат:
Графическая зависимость силы упругости от величины
деформации пружины лабораторного динамометра Fупр=f(x)
Fупр, Н
5
4,5
y = 54,477x
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
Δx, м
25. Анализируя графическую зависимость силы упругости от величины деформации
лабораторного динамометра, делаем вывод о справедливости выполнения закона
Гука. Анализ полученного уравнения, описывающего полученную зависимость,
указывает на то, что жѐсткость пружины лабораторного динамометра составляет
54,477 Н/м.
19
Порядок работы в Microsoft Excel (упрощённый вариант)
1. При выполнении указанного задания используется традиционная методика
исследования зависимости силы упругости от удлинения пружины. В ходе
экспериментального задания, результаты измерений оформляются в таблице.
Дробные числовые значения вносить через запятую.
2. Выделяем область, необходимую для построения графической зависимости силы
упругости от величины деформации пружины (одновременно 2 столбца только с
числовыми значениями).
3. В строке меню выбираем команду «Вставка» нажатием левой кнопки мыши.
Переходим на вставку точечной диаграммы
. Выбираем диаграмму
«Точечная с маркерами».
4. Нажимаем левую кнопку мыши, и на рабочей области таблицы появляется
графическая зависимость силы упругости от величины деформации пружины
лабораторного динамометра.
5. В появившейся строке меню вкладке «Работа с диаграммами» выбираем левой
кнопкой
мыши
раздел
«Макет»,
переходим
на
«Сетка»
и
выбираем
«Горизонтальные линии сетки по основной оси», в появившемся выпадающем
меню левой кнопкой мыши выбираем «Основные и промежуточные линии сетки».
6. Аналогично делаем для «Вертикальные линии сетки по основной оси».
7. Мастер диаграмм позволяет изменить цену основных и промежуточных делений по
осям. Для этого выбираем левой кнопкой мыши «Оси», совмещаем курсор с
«Основная горизонтальная ось», в появившемся выпадающем меню выбираем
«Дополнительные параметры основной горизонтальной оси..» и нажимаем левую
кнопку мыши.
8. В появившемся меню «Формат оси», можно изменить цену основных и
промежуточных делений. Например, для нашего случая выбираем фиксированное
для основных делений 0,01, для промежуточных 0,001.
9. Надпись
убираем следующим образом: совмещаем курсор с надписью
, выделяем левой кнопкой мыши, правой кнопкой мыши, выбираем
«Удалить». Размер полученной диаграммы можно увеличить по диагонали.
20
10. Совмещаем курсор с одной из указанных точек, нажимаем левую кнопку мыши
(должны выделиться все нанесѐнные точки), курсором выбираем «Линия тренда»,
«Дополнительные параметры линии тренда…».
11. В появившемся меню «Формат линии тренда» выбираем в разделе «Параметры
линии тренда»: «Линейная», «пересечение кривой с осью Y в точке 0,0»,
«показывать уравнение на диаграмме». Выбор осуществляется нажатием в
соответствующие области левой кнопкой мыши. Заранее можно изменить цвет и
тип линии тренда. Затем выбрать «Закрыть».
12. Использовать команды «Название диаграммы», «Название осей», расположенных в
разделе «Макет» верхней строки меню.
13. Для построения графической зависимости с учѐтом погрешности динамометра
(F=0,1
Н) и
линейки
(x=0,001
м),
левой
кнопкой
мыши
выделяем
экспериментальные точки.
14. В разделе «Макет» выбираем «Анализ» → «Планки погрешностей» →
«Дополнительные параметры планок погрешностей…».
15. В появившемся меню «Формат планок погрешностей. Вертикальные планки
погрешности», в разделе «Величина погрешности» находим «фиксированное
значение:», в котором необходимо указать погрешность динамометра, т.е. 0,1.
Затем, левой кнопкой мыши нажимаем «Закрыть».
16. Далее левой кнопкой мыши выделяем одну из горизонтальных линий планки
погрешности (автоматически выделяются остальные).
17. В разделе «Макет» выбираем «Анализ» → «Планки погрешностей» →
«Дополнительные параметры планок погрешностей…».
18. В появившемся меню «Формат планок погрешностей. Горизонтальные планки
погрешности», в разделе «Величина погрешности» находим «фиксированное
значение:», в котором необходимо указать погрешность линейки, т.е. 0,001. Затем,
левой кнопкой мыши нажимаем «Закрыть».
19. Анализируя графическую зависимость силы упругости от величины деформации
лабораторного динамометра, делаем вывод о справедливости выполнения закона
Гука. Анализ полученного уравнения, описывающего полученную зависимость,
указывает на то, что жѐсткость пружины лабораторного динамометра составляет
…
21
Лабораторная работа №6.
«Исследование силы упругости».
Число
грузов
Масса
груза
Величина
деформации
Сила
упругости
-
m
кг
0,1
0,2
0,3
0,4
x
Fупр
Н
1
2,1
3,2
4,2
1
2
3
4
Fупр, Н
м
0,02
0,039
0,058
0,077
Графическая зависимость силы упругости от величины
деформации пружины лабораторного динамометра Fупр=f(x)
5
4,5
y = 54,477x
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
Δx, м
22