Построение графической зависимости физических величин в Microsoft Excel

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 (см.
рис. 1):
рис. 1
1
2. Выделяем область, необходимую для построения графической зависимости силы
упругости от величины деформации пружины (см. рис. 2):
рис. 2
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» (см. рис. 3).
рис. 3
3
4. Нажимаем левую кнопку мыши, и на рабочей области таблицы появляется
графическая зависимость силы упругости от величины деформации пружины
лабораторного динамометра (см. рис. 4).
рис. 4
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» (см. рис. 5).
рис. 5
7. Аналогично делаем для «Вертикальные линии сетки по основной оси».
Окончательный результат см. рис. 6.
рис. 6
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 (см. рис. 7).
рис. 7
6
9. В появившемся меню «Формат оси» (см. рис. 8).
рис. 8
7
10. Можно изменить цену основных и промежуточных делений. Например, для нашего
случая выбираем фиксированное для основных делений 0,01, для промежуточных
0,001 (см. рис. 9).
рис. 9
8
11. Левой кнопкой мыши выбираем «Закрыть». Получаем более удобную для отсчёта
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 на рис. 10 и в увеличенном виде на
рис. 11.
рис. 10
4.5
4
3.5
3
2.5
Series1
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
рис. 11
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 (см.
рис. 12).
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
рис. 12
10
13. Совмещаем курсор с одной из указанных точек, нажимаем левую кнопку мыши
(ЛКМ) (должны выделиться все нанесённые точки), курсором выбираем «Анализ»,
ЛКМ, «Линия тренда», ЛКМ, «Дополнительные параметры линии тренда…» (см.
рис. 13).
рис. 13
11
14. В появившемся меню «Формат линии тренда» выбираем в разделе «Параметры
линии тренда»: «показывать уравнение на диаграмме» (см. рис. 14) или
«Линейная», «пересечение кривой с осью Y в точке 0,0», «показывать уравнение на
диаграмме» (см. рис. 15) в зависимости от задания. Выбор осуществляется
нажатием в соответствующие области левой кнопкой мыши. Заранее можно
изменить цвет и тип линии тренда. Затем выбрать «Закрыть».
рис. 14
12
рис. 15
13
15. Окончательный результат представлен на рис. 16.
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
рис. 16
14
16. Используя команды «Название диаграммы», «Название осей», расположенных в
разделе «Макет» верхней строки меню, окончательный результат представлен на
рис. 17.
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
рис. 17
17. Для построения графической зависимости с учётом 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» (см.
рис. 18), а затем в «Макет» (см. рис. 19) на верхней панели задач.
рис. 18
рис. 19
15
18. В разделе «Макет» выбираем «Анализ» → «Планки погрешностей» →
«Дополнительные параметры планок погрешностей…» (см. рис. 20).
рис. 20
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» (см. рис. 21).
рис. 21
16
20. В результате указания фиксированного значения величины погрешности по
вертикальной оси, получается результат, представленный на рисунке 22.
рис. 22
17
21. Далее левой кнопкой мыши выделяем одну из горизонтальных линий планки
погрешности (автоматически выделяются остальные) (см. рис. 23).
рис. 23
22. В разделе «Макет» выбираем «Анализ» → «Планки погрешностей» →
«Дополнительные параметры планок погрешностей…» (см. рис. 24).
рис. 24
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» (см. рис. 25).
18
рис. 25
19
24. Окончательный результат представлен на рисунке 26.
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
рис. 26
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 жёсткость пружины лабораторного динамометра составляет
54,477 Н/м.
20