Применение Microsoft Excel для расчета и оформления лабораторной работы по физике

Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В. В.

Куйбышева)

Филиал ДВГТУ в г. Артёме

Применение Microsoft Excel для расчета и оформления лабораторной

 работы по физике

Курсовая работа

Студента 1 курса

Очного отделения

Байшева Е. В.

Специальность:

Электротехника, электромеханика и электротехнологии 

Преподаватель:

Клочкова О. И.,

к.ф.-м.н., доцент

Артем

2011

Оглавление

Введение

Глава 1. Структура, содержание и оформление лабораторных работ

1.1 Общие положения

1.2  Требования к содержанию  отдельных частей отчета по  лабораторной работе

Глава 2. Использование  формул, функций и диаграмм в Ехсеl

2.1 Формулы

2.2 Функции Ехсеl

2.3 Ввод функций в рабочем  листе

2.4 Диаграммы в Ехсеl

2.5 Форматирование в Excel

Глава 3. Применение Microsoft Excel для расчета и оформления лабораторной работы по физике.

3.1. Оформление титульного  листа.

3.2. Оформление теоритической  части

3.3 Оформление практической  части лабораторной работы.

Заключение

Список литературы

Приложение 

Введение

Цель работы – оформить лабораторную работу по физике средствами Microsoft Excel, используя его функции форматирования и вычисления.

В первой главе описаны  требования к оформлению лабораторных работ, советы и рекомендации по структуре  и содержанию. Вторая глава раскрывает возможности табличного редактора Excel, включает в себя описание его функций, формул и возможностей визуального оформления.

Третья часть работы – практическая. В ней подробно описан процесс оформления лабораторной работы, приведены рисунки, оформление лабораторной работы подробно дано в приложении.

Глава 1. Структура, содержание и оформление лабораторных работ

1.1 Общие положения

 Лабораторная работа  – небольшой научный отчет,  обобщающий проведенную студентом работу, которую представляют для защиты  для защиты преподавателю. К лабораторным работам предъявляется ряд требований, основным из которых является полное, исчерпывающее описание всей проделанной работы, позволяющее судить о полученных результатах, степени выполнения заданий и профессиональной подготовке студентов.

В отчет по лабораторной работе должны быть включены следующие  пункты:

• титульный лист;
• цель работы;
• краткие теоретические сведения;
• описание экспериментальной установки и методики эксперимента;
• экспериментальные результаты;
• анализ результатов работы;
• выводы.[8]

1.2 Требования к содержанию отдельных частей отчета по лабораторной работе

 Титульный лист  является первой страницей любой  научной работы и для конкретного  вида работы заполняется по  определенным правилам. Для лабораторной работы титульный лист оформляется следующим образом.

В верхнем поле листа  указывают полное наименование учебного заведения и кафедры, на которой выполнялась данная работа.

В среднем поле указывается  вид работы, в данном случае лабораторная работа с указанием курса, по которому она выполнена, и ниже ее название. Название лабораторной работы приводится без слова тема и в кавычки не заключается.

Далее ближе к правому  краю титульного листа указывают  фамилию, инициалы, курс и группу учащегося, выполнившего работу, а также фамилию, инициалы, ученую степень и должность преподавателя, принявшего работу.

В нижнем поле листа указывается  место выполнения работы и год  ее написания (без слова год).

Цель работы должна отражать тему лабораторной работы, а также конкретные задачи, поставленные студенту на период выполнения работы. По объему цель работы в зависимости от сложности и многозадачности работы составляет от нескольких строк до 0,5 страницы.

Краткие теоретические  сведения. В этом разделе излагается краткое теоретическое описание изучаемого в работе явления или процесса, приводятся также необходимые расчетные формулы. Материал раздела не должен копировать содержание методического пособия или учебника по данной теме, а ограничивается изложением основных понятий и законов, расчетных формул, таблиц, требующихся для дальнейшей обработки полученных экспериментальных результатов. Объем литературного обзора не должен превышать 1/3 части всего отчета.

Описание экспериментальной  установки и методики эксперимента. В данном разделе приводится схема экспериментальной установки с описанием ее работы и подробно излагается методика проведения эксперимента, процесс получения данных и способ их обработки. Если используются стандартные пакеты компьютерных программ для обработки экспериментальных результатов, то необходимо обосновать возможность и целесообразность их применения, а также подробности обработки данных с их помощью. Для лабораторных работ, связанных с компьютерным моделированием физических явлений и процессов, необходимо в этом разделе описать математическую модель и компьютерные программы, моделирующие данные явления.

Экспериментальные результаты. В этом разделе приводятся непосредственно результаты, полученные в ходе проведения лабораторных работ: экспериментально или в результате компьютерного моделирования определенные значения величин, графики, таблицы, диаграммы. Обязательно необходимо оценить погрешности измерений.

Анализ результатов  работы. Раздел отчета должен содержать  подробный анализ полученных результатов, интерпретацию этих результатов на основе физических законов. Следует сравнить полученные результаты с известными литературными данными, обсудить их соответствие существующим теоретическим моделям. Если обнаружено несоответствие полученных результатов и теоретических расчетов или литературных данных, необходимо обсудить возможные причины этих несоответствий.

Выводы. В выводах кратко излагаются результаты работы: полученные экспериментально или теоретически значения физических величин, их зависимости  от условий эксперимента или выбранной расчетной модели, указывается их соответствие или несоответствие физическим законам и теоретическим моделям, возможные причины несоответствия.

Отчет по лабораторной работе оформляется на писчей бумаге стандартного формата А4 на одной стороне листа, которые сшиваются в скоросшивателе или переплетаются. Допускается оформление отчета по лабораторной работе только в электронном виде средствами Microsoft Office.

Если по специальному лабораторному практикуму требуется  оформить в конце семестра общий отчет по всему циклу лабораторных работ, посвященных исследованию одного и того материала разными методами, оформляются также и отдельные отчеты по каждой работе цикла по мере их выполнения. На основе отчетов по каждой работе в конце семестра оформляется итоговый отчет, в котором основное внимание должно быть уделено анализу результатов, полученных в разных лабораторных работах.[8] 

Глава 2. Использование формул, функций и диаграмм в Ехсеl

2.1 Формулы

Формулы – это выражение, начинающееся со знака равенства и состоящее из числовых величин, адресов ячеек, функций, имен, которые соединены знаками арифметических операций. К знакам арифметических операций, которые используются в Ехсеl относятся: сложение; вычитание; умножение; деление; возведение в степень.

Некоторые операции в  формуле имеют более высокий  приоритет и выполняются в такой последовательности:

• возведение в степень и выражения в скобках;
• умножение и деление;
• сложение и вычитание.

Результатом выполнения формулы является значение, которое выводится в ячейке, а сама формула отображается в строке формул. Если значения в ячейках, на которые есть ссылки в формулах, изменяются, то результат изменится автоматически.

Для внесения изменений  в формулу щелкните мышью на строке формул или клавишу F2. Затем внесите изменения и нажмите кнопку Ввода в строке формул или клавишу Еntеr. Если вы хотите внести изменения в формулу непосредственно в ячейке, где она записана, то дважды щелкните мышью на ячейке с этой формулой. Для отмены изменений нажмите кнопку Отмена в строке формул или клавишу Еsс.

Ссылка однозначно определяет ячейку или группу ячеек рабочего листа. С помощью ссылок можно  использовать в формуле данные, находящиеся в различных местах рабочего листа, а также значение одной и той же ячейки в нескольких формулах. Можно также ссылаться на ячейки, находящиеся на других листах рабочей книги, в другой рабочей книге, или даже на данные другого приложения. Ссылки на ячейки других рабочих книг называются внешними. Ссылки на данные в других приложениях называются удаленными.

Перемещение и копирование  формул

После того как формула  введена в ячейку, вы можете ее перенести, скопировать или распространить на блок ячеек. При перемещении формулы в новое место таблицы ссылки в формуле не изменяются, а ячейка, где раньше была формула, становится свободной. При копировании формула перемещается в другое место таблицы, при этом абсолютные ссылки не изменяются, а относительные ссылки изменяются.

При копировании формул можно управлять изменением адресов  ячеек или ссылок. Если перед всеми атрибутами адреса ячейки поставить символ “$” (например, $А$1), то это будет абсолютная ссылка, которая при копировании формулы не изменится. Изменятся только те атрибуты адреса ячейки, перед которыми не стоит символ “$”, т.е. относительные ссылки. Для быстрой установки символов “$” в ссылке ее необходимо выделить в формуле и нажать клавишу F4.

Для перемещения формулы  подведите указатель мыши к тому месту границы ячейки, где изображение  указателя мыши изменяется с белого крестика на белую стрелку. Затем нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее, перемещайте ячейку в нужное место таблицы. Завершив перемещение, отпустите кнопку мыши. Если в записи формулы есть адреса ячеек, они при перемещении формулы не изменяются.

Для копирования формулы подведите указатель мыши к тому месту границы ячейки или блока, где изображение указателя изменяется с белого крестика на белую стрелку. Затем нажмите клавишу Сtrl и левую кнопку мыши и перемещайте ячейку в нужное место таблицы. Для завершения копирования отпустите кнопку мыши и клавишу Сtrl. Если в записи формулы есть относительные адреса ячеек, при копировании формулы они изменятся.

Помимо копирования  и перемещения формулу можно  распространить на часть строки или  столбца. При этом происходит изменение относительных ссылок. Для распространения формулы необходимо выполнить следующие действия:

1. Установите курсор  в ячейку с формулой.

2. Подведите указатель  мыши к маркеру заполнения. Изображение  указателя изменяется на черный крестик.

3. Нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее нажатой, перемещайте курсор до нужного места. Для завершения распространения формулы отпустите кнопку.

Необходимо отметить, что Ехсеl выводит в ячейку значение ошибки, когда формула для этой ячейки не может быть правильно вычислена. Если формула содержит ссылку на ячейку, которая содержит значение ошибки, то эта формула также будет выводить значение ошибки.[1,4-5]

2.2 Функции Ехсеl

Функции Ехсеl — это  специальные, заранее созданные  формулы для сложных вычислений, в которые пользователь должен ввести только аргументы.

Функции состоят из двух частей: имени  функции и одного или нескольких аргументов. Имя функции описывает операцию, которую эта функция выполняет, например, СУММ.

Аргументы функции Ехсеl - задают значения или ячейки, используемые функцией, они всегда заключены в круглые скобки. Открывающая скобка ставится без пробела сразу после имени функции. Например, в формуле «=СУММ(А2;А9)», СУММ — это имя функции, а А2 и А9 — ее аргументы.

Эта формула суммирует  числа в ячейках А2, и А9. Даже если функция не имеет аргументов, она все равно должна содержать  круглые скобки, например функция  ПИ(). При использовании в функции  нескольких аргументов они отделяются один от другого точкой с запятой. В функции можно использовать до 30 аргументов. [2,4]

2.3 Ввод функций в рабочем листе

Вы можете вводить  функции в рабочем листе прямо  с клавиатуры или с помощью команды Функция меню Вставка. Если вы выделите ячейку и выберете команду Вставка/Функция, Ехсеl выведет окно диалога Мастер функций – шаг 1 из 2 (см. рис. 2.1). Открыть это окно можно также с помощью кнопки Вставка функции на строке ввода формул.

Рис. 2.1. Мастер функций.

В этом окне сначала выберите категорию в списке Категория и затем в алфавитном списке Функция укажите нужную функцию.

Ехсеl введет знак равенства (если вы вставляете функцию в начале формулы), имя функции и круглые скобки. Затем Ехсеl откроет второе окно диалога мастера функций, в котором необходимо установить аргументы функции (в нашем случае ссылки на А2 и А9)(см. рис. 2.2).

Рис. 2.2. Окно аргументов выбранной функции.

Второе окно диалога  Мастера функций содержит по одному полю для каждого аргумента выбранной  функции. Справа от каждого поля аргумента отображается его текущее значение (21 и 33). Текущее значение функции отображается внизу окна диалога (54). Нажмите кнопку ОК или клавишу Еntеr, и созданная функция появится в строке формул.[2]

2.4 Диаграммы в Ехсеl

С помощью Miсrоsоft 2010 можно создавать сложные диаграммы для данных рабочего листа. Диаграмма – графическое изображение зависимости между величинами. Диаграммы являются наглядным средством представления данных рабочего листа. Диаграмму можно создать на отдельном листе или поместить в качестве внедренного объекта на лист с данными.[2]

Диаграмма связана с  данными (см. рис. 2.3), на основе которых она создана, и обновляется автоматически при изменении данных.

Рис. 2.3. Диаграмма в Microsoft Excel.

Ехсеl создает значения оси на основе указанных данных. В данном случае значения оси изменяются от 0 до 70, что соответствует значениям ячеек диапазона на листе.

Имена категорий. В качестве имен оси категорий Ехсеl использует заголовки столбцов или строк данных. В приведенном примере в качестве имен оси категорий отображаются заголовки строк, соответствующие первому кварталу, второму кварталу и т.д.

Имена рядов данных диаграммы. Ехсеl также использует заголовки  столбцов или строк данных в качестве имен рядов данных. Имена рядов  отображаются в легенде диаграммы. В приведенном примере в качестве имен рядов выступают заголовки рядов планируемых и фактических значений.

Маркеры данных. Маркеры  данных одного цвета представляют один ряд данных. Каждый маркер соответствует  одному значению данных листа. В приведенном  примере самый правый маркер данных соответствует фактическому значению за четвертый квартал, равному 60.

Подсказки. При остановке  указателя над каким-либо элементом  диаграммы появляется подсказка с названием элемента. Например, при остановке указателя над легендой появляется подсказка «Легенда».

Чтобы создать диаграмму, необходимо, прежде всего, ввести данные для диаграммы на лист. Затем выделите любые ячейки, которые содержат исходные данные диаграммы. Далее в меню Вставка выберите команду Диаграмма или нажмите кнопку Мастер диаграмм на стандартной панели инструментов. В любом случае Ехсеl выведет на экран первое окно мастера диаграмм. С помощью четырех окон диалога мастер диаграмм соберет всю информацию, необходимую Ехсеl для построения диаграммы.[1,3]

Кроме того, можно создать диаграмму за один шаг без использования мастера диаграмм. При создании таким способом диаграммы используются стандартные тип и параметры форматирования, которые позже можно изменить.

Создание диаграммы  за один шаг. Самый быстрый способ для создания листа диаграммы, использующего стандартный тип диаграммы, выделите необходимые данные и нажмите клавишу F11. В этом случае лист диаграммы – это лист книги, содержащий только диаграмму.

Первое окно диалога  Мастера диаграмм, предлагает выбрать  тип диаграммы. 

Рис. 2.4. Мастер диаграмм.

Во втором окне диалога  мастера диаграмм можно задать данные, используемые Ехсеl при построении диаграммы.

Рис. 2.5. Задание диаграмме  исходных данных.

Второе окно диалога  Мастера диаграмм позволяет задать исходный диапазон и расположение в нем рядов данных. Если перед запуском Мастера был выделен диапазон с исходными данными, то это поле будет содержать ссылку на выделенный диапазон.

Ехсеl выводит подвижную  рамку вокруг исходного диапазона. Если по каким-то причинам исходный диапазон указан неправильно, выделите нужный диапазон и введите его прямо в окне диалога Мастера диаграмм.

Ехсеl обычно выбирает ориентацию рядов, предполагая, что диаграмма  должна содержать меньше рядов, чем  точек. Просматривая образец при  разной ориентации рядов, можно выбрать наиболее эффективный способ отображения данных в создаваемой диаграмме.

Второе окно диалога  Мастера диаграмм, как и первое, содержит две вкладки. Чтобы убедиться, что Ехсеl использует правильные имена  и диапазоны ячеек, для каждого  ряда данных, можно перейти на вкладку Ряд. Нажмите кнопку. Далее, чтобы перейти к следующему шагу.

Третье окно диалога  Мастера диаграмм содержит шесть  вкладок. Они позволяют задать характеристики осей, название диаграммы и заголовки для ее осей, легенду, подписи значений в рядах данных и т.д. Все это можно выполнить при создании диаграммы или после ее построения.

Ехсеl может внедрить диаграмму в рабочий лист или  помесить ее на отдельном листе, так называемом листе диаграммы.

После построения диаграммы  ее можно отредактировать в режиме редактирования диаграммы. Для этого нужно дважды щелкнуть кнопку мыши на диаграмме или воспользоваться контекстным меню. [5]

2.5 Форматирование в Excel

Одной из важнейших возможностей приложения Ехсеl - это осуществление форматирования данных. Форматирование данных включает в себя возможности изменения атрибутов, текста, таблиц, графики и других мультимедийных объектов, включенных в документ.

Рис. 2.6. Возможное форматирование текста и таблиц.

На вкладке Главная (см. рис. 2.6) расположены функциональные кнопки для управления настроек и параметров шрифта, для управления цветовой гаммой документа. Так же каждый объект в MS Excel имеет свои особенные свойства и атрибуты, которые пользователь может изменить.[2]

Глава 3. Применение Microsoft Excel для расчета и оформления лабораторной работы по физике.

3.1. Оформление титульного листа.

Для оформления потребовалось  перейти в вид «Страничный  режим», кнопка перехода находится  на панели «Вид».

Диапазон ячеек A1 по J3 был выделен и объединен в одну ячейку, в эту графу было внесено наименование университета.

Рис. 3.1. Расположение текста на титульном листе.

Ячейки B10 по I12 также были объединены и в них было внесено название лабораторной работы: Определение радиуса кривизны линзы и длин волн света при помощи колец Ньютона.

В ячейки с H24 по H31 были внесены данные по строкам о выполнившем и проверившем работу.

Ячейки с A41 по J41 и с A42 по J42 объединены и отформатированы по центру – в них расположены соответственно место выполнения работы – «Артём» и год – 2011 (см. гл. 1.2).

Весь текст на титульном  листе был отформатирован, шрифт  – Times New Roman, размеры шрифта – 14 и 12 пт, текст в верхней графе - полужирное начертание (см. гл. 2.5).

3.2. Оформление теоритической  части

В любой лабораторной работе необходима теоритическая часть, включающая в себя примеры, картинки формулы.

На странице два ячейки A43 – J43 объединены в одну и текст в них отцентрирован, введен заголовок «Краткая теория» полужирным начертанием. Все ячейки страницы отформатированы заранее – шрифт Times New Roman 12 пт.

Рис.3.2. Расположение текста в ячейках.

Для размещения текстовых  полей так же был использован  метод объединения ячеек (см. рис. 3.2). Каждой подобной объединённой ячейке с помощью контекстного меню «Формат ячеек…»  было задано свойство – «Переносить по словам».

Иллюстрация была вставлена  при помощи меню «Вставка» и команды  «Рисунок». Формулы были добавлены  при помощи меню «Вставка» и команды  «Формула», все формулы написаны при помощи языка MathType. Формулы пронумерованы, нумерация размещена в ячейках вручную, формат ячеек нумерации – текстовой.

Теоритическая часть  размещена на двух страницах.

3.3 Оформление практической  части лабораторной работы.

Данные, полученные при  измерениях, были занесены в таблицу, текст в таблице отформатирован по центру. Границы таблицы заданы при помощи меню «Границы», находящемся на вкладке «Главная» (см. рис. 3.3).

Рис. 3.3. Оформление границ таблицы.

Формулы, в обычном  виде, по которым предстоял расчет, были внесены при помощи меню «Вставка» и кнопки «Формула». Формула приведена в удобный для дальнейшего расчета вид. В ячейку O67 была внесена электронная формула f=P64*((O58/2)^2-(N58/2)^2)/(2-1), соответствующая обычной формуле приведенной выше (см. рис 3.4). P64 – λ, длина волны света в вакууме, О58 и N58 – найденные экспериментальные значения. Для последующих искомых величин была использована подобная формула.

Рис. 3.4. Внесение формул для расчета искомых величин.

Для нахождения среднего значения и абсолютной ошибки были использованы формулы: в ячейке О72 – f=СРЗНАЧ(О67:О70), в ячейке М78 - f=3,182*КОРЕНЬ(((O67-O72)^2+(O68-O72)^2+(O69-O72)^2+(O70-O72)^2)/(4*(4-1))) (см. гл. 2.2) (при коэффициенте Стьюдента равном 3,182 при доверительной вероятности – 0,95 и степенью свободы – 3) [6].

Некоторые ячейки были оформлены  курсивным начертанием и текст  отформатирован по правому краю.

Нижние ячейки были объединены в одну, были сделаны выводы и  проанализирована работа.

Заключение

Лабораторная работа была полностью оформлена в табличном редакторе Microsoft Excel. Работа была размещена на четырех листах, в работе были использованы картинки, таблицы и формулы. Были рассчитаны искомые значения. При проведении подобной лабораторной работы, достаточно изменить экспериментальные результаты, рассчитываемые значения будут получены автоматически, что является очень удобным и быстрым методом расчета.

Список литературы

1. Ланджер М. Microsoft Office Excel 2003 для Windows. – «НТ Пресс» – 2005.
2. Морозевич А.Н., Говядинова Н.Н. и др. Основы информатики: Учеб. Пособие. – Мн.: «Новое знание», 2001.
3. Рудикова Л.В. Microsoft Office Excel для студента – «БХВ-Петербург»; 2005г.
4. Саймон Д. Анализ данных в Excel – «Диалектика», 2004г.
5. Симонович С., Евсеев Г. Excel. – «М.: ИНФРА-М», 1998.

Электронные источники

6. Величины коэффициента Стьюдента для различных значений доверительной вероятности http://students.chemport.ru/thamma.shtml
7. Официальный сайт компании Microsoft Corp. в Internet http://www.microsoft.com/rus
8. Подготовка и оформление лабораторной, курсовой и дипломной работ http://www.sibsauktf.ru/courses/getup/getup.htm