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大学物理实验, 2025, 38(6): 77-82     https://doi.org/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2025.06.014
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插值方法在物理实验数据处理中的适用性研究
朱淑婷,刘律廷,牛相宏 *
南京邮电大学 理学院,江苏 南京 210023
Applicability of Interpolation Methods forProcessing Physics Experiment Data
ZHU Shuting,LIU Lyuting, NIU Xianghong*
School of Science, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
下载:  PDF (1635KB) 
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摘要  对实验数据进行准确、严谨的处理是物理实验中至关重要的环节。 然而,在物理实验中,测得的实验数据往往离散且有限,为还原物理过程的内在连续性带来了挑战。 因此,研究不同插值方法在多元物理场景中重构连续曲线的适用性,便成为一个关键问题。 研究采用线性插值、保形分段三次插值、三次 Hermite 插值与三次样条插值四种插值方法对受迫振动实验、弗兰克?赫兹实验与单摆实验三个不同类型的物理实验进行数据处理并重构连续曲线,得到以下三种不同的结果:对于受迫振动实验保形分段三次插值方法最优,弗兰克?赫兹实验更适用三次样条插值,单摆实验则揭示了在数据稀疏与高噪声的物理场景下插值方法的局限,这些发现共同支撑了本研究的核心结论:不存在普适性最优的插值方法,插值方法的选择强烈依赖于物理实验的内在本质与其所获数据的固有特性。
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朱淑婷
刘律廷
牛相宏
关键词:  线性插值  三次样条插值  三次 Hermite 插值  保形分段三次插值    
Abstract: The aceurate processing of experimental data is essential in physics. However,experimentallymeasured data are often discrete and limited, presenting challenges in reconstructing the inherent continuity ofphysical processes. Consequently, investigating the applicability of various interpolation methods inreconstructing continuous curves across diverse physical scenarios emerges as a pivotal issue.In this study,fourinterpolation methods-linear,shape-preserving piecewise cubic,cubic Hermite,and cubic spline-are appliedto experimental data from three types of experiments:forced vibration, Franck-Hertz,and simple pendulum.Theresults show that shape-preserving piecewise cubic interpolation works best for forced vibration data, cubicsplineinterpolation is more suitable for the Franck-Hertz experiment,while the simple pendulum caseunderscores the limitations of interpolation methods under conditions of data sparsity and high noise levels.Collectively,'these findings support the central conclusion of this study: no single interpolation method isuniversally optimal,and the choice of an appropriate method depends critically on the intrinsic nature of thephysical experiment and the characteristics of the data obtained.
Key words:  shape-preserving piecewise cubic Interpolation    cubic spline interpolation    cubic Heriteinterpolation    linear interpolation
               出版日期:  2025-12-25      发布日期:  2025-12-25      整期出版日期:  2025-12-25
ZTFLH:     
  O 4-33   
基金资助: 国家自然科学基金(22473060)
引用本文:    
朱淑婷, 刘律廷, 牛相宏 . 插值方法在物理实验数据处理中的适用性研究[J]. 大学物理实验, 2025, 38(6): 77-82.
ZHU Shuting, LIU Lyuting, NIU Xianghong. Applicability of Interpolation Methods forProcessing Physics Experiment Data. Physical Experiment of College, 2025, 38(6): 77-82.
链接本文:  
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2025.06.014  或          https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2025/V38/I6/77
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