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#include <conio.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define Pi 3.14159265358979323846 //定义圆周率的取值
#define DENSITY 981 //油滴的密度
#define b (6.17e-6) //粘滞系数修正常数
#define g 9.795 //重力加速度
#define d 5e-3 //极板间距离
#define l (1.5e-3) //油滴匀速上升或下降的距离
#define p 76 //大气压强
#define e 1.6021765e-19 //元电荷
#define ETA (1.83e-5) //粘滞系数
#define E_MAX 20 //最大测量电子数，若不够可以修改
#define T_MAX 10 //最大测量时间数，若不够可以修改
void Print_instructions(void); //打印启动说明
void Print_menu(void); //打印数据菜单
void Print_tab(void); //打印表格标签
void Print_text(void); //打印表格数据
void Data_add(int n); //增加数据
void Data_revise(void); //修改数据
void Data_calculate(void); //回归方程计算
void Data_analysis(int n); //数据分析
int number_e = 0, number_t = 0, number_e_h = 0, num[E_MAX];
double U[E_MAX], t[E_MAX][T_MAX], tg[E_MAX], v[E_MAX], Q[E_MAX], q[E_MAX], deviation[E_MAX], q1[E_MAX];
int main(void)
{
system("cls");
Print_instructions();
while (getch() != 13)
;
system("cls");
printf("\n实验共测量的油滴数量 n = ");
scanf("%d", &number_e);
printf("\n每个油滴下降时间测量次数 n = ");
scanf("%d", &number_t);
again:
system("cls");
Print_menu();
puts("\n---------------------------------------------------------------------------------------------------------------");
printf("\n键入a可继续输入，键入b可进行修改，键入c可查看最终计算数据");
switch (getch())
{
case 'a':
if (number_e_h < number_e)
{
Data_add(number_e_h);
number_e_h++;
}
else
{
puts("\n数据溢出");
system("pause");
}
break;
case 'b':
Data_revise();
break;
case 'c':
Data_calculate();
break;
}
goto again;
}
void Data_calculate(void)
{
int i;
double Q_all = 0, h1 = 0, h2 = 0, Q_average, q_average, num_average, deviation_all, jj, num_all = 0;
for (i = 0; i < number_e_h; i++)
{
Q_all = Q_all + Q[i];
num_all = num_all + num[i];
h1 = h1 + Q[i] * num[i];
h2 = h2 + num[i] * num[i];
}
Q_average = Q_all / number_e_h;
num_average = num_all / number_e_h;
q_average = (h1 - number_e_h * Q_average * num_average) / (h2 - number_e_h * num_average * num_average);
jj = Q_average - q_average * num_average;
deviation_all = fabs((q_average - e) / e);
puts("\n---------------------------------------------------------------------------------------------------------------");
printf("根据线性回归方程计算\n平均电荷量(斜率)e = %11.4e\n截距 = %11.4e\n相对误差 = %5.2f%%", q_average, jj, 100 * deviation_all);
system("pause");
}
void Data_analysis(int n)
{
int i = 0;
double tgh = 0, a;
for (i = 0; i < number_t; i++)
{
tgh += t[n][i];
}
tg[n] = tgh / number_t;
v[n] = l / tg[n];
a = sqrt((9 * ETA * l) / (2 * DENSITY * g * tg[n]));
Q[n] = ((18 * Pi * d) / (U[n] * sqrt(2 * DENSITY * g))) * pow((ETA * l) / (tg[n] * (1 + (b / (p * a)))), 1.5);
q1[n] = Q[n] / e;
num[n] = (int)(q1[n]);
if (q1[n] - num[n] > 0.49)
num[n]++;
q1[n] = Q[n] / num[n];
deviation[n] = fabs(((q1[n] - e) / e));
}
void Data_add(int n)
{
int i = 0;
puts("\n---------------------------------------------------------------------------------------------------------------");
printf("当前为第%02d组:", n + 1);
printf("\n请输入平衡电压(单位V) U = ");
scanf("%lf", &U[n]);
for (i = 0; i < number_t; i++)
{
printf("第%d次测量下降时间(单位s) t%d = ", i + 1, i + 1);
scanf("%lf", &t[n][i]);
}
Data_analysis(n);
}
void Data_revise(void)
{
int number_revise = 0;
puts("\n---------------------------------------------------------------------------------------------------------------");
printf("你想修改第几组数据 n = ");
fflush(stdin);
scanf("%d", &number_revise);
if (number_revise > number_e)
return;
Data_add(number_revise - 1);
Data_analysis(number_revise - 1);
}
void Print_menu(void)
{
printf("共有%d组数据,当前已输入%d组数据\n", number_e, number_e_h);
puts("---------------------------------------------------------------------------------------------------------------");
Print_tab();
// puts(" U t1 t2 t3 t4 t5 t(平均) v(平均) Q(总电荷) n(电子数) q(平均电荷) 误差");
Print_text();
// puts("\n第 1组: 220.1 20.1 20.2 20.3 20.4 20.5 20.3 6.8182e-005 4.0459e-019 04 1.3486e-019 15.82%");
}
void Print_text(void)
{
int i = 0, j = 0;
for (i = 0; i < number_e_h; i++)
{
printf("\n第%02d组: %5.1f ", i + 1, U[i]);
for (j = 0; j < number_t; j++)
{
printf(" %4.1f ", t[i][j]);
}
printf(" %4.1f %11.4e %11.4e %4d %11.4e %5.2f%%", tg[i], v[i], Q[i], num[i], q1[i], 100 * deviation[i]);
}
}
void Print_tab(void)
{
int i = 0;
printf(" U ");
for (i = 0; i < number_t; i++)
{
printf(" t%d ", i + 1);
}
printf(" t(平均) v(平均) Q(总电荷) n(电子数) q(平均电荷) 误差\n");
}
void Print_instructions(void)
{
puts("\n\n\n版本 V3.0 ,github地址:https://github.com/hustarbor/Millikan-experimental-calculator");
puts("---------------------------------------------------------------------------------------------------------------");
puts("使用说明：");
puts(" 1.本软件主要适用于华中科技大学大学物理实验密里根油滴实验；");
puts(" 2.本实验采用平衡电压+自由落体时间测量,其中平衡电压仅测量1次,部分学校采用上升时间测量的不在本软件适用范围;");
puts(" 3.本软件所使用常数为华中科技大学密里根油滴实验（2015）所用常数,其中g=9.795，请查看其它常数是否与实验一致;");
puts(" 4.本软件采用表格设计,若出现换行问题请增大窗口大小，若出现排版不正常请换用等距字体并采用偶数字号,推荐等距更纱黑体");
puts(" 下载地址(建议下载sarasa-gothic-ttc):https://github.com/be5invis/Sarasa-Gothic/releases");
puts(" 解压后安装到系统,win32窗口更换字体方法自行百度;");
puts(" 5.如果实在不想使用表格排版可以使用老版本 V2.1;");
puts("---------------------------------------------------------------------------------------------------------------");
puts("\n\n\nEnter键继续");
}