MATLAB在物理教学中的应用
MATLAB软件在大学物理教学中的应用
2 0 1 4年 第 4期
物理通 报
大学物 理教 学
设 一0 . 3 . 打开 S i mu l i n k L i b r a r y B r o ws e r , 选 择
得 到振子 位 移仿 真 曲线 , 如 图 3所示
新 建按 钮 , 选取 S u b t r a c t , I n t e r g r a t o r , Ga i n 和S c o p e 模块 , 将S u b t r a c t 模块中的 L i s t o f s i g n S 改 为“ 一” ,
2 . 1 单 缝 衍 射 的 光 强 分 布
2 . 2 用S i mu l i n k动态 仿真 模拟 简谐 振动
如果一 个 质元做 简谐 振 动 , 受 到 的合外 力
f一 一 一 口
( 2)
在单 缝衍 射 中 , 缝宽为 a , 入 射 光 的波长 为 , 衍
射角 为 0的衍 射光 光强 为
光强 的表 达 式 比较 复 杂 , 用 MATL AB语 言 可获 得
1 引 言
光 强 图像 . 在此 , 取 一1 o , 令 一 , z—s i n , 可通
近 年来 , 由美 国 Ma t h wo r k s公 司 于 1 9 8 4年 正 式 推 出的 MATL AB语 言 已成 为科 学研 究 领域 最 为 过 编写程 序 获得 图像 .
以便 前 为 负号 . 为 了使 z的 系数 为 0 . 3 , 将 Ga i n 1
中的值 设 为“ 0 . 3 ” , 速度 项 系 数 Ga i n设 为 “ 0 ” . 设 置
初 始位 置 为“ 5 ” , 初始 速度 和初 始加 速度 均 为 0 .
MATLAB软件在物理教学中的应用
物 理通 报
物 理教 学新 思 想 新视 角
M ATL AB软件 在 物 理教 学 中 的应 用
朱 国 强
( 绍 兴 市 第 一 中学 浙 江 绍 兴 3 1 2 0 0 0 ) ( 收稿 日期 : 2 0 1 3— 1 的发 展 历 程 、 主要功能和教学应用 , 阐 述 了 将 MAT L AB引 入 物 理 教 学 在 教 师 教 研 工
的缩写 , 从2 O世纪 7 O年代美 国 C l e v e Mo l e r 博 士为 矩 阵运算 而 编写 的接 口程 序开 始 , 接着 于 1 9 8 4年 创 立 Ma t h Wo r k s公 司 ,经 过 3 0年 的 开 拓 创 新 ,
序, 而直接进行高、 精、 尖 的研 究. 在航空 、 通信 、 电
MATL AB已发 展成 为 一个集 数值 计 算 、 符 号 运算 、 图形 处 理 、 图像处 理 、 动态 仿真 、 信 号处 理 、 实 时控 制 为一 体 的新 一代 科技 应用 软 件 , Ma t h Wo r k s成 为全
球 数学 计算 软件 的领先 软 件供 应 商 , 2 0 1 2年 营 收为
S i mu l i n k产 品系列 , 拥有 数百 个 内部 函数 的核 心程
序库 和 几 十 个 工 具 箱 ( To o l b o x ) . 工 具 箱 又分 为两
类, 功能性 工具 箱 和学科 性 工具箱 . 功 能性 工具 箱 主
Ma p l e 及 Ma t h C AD, 人称 “ 4 M” . 而其 中 MATL AB
7 . 5 亿 美元 , 2 0 1 3年 推 出了 R 2 0 1 3 b版本 .
matlab在中学物理教学中的应用
matlab在中学物理教学中的应用
现代教育中,中学物理教学是一个重要的部分,它可以借助一些方法和技术,来进行
教学和学习,并能解决物理问题。
近年来,MATLAB作为一种高级技术软件,已经得到各大学校等教育机构的广泛应用。
其实,Matlab在中学物理教学中是非常有用的。
Matlab可以运行大量数学模型,可
以使数学领域的计算更加容易、快捷、方便,同时它还有一个可视化功能,可以帮助学生
更清楚地理解物理现象和模型,以及物理规律。
还可以用Matlab模拟、预测物理中的实
际事物,帮助学生更好体会实验过程。
此外,Matlab的优点还在于可以构建和仿真复杂的物理模型。
由于它有运算、编程以及抽象表达的功能,因此可以帮助学生更加深入地理解和研究物理现象和模型的原理。
比
如通过Matlab来建立力学仿真模型,可以帮助学生仿真研究力学中的物体运动轨迹,以
及运动学中物体运动状态的改变,有助于学生更好地理解和熟悉力学中的模型。
最后,Matlab也可以建立多个物理模型,并进行分析,这样可帮助学生更好地理解和探究物理现象,物理机理以及物理规律,在学习上起到极大的帮助作用。
总而言之,Matlab作为一种高级技术软件,已经在中学物理教学中得到越来越的应用,它拥有计算、可视化以及构建复杂物理模型等优点,可以帮助学生更加深入、全面、准确
地理解物理现象和物理规律,为教学带来极大的便利。
适合用matlab解决的经典物理例题
适合用Matlab解决的经典物理例题在物理学领域,经典物理例题一直是学习和研究的重要内容。
而Matlab作为一种强大的数学软件,非常适合解决各种物理问题。
本文将从力学、电磁学和热力学等多个方面,选取一些经典的物理例题,通过Matlab进行分析和求解,展示Matlab在解决物理问题时的强大用途。
1. 简谐振动问题简谐振动是物理学中一个重要的模型,涉及到弹簧振子、单摆等问题。
通过Matlab可以很方便地求解简谐振动的运动规律。
对于弹簧振子的运动方程,可以通过Matlab进行数值模拟,得到振动的周期、频率、位移等参数,从而更好地理解简谐振动的特性。
2. 电场问题在电磁学中,电场是一个重要的研究对象。
通过Matlab可以很容易地分析不同形状的电荷分布所产生的电场分布。
可以通过Matlab计算出点电荷、均匀带电细棒等情况下的电场分布,并绘制出电场线图,直观地展现电场的分布规律。
这样的分析对于理解电场的性质和相互作用具有重要意义。
3. 热传导问题热传导是热力学研究的一个重要方面,涉及到导热方程的求解和热量分布的分析。
通过Matlab可以对不同材料和形状的热传导问题进行数值模拟和求解。
可以通过Matlab计算出棒状材料中的温度分布随时间的演化,从而得到材料的热传导性能。
这样的分析对于工程实践中的热设计和材料选型具有重要指导意义。
4. 万有引力问题在力学中,万有引力是一个经典的例题,涉及到行星轨道、卫星运动等问题。
通过Matlab可以很方便地进行万有引力场下的物体运动模拟。
可以通过Matlab计算地球和月球的引力作用下的月球轨道,从而揭示天体运动的规律和特性。
这样的模拟对于探索宇宙中天体运动规律具有重要帮助。
总结回顾:通过以上例题的分析,我们不仅了解了Matlab在经典物理例题中的应用,也可以发现Matlab在解决物理问题时的便捷和高效。
当然,实际物理问题可能具有更多的复杂性和多样性,需要结合理论分析和实验数据进行综合研究。
谈matlab在物理教学中的应用
谈matlab在物理教学中的应用摘要随着科学技术的发展,计算机技术在物理教学中的应用越来越广泛。
MATLAB是一个易于使用的编程语言,可以帮助教师进行实验和模拟各种物理系统或过程。
它具有高效、可靠、易用以及大量的函数库和工具箱,可以大大减少开发时间。
本文主要介绍Matlab在物理教学中的应用,从Matlab的特性出发,介绍Matlab 的优点,以及它在物理教学中的应用。
关键词:MATLAB;物理教学;应用1.引言随着科学技术的发展,计算机技术已经成为科技教育的重要组成部分。
计算机技术的引入大大推动了教学模式的改变,并且可以有效地支持物理教学。
MATLAB 是一种易于使用的编程语言,具有高效、可靠、易用以及大量函数库和工具箱,可以帮助教师进行实验和模拟各种物理系统或过程,以有效地支持物理教学。
Matlab在力学方面有着广泛的应用。
力学是物理学中的基础学科,涉及物体运动和力学原理。
Matlab可以用来模拟物体的运动轨迹,计算物体的动能和动量等。
例如,可以用Matlab模拟小球在重力场中的运动轨迹,并计算小球的动能和动量变化。
这对于学生理解物体运动和力学原理非常有帮助。
Matlab在电学方面也有着广泛的应用。
电学是物理学中的重要学科,涉及电路、电动势和电磁学等。
Matlab可以用来计算电路的电流、电动势等,并可以画出电路图。
例如,可以用Matlab模拟简单的电路,并计算电路中各元器件的电流和电动势。
这对于学生理解电学原理非常有帮助。
Matlab在热学方面也有着广泛的应用。
热学是物理学的重要学科,涉及热力学、热传导、热扩散等。
Matlab可以用来模拟热学中的各种现象,并可以画出热学中的温度分布图。
例如,可以用Matlab模拟物体热传导的过程,并画出物体的温度分布图,这对于学生理解热学原理非常有帮助。
2.Matlab的特性MATLAB是一种用于科学计算和开发应用程序的高级编程语言,具有多种优势和特性。
其中最重要的特性是,它可以使用类似于C语言的语法,支持多种编程风格,可以轻松地实现各种复杂的算法;另外,它还提供了大量的内置函数库,可以快速实现各种复杂的数学计算;此外,它还具有面向对象的编程特性,可以有效地管理和处理大量的数据;此外,它还提供了各种数据可视化工具,可以有效地分析和可视化数据。
MATLAB在物理教学中的应用
5 构建科学的学生考核与评价机制
考核方式的改革既是教育教学的改 革,也是人才评价标准的改革,是培养创新 人才的必然需要和重要手段,必须要对学 生进行全面、灵活和科学考核,促进学生 全面发展。学生的考核要能够开发人的潜 能,促进个性的和谐发展,弘扬人的主体精 神。建立如下的考核与评价机制: 5 . 1 建立多方位的评价机制
科技创新导报 2009 NO.12 Science and Technology Innovation Herald MATLAB 在物理教学中的应用①
创新教育
尹新国 公丕锋 朱孟正 张峰 (淮北煤炭师范学院 淮北安徽 2 3 5 0 0 0 )
摘 要:本文给出了在高等师范院校物理教学中运用数学工具 MATLAB 软件辅助教学,指导学生在毕业论文中解决实际物理问题的应用
实验方案,选择仪器设备,制定实验步骤, 处理和分析实验结果、实验数据。实验教 师提供实验器材、解答实验问题和评价实 验过程与结果等方面为学生提供服务。同 时工程训练中心也为学生进行职业技能训 练、课程设计、毕业设计、创新实践提供 了较为完善的实践教学条件。 4 . 3 设立培养学生综合应用能力的校内外 实习基地
[2] 彭芳麟等著.理论力学计算机模拟[M], 北京:清华大学出版社,2002.
[3] 周衍柏.理论力学教程[Ml.北京:高等教 育出版社,1985
图 2 抛体南偏与高度的关系图
图 3 抛体高度与时间的关系图
附录
1.反映方程(2)的函数文件 szspfun.m function udot=szspfun(t,u,flag, womiga,k,lamda,g,q)
MATLAB在大学物理课程教学中的应用-以多普勒效应为例
MATLAB在大学物理课程教学中的应用-以多普勒效应为例摘要:运用MATLAB仿真大学物理实验,能够帮助学生更好的对物理概念和规律进行理解和掌握,同时有效提升学生运用科学计算的能力,极大的提高物理教学的效果。
本文以多普勒效应相关内容为例,进行MATLAB仿真模拟分析。
关键词:多普勒效应 MATLAB 仿真分析在计算机仿真日益盛行的今天,作为一种重要的科学工具,计算机已经广泛渗透到人们生活的方方面面。
随着计算机仿真技术的发展,利用仿真虚拟技术展示客观物理现象,在各行各业均得到了广泛应用,逐渐成为社会发展进步不可或缺的手段。
在高校物理教学领域里,信息技术与教学相结合所带来的教育信息化已经成为当前高校物理教育改革的热门研究课题和教育发展的必然趋势。
一方面,利用计算机仿真技术优势,将枯燥难懂的物理问题变成一幅幅生动的画面,增强了教学内容的直观性,生动性,扩展了教学内容,开拓了学生视野,促进了学生对知识的理解和掌握。
另一方面,利用MATLAB仿真大学物理实验可以大大激发学生对物理知识的好奇心和求知欲,强化了学生继续探索的动机,激发了学生的创新意识,同时也极大地提高大学物理课程教学效果。
另外,用 MATLAB 制作的软件有极其丰富的表现内涵和巨大的表现能力,能够具体形象地再现各种实验概念,有效地揭示事物的本质和内在联系,将它应用于课堂教学,极大地扩展教学空间,化繁为简,变难为易,使学生对教学内容更容易理解和掌握。
本文就以物理课程中的多普勒效应为例进行仿真模拟分析,研究接收者接收到的频率变化规律。
我们知道,当一辆汽车在我们的身旁疾驰而过的时候,车上喇叭的音调呈现出从高到低的突然变化过程。
同样的,当我们在铁路旁听列车的汽笛声也能够发现,列车迅速迎面而来时音调较静止时高,而列车迅速离去时则音调较静止时低。
这种由于波源和接收者相对运动而出现接收者接收频率变化的现象,称之为多普勒效应。
多普勒效应最早由奥地利物理学家多普勒在1842年首先发现。
Matlab在大学物理教学中的应用
目录引言 (1)1. matlab简介 (1)2. 波动光学的发展历史 (1)第一章波动光学的基本原理 (3)1.光的干涉的基本理论 (3)1.1 光波的叠加原理 (3)1.2 双光束干涉原理 (4)1.3 牛顿环形成原理 (4)1.4劈尖干涉原理 (5)2.光的衍射的基本理论 (6)2.1单缝夫琅禾费衍射 (6)2.2圆孔夫琅禾费衍射 (7)2.3平面光栅衍射 (7)第二章 Matlab模拟仿真实例 (9)1.实例1 (9)2.实例2 (10)3.实例3 (11)4.实例4 (13)5.实例5 (14)6.实例6 (15)7.实例7 (16)结束语 (18)参考文献 (19)引言1.Matlab简介1984年,美国的MathWorks 公司推出了Matlab 仿真软件。
它主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
Matlab将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,因此,很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真和教学不可缺少的软件。
Matlab现在已经广泛应用到生物医学工程、信号分析、语音处理、图像识别、航天航海工程、统计分析、计算机技术、控制和数学等领域中。
2.波动光学的发展历史波动光学是在电磁波动理论基础上研究光波动现象的一门学科。
17世纪,人们提出了光本性的两种学说:微粒说和波动说。
光的微粒说由笛卡尔提出,得到牛顿的支持。
微粒说认为光是由一份一份的微粒所组成的。
19世纪初,英国科学家托马斯·杨完成了著名的“杨氏干涉实验”,提出了“光的干涉原理”,动摇了光的微粒说的地位。
法国科学家菲涅耳把惠更斯的子波假设和杨氏的干涉原理相结合,提出后人所谓的“惠更斯-菲涅耳原理”。
该原理用波动理论圆满的解释了光的直线传播规律,定量的给出了圆孔等衍射图形的强度分布。
1817年,托马斯·杨明确证明,光波是一种横波,使一度被牛顿视为波动说障碍之一的偏振现象转化为波动说的一个佐证。
matlab计算物理
matlab计算物理【原创版】目录1.MATLAB 简介2.MATLAB 在物理学中的应用3.MATLAB 的优点4.如何学习和使用 MATLAB5.总结正文一、MATLAB 简介MATLAB 是一种广泛应用于科学计算和工程设计的编程语言。
它被广泛应用于各个领域,包括物理学、数学、工程学等。
MATLAB 的最大特点是它的矩阵计算能力,使得它在处理大量的数据时具有非常高的效率。
二、MATLAB 在物理学中的应用在物理学中,MATLAB 可以用于许多物理现象的模拟和计算。
例如,它可以用于模拟电磁场、计算流体力学、模拟量子物理现象等。
通过MATLAB,物理学家可以更方便地进行数据分析和模型构建。
三、MATLAB 的优点MATLAB 有以下几个优点:1.高效的矩阵计算能力:MATLAB 的矩阵计算能力非常强大,可以处理大量的数据。
2.丰富的函数库:MATLAB 有丰富的函数库,包括数学、统计、图像处理等多个领域。
3.易于学习和使用:MATLAB 的语法简单,易于上手。
四、如何学习和使用 MATLAB如果你想学习和使用 MATLAB,可以按照以下步骤进行:1.下载并安装 MATLAB:你可以在 MATLAB 的官方网站上下载并安装MATLAB。
2.学习 MATLAB 的基本语法:你可以通过阅读 MATLAB 的官方文档或参加 MATLAB 的培训课程来学习 MATLAB 的基本语法。
3.练习 MATLAB 编程:你可以通过编写一些简单的程序来熟悉MATLAB 的编程环境。
4.应用 MATLAB 进行物理计算:你可以使用 MATLAB 的函数库进行物理计算,例如使用 MATLAB 进行数据分析、模拟物理现象等。
五、总结总的来说,MATLAB 是一种非常强大的科学计算工具,它在物理学中的应用非常广泛。
适合用matlab解决的经典物理例题
适合用matlab解决的经典物理例题(最新版)目录1.引言:介绍 MATLAB 以及经典物理例题2.MATLAB 在物理学中的应用3.经典物理例题解析4.总结:MATLAB 在解决经典物理例题中的优势正文一、引言MATLAB 是一种广泛应用于科学计算和工程设计的语言,特别是在物理学领域,它为学生们提供了解决复杂数学问题的强大工具。
经典物理例题是物理学教学中的重要组成部分,通过解决这些例题,学生可以深入理解物理学的基本原理和定律。
本文将介绍如何利用 MATLAB 解决一些经典的物理例题。
二、MATLAB 在物理学中的应用MATLAB 在物理学中有着广泛的应用,例如在数据分析、图像处理、数值计算等方面。
它提供了丰富的函数库,如数学运算、矩阵操作、绘图功能等,使得物理学家和学生可以更加高效地完成各种计算任务。
此外,MATLAB 还具有高级的编程功能,可以实现自定义的算法和模型,为解决复杂的物理问题提供了可能。
三、经典物理例题解析1.牛顿运动定律利用 MATLAB 可以方便地解决与牛顿运动定律相关的问题,如物体在给定力的作用下的运动轨迹、速度和加速度等。
通过绘制物体运动的速度- 时间图像,可以直观地观察到物体在不同时间内的运动状态。
2.库仑定律MATLAB 可以用于解决库仑定律相关的问题,例如两个点电荷之间的电力大小和方向、电场强度分布等。
通过 MATLAB 的数值计算功能,可以得到精确的解。
3.波动方程MATLAB 可以方便地解决波动方程相关的问题,如声波、光波等。
通过绘制波动图像,可以直观地观察到波的传播过程和特性。
四、总结MATLAB 作为一种功能强大的科学计算工具,在解决经典物理例题中具有明显的优势。
它不仅可以完成复杂的数学运算,还可以进行数据分析和绘图,使得物理问题的解决更加直观和形象。
同时,MATLAB 的编程功能为解决复杂的物理问题提供了可能。
matlab在中学物理教学中的基本应用
matlab在中学物理教学中的基本应用文章标题:深入探讨MATLAB在中学物理教学中的基本应用随着科技的发展,计算机在教学中扮演着越来越重要的角色。
MATLAB作为一种强大的计算工具,在中学物理教学中也有着广泛的应用。
本文将从多个角度探讨MATLAB在中学物理教学中的基本应用,以便让读者更深入地理解这一话题。
一、MATLAB在物理实验中的应用在中学物理教学中,实验是非常重要的一环。
通过实验,学生可以亲身感受物理原理,加深对知识点的理解。
而MATLAB在物理实验中的应用,可以让实验过程更加直观、高效。
利用MATLAB可以更精确地绘制实验数据的曲线图,进行数据的拟合和分析。
还可以利用MATLAB对实验数据进行快速处理,帮助学生更好地理解实验结果。
二、MATLAB在物理模拟中的应用除了实验,物理模拟也是物理教学中常用的手段。
通过MATLAB,可以轻松实现物理现象的模拟,如自由落体运动、简谐振动等。
学生可以通过自行编写MATLAB代码,模拟各种物理现象,从而深入理解物理原理。
通过调整参数、改变条件,他们可以在模拟中观察到不同的现象,从而更好地理解物理规律。
三、MATLAB在物理问题的数学建模中的应用物理问题与数学紧密相连,而MATLAB恰恰是一个强大的数学工具。
在中学物理教学中,通过MATLAB可以进行物理问题的数学建模,从而将抽象的物理问题转化为具体的数学模型。
可以利用MATLAB进行势能、动能方程的求解,复杂物理系统的模拟等。
这一应用不仅培养了学生的数学建模能力,同时也加深了他们对物理问题的理解。
总结回顾MATLAB作为一种强大的计算工具,为中学物理教学提供了丰富的应用场景。
通过MATLAB,可以帮助学生更好地理解物理原理,提高他们的实验能力和数学建模能力。
在实验、模拟和数学建模中,MATLAB都发挥着不可替代的作用。
我们应该充分发挥MATLAB在中学物理教学中的作用,从而提高教学质量,培养更多对物理感兴趣的学生。
MATLAB在大学物理中的应用共3篇
MATLAB在大学物理中的应用共3篇MATLAB在大学物理中的应用1MATLAB在大学物理中的应用MATLAB是一种数学软件,被广泛应用于大学物理的教学和研究中。
其功能强大,包含了许多求解数学和物理问题所需的工具和函数。
本文将探讨MATLAB在大学物理中的应用。
一、矢量和矩阵计算MATLAB中的矢量和矩阵计算功能可以方便地帮助学生学习和理解物理中的向量和矩阵。
例如,通过MATLAB可以进行向量叉乘、点乘等运算,帮助学生更深入了解向量的性质和运算规律。
在矩阵方面,MATLAB可以进行矩阵的转置、逆矩阵的计算、特征值和特征向量的计算等操作,这些在物理中常常遇到的矩阵计算可以大大简化学生的计算过程。
二、数值计算和绘图在物理中,我们经常需要对一些物理现象进行数值计算和绘图。
MATLAB中的数值计算和绘图功能可以方便地进行这些操作。
例如,使用MATLAB可以进行微积分的数值计算,包括求导、积分等。
同时,MATLAB还可以绘制函数图像、动画、示波器等,帮助学生更加直观地理解物理现象。
三、符号计算在大学物理中,符号计算也是重要的一部分。
MATLAB可以进行符号计算,包括求解方程、求解微分方程、求导、积分等。
这些功能可以帮助学生更加深入地理解物理中的数学公式和方程,同时也方便了学生在计算中的操作。
四、数值模拟MATLAB还可以进行数值模拟,模拟物理问题的数值计算和分析。
例如,可以使用MATLAB模拟机械振动、光学成像等。
数值模拟可以帮助学生更好地理解物理中的现象、规律和数学模型,同时也可以提高学生的实际操作能力。
五、数据分析最后,在大学物理中,数据分析也是一个重要的环节。
MATLAB 中可以进行数据分析,包括数据的导入、处理、分析和可视化等。
数据分析可以帮助学生更加准确地分析物理中的数据,进一步深入理解物理现象。
综上所述,MATLAB在大学物理中的应用非常广泛,涉及到矢量和矩阵计算、数值计算和绘图、符号计算、数值模拟和数据分析等多个方面。
Matlab在计算物理课程教学中的应用
第22卷第6期 计算机应用与软件Vol 122,No .62005年6月 Computer App licati ons and Soft w are Jun .2005收稿日期:2004-05-20。
张杰,副教授,主研领域:计算物理等。
M a tl ab 在计算物理课程教学中的应用张 杰(暨南大学物理系 广东广州510632)摘 要 介绍了高性能语言M atlab 在计算物理课程教学中(蒙特卡罗模拟、数值运算、符号运算等)的一些应用。
应用表明,M at 2lab 功能强大、方便直观、节省时间,是计算物理课程教学的一个有效的辅助工具。
关键词 Matlab 计算物理 教学THE APPL I CAT I O N O F M ATLAB I N TEACH I NG COM PUTAT I O NAL PHY S I CSZhang J ie(D ept .of Physics,J inan U niversity,Guangzhou Guangdong 510632,China )Abstract Some app licati ons of Matlab on the teaching of computati onal physics (such as Monte 2Carl o si m ulati on,nu merical calculati on,sy mbolic calculati on etc .)are intr oduced .It shows that the M atlab has a great power,It is easy t o use .It makes the teaching visually and saves teaching ti m e .It ’s an effective and efficient t ool in teaching computati onal physics .Keywords Matlab Computati onal physics Teaching1 引 言计算物理学是一门以计算机为工具,运用计算数学的方法、解决复杂物理问题的应用科学。
Matlab软件在大学物理教学中的应用
Matlab软件在高校物理教学中的应用起首,Matlab软件在高校物理试验中的应用得到了广泛认可。
传统的物理试验需要通过手工测量和计算来获得结果,这个过程既耗时又容易出错。
而使用Matlab软件,同砚可以将试验数据直接输入到程序中进行处理和分析,大大提高了试验数据的准确性和处理效率。
例如,在进修光学试验时,同砚可以通过Matlab软件快速绘制折射角和入射角之间的干系曲线,从而更好地理解光的折射规律。
其次,Matlab软件在物理理论进修中也有广泛应用。
物理理论涉及到复杂的数学计算和模型建立,而Matlab软件提供了丰富的数学工具和编程功能,可以援助同砚更好地理解物理原理和解决物理问题。
例如,在进修电路理论时,同砚可以使用Matlab软件建立电路模型,并进行电流、电压和功率等参数的计算和分析,从而加深对电路基本原理的理解。
此外,Matlab软件还可以帮助同砚进行科学探究。
高校物理专业的同砚通常需要进行科研项目,而Matlab软件提供了丰富的数据分析、图像处理和统计学功能,可以援助同砚更好地处理和展示探究数据。
例如,在探究声音波传播时,同砚可以使用Matlab软件绘制声波的传播曲线,并进行频谱和波形分析,从而更好地理解声波传播的规律。
然而,Matlab软件的应用也面临一些挑战。
起首,Matlab软件的进修曲线较陡,需要一定的进修时间和资源投入。
其次,由于Matlab软件的功能较为复杂,同砚对其理论知识和实践应用的精通程度也存在差异。
因此,在高校物理教学中,老师应该依据同砚的实际水平宁需求,合理设计Matlab软件的使用方式,并提供相应的指导和辅导。
综上所述,Matlab软件在高校物理教学中具有广泛的应用前景。
它不仅可以提高物理试验的准确性和处理效率,还可以援助同砚更好地理解物理原理和解决物理问题,以及进行科学探究。
然而,在应用过程中,也需要注意解决进修曲线陡峭和同砚精通程度不一致等挑战,以确保Matlab软件能够发挥出最大的教学效果。
matlab计算物理
Matlab是一个非常强大的科学计算和数据处理软件,广泛应用于物理学,特别是理论物理、粒子物理和计算物理等领域。
下面是一些Matlab在计算物理中的一些常见应用:
1. **数值积分和微分**:对于复杂的积分和微分问题,可以使用Matlab中的数值方法(如辛普森法则,高斯积分等)进行求解。
2. **求解方程和方程组**:Matlab的符号计算工具箱可以用来求解复杂的方程和方程组。
3. **模拟和可视化**:Matlab可以用来模拟各种物理过程,如粒子运动,波动传播等,并且可以很方便地可视化结果。
4. **数据分析**:Matlab提供了强大的数据分析和可视化工具,可以用来处理和分析实验数据。
5. **随机过程和蒙特卡洛模拟**:对于一些不能直接求解的问题,可以使用蒙特卡洛模拟的方法来求解,例如计算复杂系统的平均行为等。
6. **物理场和波函数的模拟**:在量子力学中,波函数是一个非常重要的概念。
Matlab可以用来模拟波函数的演化,例如在势阱中的粒子波函数的演化等。
7. **图像处理**:在光学和光子学中,图像处理是一个重要的应用。
Matlab提供了强大的图像处理工具箱,可以用来处理和分析图像。
以上只是一些例子,实际上Matlab在计算物理中的应用非常广泛,具体应用会根据问题的性质和要求有所不同。
MATLAB在普通物理中的应用
实验六:MATLAB在普通物理中的应用一、实验目的掌握用MATLAB解决普通物理中的难题。
二、实验仪器1、计算机2、MATLAB 软件环境三、实验内容1、一质点在xy平面内运动,运动方程x=x(t),y=y(t),求质点的轨迹方程并画出轨迹图。
(分别2组运动方程x=3t,y=2t^2+3;x=tcos(t),y=tsin(t)运算)2、设电荷均匀分布在从x=-L到x=L,通过原点的线段上,其密度为q(单位为C/m),试求出在z-y平面上的电位分布。
3、用毕奥-萨伐定律计算位于x-z平面上的电流环在x-y平面上产生的磁场分布。
4、振动的合成及拍频现象5、用MATLAB程序来计算演示光的单缝衍射现象四、实验过程1、编写如下yundong.m文件并设置好路径clear ,close allx=input('x=','s');y=input('y=','s');tf=input('tf=');Ns=100;t=linspace(0,tf,Ns);dt=tf/(Ns-1);xPlot=eval(x);yPlot=eval(y);px=diff(xPlot)/dt;py=diff(yPlot)/dt;plot(xPlot,yPlot);axis('equal');grid之后:>> yundongx=t.*cos(t)y=t.*sin(t)tf=20>> yundongx=3.*ty=2*(t.^2)+3tf=22、设电荷均匀分布在从x=-L到x=L,通过原点的线段上,其密度为q(单位为C/m),试求出在z-y平面上的电位分布。
编写如下qq.m的文件,设置好路径q=input('线电荷密度q=');L=input('线电荷半长度L=');N=input('分段数N=');Nr=input('分段数Nr=');E0=8.85e-12;C0=1/4/pi/E0;L0=linspace(-L,L,N+1);L1=L0(1:N);L2=L0(2:N+1);Lm=(L1+L2)/2;dL=2*L/N;R=linspace(0,10,Nr+1);for k=1:Nr+1Rk=sqrt(Lm.^2+R(k)^2);Vk=C0*dL*q./Rk;V(k)=sum(Vk);end[max(V),min(V)]plot(R,V),grid之后>> qq线电荷密度q=1线电荷半长度L=5分段数N=50分段数Nr=50ans =1.0e+010 *9.3199 0.8654>> hold on>> qq线电荷密度q=1线电荷半长度L=50分段数N=500分段数Nr=50ans =1.0e+011 *1.3461 0.4159>> grid3、用毕奥-萨伐定律计算位于x-z平面上的电流环在x-y平面上产生的磁场分布。
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分别画出 t = 1 S , t =1 . 2 5 s , t = 1 . 5 s 时刻的波形. 分析 : 将 题 中波 动 方 程表 达 式 与 平 面简 谐 波 标
作者 简介 : 田
澍( 1 9 8 5~) , 女, 山西兴县人 , 助教 , 研 究方向为发光材料
对 于 很 多学 生来 说 物理 是 一 门较 难 的学 科 , 一 个 主要 的原 因是物 理 中包 含 大 量 复 杂 的计 算 . 枯 燥 的理论 计 算 、 繁琐 的 数 据 处 理很 难 激 发学 生 的 学 习 兴趣 , 同时过 度依 赖 书 本 会 导 致 想 象 力 不太 好 的 学
田 澍 , 白 心 爱
( 吕梁学院 物理系 , 山西 离石 0 3 3 0 0 0 )
摘
要 :M A T L A B具有 强大的计算和绘 图功 能, 语言 简洁容 易掌握. 通过 对麦克 斯 韦速 率分布 函数 、 不 同时刻
平面 简谐波 的波动方程和 电偶极子 电 势函数 的作 图和 分析 , 表 明 MA T L A B可以极 大地 简化物 理计 算和绘 图工作
第 3卷 第 2期
V o 1 . 3 No . 2
吕梁 学 院学 报
J o u r n a l o f L t i l i a n g U n i v e r s i t y
2 0 1 3年 4月
Apr . 2 01 3
・
物理 学研 究 ・
MA T L A B在物理教学 中的应用
y =0 . 0 6 c o s ( 1 0  ̄ r t 一 8  ̄ r x )
数 k= 1 . 3 8 × 1 0 。 J / K . 麦克斯韦速率分布函数是 比 较复杂的 , 从式 中不能够直接观察 出其与温度 的关 系. 所 以笔 者用 MA T L A B进行 了 编程 作 图 , 取T 1=
1 0 0 K, T 2= 5 0 0 K, T 3=1 5 0 0 K三个 温度 .
程序 : %氮 分 子 的麦 克 斯韦 速率 分布 函数
c l e a r ;
m= 4 . 6 5¥1 0 (一 2 6 ) ; k=1 . 3 8 1 0 (一 2 3 ) ;
T1=1 00; I " 2 =5 0 0; T 3 =1 5 00;
近我们平时的书写, 相对其 他编程语 言来说更容 易 掌握 , 所 以笔者 建 议将 M A T L A B和 物 理 教 学有 效 的
结合 起 来 . 1 举例 分 析
%计 算 三个 温度 的麦 克斯 韦速 率分 布
p l o t ( v , f v l , ’ k ’ , v , f v 2 , ’ k ’ , v , f v 3 , ’ k : ’ )%绘 图
f v l =4 p i ( ( m / ( 2 p i k¥ T 1 ) ) ( 3 / 2 ) ) .
: I c e x p (一I n v . v . / ( 2 k% T 1 ) ) . v . v ; f v 2= 4 p i ( ( m / ( 2 p i : I c k T 2 ) ) ( 3 / 2 ) ) . e x p (一i n v . v . / ( 2 k: l = T 2 ) ) . v . v ; f v 3= 4 p i ( ( m / ( 2 p i : l c k r I 3) ) ( 3 / 2 ) ) . , l : e x p (一m v .: I c v . / ( 2 k ) ) . v .: I : v ;
生对一些物理概念和公式难 以理解 到位 , 将计 算机
模 拟 引入 物 理 教 学 则 有 望 改 变 这 一 现 象 . MA T L A B
是一种可视化的计算语言 , 广泛地运用于各种运算 , 包括数值计算 、 符号运算 、 数据拟合和图形图像处理 等. … 自2 0世纪 9 O年代 以来 , 美 国和欧洲大学将
x l a b e l ( ‘ 速率 r n / s ’ ) ; y l a b e l ( ‘ f ( v ) ’ ) ;
【 例1 】 分析氮分子的麦克斯韦速率分布与温度 的关 系. 分析 : 麦克 斯 韦速 率分 布 函数是 儿 虬
, rn 、
t i t l e ( ‘ 氮分子不 同温度的麦克斯韦速率分布 曲
线’ )
从 图 1中可 以很 直观 的观察 出氮分 子 的麦 克 斯
f ( v ) = 4 7 r f l e 一 v 、 7 rK 1,
手 2.
氮 分 子 的质量 m=4 . 6 5 X 1 0 。 k g , 波 尔 兹 曼 常
韦速率分布曲线与温度 的关系 , 从而给学生留下较 深 的影 响. 【 例2 】 一横波沿绳子传播时的波动方程式是
M A T L A B正 式 列 入 研 究 生 和 本 科 生 的教 学 计 划 , M A T L A B软件 已称 为应用代数 、 数字信号处理等课 程 的基 本 教学 工 具 . _ 2 并 且 MA T L A B语 言 简 洁 , 接
v = [ 0 : 2 5 0 0 ] ; %设定速度范围
6l
量。 使枯燥 的物理式子 变成 了更 直观 的 图像 , 从 而激发 学生学习物理 的兴趣 .
关键词 :M A T L A B; 物理 学习 ; 程序
中图分类号 : O 4 1 1 章编号 : 2 0 9 5—1 8 5 X( 2 0 1 3 ) 0 2— 0 0 6 1 — 0 2