Matlab动画及其在物理中的应用

实验报告实验课程名称计算物理

实验项目名称Matlab动画及其在物理中的应用

年级 09级

专业物理学

学生姓名

学号

理学院

实验时间：2012 年 4 月 4 日

学生实验室守则

一、按教学安排准时到实验室上实验课，不得迟到、早退和旷课。

二、进入实验室必须遵守实验室的各项规章制度，保持室内安静、整洁，不准在室内打闹、喧哗、吸烟、吃食物、随地吐痰、乱扔杂物，不准做与实验内容无关的事，非实验用品一律不准带进实验室。

三、实验前必须做好预习（或按要求写好预习报告），未做预习者不准参加实验。

四、实验必须服从教师的安排和指导，认真按规程操作，未经教师允许不得擅自动用仪器设备，特别是与本实验无关的仪器设备和设施，如擅自动用或违反操作规程造成损坏，应按规定赔偿，严重者给予纪律处分。

五、实验中要节约水、电、气及其它消耗材料。

六、细心观察、如实记录实验现象和结果，不得抄袭或随意更改原始记录和数据，不得擅离操作岗位和干扰他人实验。

七、使用易燃、易爆、腐蚀性、有毒有害物品或接触带电设备进行实验，应特别注意规范操作，注意防护；若发生意外，要保持冷静，并及时向指导教师和管理人员报告，不得自行处理。仪器设备发生故障和损坏，应立即停止实验，并主动向指导教师报告，不得自行拆卸查看和拼装。

八、实验完毕，应清理好实验仪器设备并放回原位，清扫好实验现场，经指导教师检查认可并将实验记录交指导教师检查签字后方可离去。

九、无故不参加实验者，应写出检查，提出申请并缴纳相应的实验费及材料消耗费，经批准后，方可补做。

十、自选实验，应事先预约，拟订出实验方案，经实验室主任同意后，在指导教师或实验技术人员的指导下进行。

十一、实验室内一切物品未经允许严禁带出室外，确需带出，必须经过批准并办理手续。

学生所在学院理学院专业：物理学班级：物理091 姓名学号实验组

实验时间2012.4.4 指导教师成绩

实验项目名称Matlab动画及其在物理中的应用

实验目的及要求：

掌握慧星轨迹图、影片动画、实时动画的制作。

实验原理：

1.转动图像

Rotate(H,[theta,phi],alpha)

Rotate(H,[x,y,z],alpha)

Rotate(…,origin)

H 图形对象的句柄

Theta,phi以度为单位的球坐标中的方位角和极角，表示转轴的方向

Alpha从原来位置绕转轴转动的角度,正值是按右手螺旋法则计算

Origin 用[x0,y0,z0]作为直角坐标的原点

2.慧星状轨迹图

指令调用格式:comet(x,y,p) (二维)

comet3(x,y,z,p)(三维)

其中，p是决定慧星长度的参量，默认值是0.1

3.电影模式：

预先将图形制作好，放到图形缓存区，然后一帧一帧地播放Moviein(n)

创建具有n列的矩阵

Getframe

保存制作好的图像

主要放映函数：

Movie(m)

储存在m 矩阵中电影动画 Movie(m,n)

放映m 矩阵中的电影动画n 遍. N=[10 4 4 2 1] Movie(m,n,fps)

放映矩阵中的电影动画n 遍,fps 表示每秒放映几帧.

实验硬件及软件平台：

计算机，MATLAB ７

实验内容： 1、绘制三维曲线

其中x=sin(t)，y=cos(t)，z=t.*sin(t).*cos(t) 2、单摆动画

000112211022220,,/().cos[()]()cos[()]

r

v

r A A r z w t r x a y r v

A r r z w t r v ϕϕ==

-=-+=-3.两水波波源的位置分别在(a,0)和(-a,0),向四周发射球面波,

在本例中设a=4.波动表达式为z=Acos[w(t-)+].为了描述方便,令两波源

振动的初位相波在水中无衰减因此波线上各点的振动振幅为A=A 为振源的振幅这样相应的两水波的波动表达式分别为其中

22

00212121(),.cos[()]cos[()],x a y x y A A r r

z z z w t w t r v r v

z =++=+=

-+-为水面的平面坐标两水波的干涉为两波在各点振动的叠加.其方程为

计算不同时刻水面上各点的值并依其大小用不同的灰度反映出来,这就是水波的干涉图,这个任务用surf 函数完成.要实现动态演示必须通过改变时间t,得到不同时间的干涉图像,存放在纪录电影动画的矩阵中,最后把它们依次播放出来.下图是0.,0.3m

=某瞬间的干涉图像在描述这个图像时假设水波在介质中的传播速度v=1m/s,波源的角频率w=4rad/s,振幅为A

实验步骤：

1、绘制三维曲线

•t=0:pi/1000:20*pi;

•x=sin(t);

•y=cos(t);

•z=t.*sin(t).*cos(t);

•comet3(x,y,z);

•

•2、单摆动画

•%制作动画

•l=input('摆长l(1m)=');

•theta0=input('起始摆角theta0(pi/4)=');

•%挂摆横梁

•plot([-0.2;0.2],[0;0],'color','y','linestyle','-',... •'linewidth',10);

•%画初始位置的单摆

•g=0.98; %重力加速度,可以调节摆的摆速•

•x0=l*sin(theta0);

•y0=(-1)*l*cos(theta0);

•axis([-0.75,0.75,-1.25,0]);

•axis('off'); %不显示坐标轴

•%创建摆锤

•head=line(x0,y0,'color','r','linestyle','.',...