(完整版)Matlab第十讲教案

西南科技大学本科生课程备课教案

计算机技术在安全工程中的

应用

——Matlab入门及应用

授课教师：徐中慧

班级：

专业：安全技术及工程

第十章 MATLAB自定义函数

课型：新授课

教具：多媒体教学设备，matlab教学软件

一、目标与要求

✧通过解说与实例练习，掌握matlab创建函数M文件的方法

✧掌握matlab中全局变量与局部变量的定义与用法

✧通过解说与实例练习，掌握在matlab主函数M文件中创建子函数

✧在实例练习过程中，回顾利用伪码编写简单程序的方法

✧掌握通过创建matlab函数M文件解决生活中的计算问题

二、教学重点与难点

本堂课教学的重点在于引导学生掌握matlab中函数M文件的创建及应用。本堂课的难点在于理解matlab中函数M文件主函数与子函数的区别及调用，局部变量与全局变量的定义与应用范围的区别。

三、教学方法

本课程主要通过讲授法、演示法、练习法等相结合的方法来引导学生掌控本堂课的学习内容。

1)通过讲授法向学生讲述创建matlab函数M文件的基本方法、全局变量与局部变量

的定义及用法等。

2)通过运用多媒体设备现场演示matlab创建函数M文件的应用实例。

3)在掌握创建matlab函数M文件基本方法的基础上，采用练习法引导学生创建函数

M文件解决实际问题。

四、教学内容

课后习题五

（1）拉力测试装置在测试过程中，被测样本受均匀外力的作用产生形变。下图中显示的是一组拉力测试数据。根据以下公式计算应力与形变：

00

l l F A l σε-=和＝ 其中，σ是产生的应力，单位为lbf/in 2(psi);F 为施加的外力，单位为lbf;A 为样本的截面积，单位为in 2；ε为产生的形变，单位为in/in ；l 为样本的长度；0l 为样本的原始长度。 （a ）测试样本是直径为0.505in 的金属杆，根据直径可以计算出金属杆的截面积，进一步利用所提供的数据计算金属杆的应力和形变。

（b ）以形变为x 轴，应力为y 轴，作x-y 线图。用黑色实线连接各数据点，并用圆圈标出各实测数据点。

（c ）添加标题和坐标轴的标注。

（d ）屈服应力或屈服点是指图形从陡峭的直线变成平滑曲线所对应的点，在屈服点附近测试样本的特性会发生显著变化。在屈服点之前，测试样本发生弹性形变，即当外力消失时，形变也消失，与橡皮筋类似。若继续增大外力作用，则测试样本会发生永久变形，也称塑性变形。在图中对屈服点做出标注。

拉力测试数据

负 载 长 度 负 载 长 度

0 2 7750 2.010

1650 2.002 8650 2.020

3400 2.004 9300 2.040

5200 2.006 10100 2.080

6850 2.008 10400 2.120

程序代码：

%% 定义已知变量

F=[1650 3400 5200 6850 7750 8650 9300

10100 10400];

L=[2.002 2.004 2.006 2.008 2.010 2.020

2.040 2.080 2.120];

L0=2;

A=0.505^2*pi/4;

%% one

yinli=F./A

xinbian=(L-L0)./L0

%% two

plot(yinli,xinbian,'-ok')

%% three

title('应力应变变化图

'),xlabel('yinli'),ylabel('xinbian')

%% four

gtext('屈服点')

（2）创建矢量x ，范围在0～20 π之间，步长为π/100。矢量y 和z 分别等于 sin()

cos()y x x z x x ==

①在x-y坐标系中画出x和y的关系曲线。

②在极坐标系中画出x和y的关系曲线。

③画出x、y和z的三维曲线，并在图中添加标题和坐标轴标注。

④为了产生如下图所示的类似龙卷风的曲线应如何调整plot3中的输入参数，用comet3代替plot3绘制曲线。

%% one

x=0:pi/100:20*pi;

y=x.*sin(x);

z=x.*cos(x);

plot(x,y)

%% two

figure(2)

polar(x,y)

%% three

figure(3)

plot3(x,y,z)

xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z'),title('三维曲线')

%% four

figure(4)

plot3(z,y,x)

xlabel('z'),ylabel('y'),zlabel('x'),title('三维曲线')

figure(5)

comet3(z,y,x)

（3）创建矢量x和y，数据变化范围从-5到+5，步长为0.5.用函数meshgrid将矢量x 和y映射为两上新的二维矩阵X和Y，根据下述公式计算矢量Z：

22

=+

sin()

Z X Y

①用函数mesh创建Z的三维图。

②用函数surf创建Z的三维图。比较单个输入变量和三个输入变量（X，Y，Z）时输

入结果的区别。

③给输出的曲面图增加渲染阴影效果。

④绘制Z的等高线图。

⑤绘制Z的曲面图并加上等高线。

%% 变量定义

x=-5:0.5:5;

y=-5:0.5:5;

[X,Y]=meshgrid(x,y);

Z=sin(sqrt(X.^2+Y.^2))

;

%% one

mesh(Z)

%% two

figure(2)

subplot(2,2,1)

surf(Z)

subplot(2,2,2)

surf(X,Y,Z)

%% three

shading interp

%% four

subplot(2,2,3)

contour(X,Y,Z)

%% five

subplot(2,2,4)

surfc(X,Y,Z)

（1）导入课堂内容

Matlab是一种基于函数的编程语言。函数就是用户输入参数，返回输出结果的程序。

Matlab的有内置函数和自定义函数。内置函数主要包括三角函数、对数函数、统计分析函