本文關(guān)鍵詞：MATLAB在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真中的應(yīng)用

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【摘要】：在計(jì)算機(jī)仿真日益盛行的今天,作為一種重要的科學(xué)工具,計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛滲透到人們生活的方方面面,逐漸成為社會(huì)發(fā)展進(jìn)步不可或缺的手段。在高校物理教學(xué)領(lǐng)域里,信息技術(shù)與教學(xué)相結(jié)合所帶來(lái)的教育信息化已經(jīng)成為當(dāng)前高校物理教育改革的熱門研究課題和教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。而且,利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)室也成為現(xiàn)代大學(xué)物理教學(xué)和實(shí)踐的重要組成部分,并且還是必不可少的依托手段。論文主要工作是:對(duì)常見的光學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行了模擬仿真,包括等傾干涉、雙縫衍射、圓孔衍射。對(duì)行星運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行仿真,結(jié)合萬(wàn)有引力定律以及MATLAB的數(shù)值分析,仿真出行星運(yùn)動(dòng)軌道,并結(jié)合仿真結(jié)果對(duì)行星軌道形狀進(jìn)行研究,探究其成因。對(duì)氣體的擴(kuò)散進(jìn)行仿真,采取蒙特卡洛方法,通過MATLAB來(lái)仿真氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象,并且觀察該系統(tǒng)熵變化,探究無(wú)序度與熵的密切聯(lián)系。利用MATLAB對(duì)電場(chǎng)產(chǎn)生電位進(jìn)行模擬仿真,實(shí)現(xiàn)微觀粒子的電磁學(xué)特性可視化。仿真的目的在于通過力、熱、光、電各方面的典型事例,立足于計(jì)算機(jī)模擬仿真與物理建模相結(jié)合、計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算與物理方程推導(dǎo)相結(jié)合、可視化與大學(xué)物理教學(xué)相結(jié)合,全方位探討MATLAB軟件在大學(xué)物理教學(xué)方面的應(yīng)用,系統(tǒng)分析了運(yùn)用MATLAB仿真大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性和可行性,以期望更有力地幫助學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解,有效促進(jìn)學(xué)生科學(xué)計(jì)算的能力,極大地提高物理教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】：MATLAB 物理實(shí)驗(yàn) 模擬仿真 物理教學(xué) 計(jì)算機(jī)技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：G642.4;O4-4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 科學(xué)計(jì)算能力的重要性8-9
• 1.2 物理學(xué)與科學(xué)計(jì)算的關(guān)系9-10
• 1.3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真研究意義10-11
• 1.4 物理實(shí)驗(yàn)仿真的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.5 MATLAB簡(jiǎn)介及其特點(diǎn)12-13
• 1.6 本文主要工作13-14
• 第二章 基于MATLAB的光學(xué)現(xiàn)象仿真14-31
• 2.1 楊氏雙縫干涉仿真14-19
• 2.1.1 光的干涉概述14-15
• 2.1.2 楊氏雙縫干涉概述15-17
• 2.1.3 MATLAB仿真楊氏雙縫干涉17-18
• 2.1.4 仿真步驟與結(jié)果18-19
• 2.1.5 仿真結(jié)果的討論19
• 2.2 等傾干涉仿真19-24
• 2.2.1 等傾干涉概述19-21
• 2.2.2 MATLAB仿真等傾干涉21-22
• 2.2.3 仿真步驟與結(jié)果22-24
• 2.2.4 仿真結(jié)果的討論24
• 2.3 圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射仿真24-30
• 2.3.1 光的衍射概述24-25
• 2.3.2 圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射概述25-27
• 2.3.3 MATLAB仿真圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射27-28
• 2.3.4 仿真步驟與結(jié)果28-29
• 2.3.5 仿真結(jié)果的討論29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 基于MATLAB的天體運(yùn)動(dòng)仿真31-43
• 3.1 萬(wàn)有引力定律及計(jì)算方法31-33
• 3.1.1 萬(wàn)有引力定律的概念31-32
• 3.1.2 計(jì)算方法32-33
• 3.2 建立計(jì)算模型33-34
• 3.3 仿真結(jié)果及其檢驗(yàn)34-37
• 3.3.1 軌道穩(wěn)定性及機(jī)械能守恒驗(yàn)證34-37
• 3.3.2 行星角動(dòng)量守恒仿真37
• 3.4 基于MATLAB仿真對(duì)行星軌道形狀的研究37-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 基于MATLAB的氣體擴(kuò)散仿真43-53
• 4.1 蒙特卡洛方法43
• 4.2 隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生43-44
• 4.3 氣體分子隨機(jī)行走的MATLAB實(shí)現(xiàn)44-45
• 4.4 對(duì)隨機(jī)數(shù)的測(cè)試45-47
• 4.5 步長(zhǎng)對(duì)方均距離的影響47-50
• 4.6 對(duì)系統(tǒng)熵的討論50-52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 第五章 基于MATLAB的電磁學(xué)相關(guān)仿真53-59
• 5.1 電場(chǎng)產(chǎn)生電位概念以及模擬仿真53-55
• 5.1.1 電位的概念53
• 5.1.2 仿真代碼以及仿真53-55
• 5.2 運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)仿真55-57
• 5.2.1 運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)的概念55-56
• 5.2.2 仿真代碼以及結(jié)果56-57
• 5.3 對(duì)磁感應(yīng)仿真實(shí)驗(yàn)的討論57-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 總結(jié)與展望59-60
• 總結(jié)59
• 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-62
• 致謝62

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