MATLAB在大学物理实验仿真中的应用

发布时间：2017-07-17 22:18

  本文关键词：MATLAB在大学物理实验仿真中的应用

  更多相关文章： MATLAB 物理实验 模拟仿真 物理教学 计算机技术

【摘要】：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,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。而且,利用计算机仿真技术的虚拟实验室也成为现代大学物理教学和实践的重要组成部分,并且还是必不可少的依托手段。论文主要工作是:对常见的光学现象进行了模拟仿真,包括等倾干涉、双缝衍射、圆孔衍射。对行星运动轨迹进行仿真,结合万有引力定律以及MATLAB的数值分析,仿真出行星运动轨道,并结合仿真结果对行星轨道形状进行研究,探究其成因。对气体的扩散进行仿真,采取蒙特卡洛方法,通过MATLAB来仿真气体的扩散现象,并且观察该系统熵变化,探究无序度与熵的密切联系。利用MATLAB对电场产生电位进行模拟仿真,实现微观粒子的电磁学特性可视化。仿真的目的在于通过力、热、光、电各方面的典型事例,立足于计算机模拟仿真与物理建模相结合、计算机科学计算与物理方程推导相结合、可视化与大学物理教学相结合,全方位探讨MATLAB软件在大学物理教学方面的应用,系统分析了运用MATLAB仿真大学物理实验的优越性和可行性,以期望更有力地帮助学生对物理概念和规律的理解,有效促进学生科学计算的能力,极大地提高物理教学效果。
【关键词】：MATLAB 物理实验 模拟仿真 物理教学 计算机技术
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：G642.4;O4-4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 科学计算能力的重要性8-9
• 1.2 物理学与科学计算的关系9-10
• 1.3 大学物理实验仿真研究意义10-11
• 1.4 物理实验仿真的国内外研究现状11-12
• 1.5 MATLAB简介及其特点12-13
• 1.6 本文主要工作13-14
• 第二章 基于MATLAB的光学现象仿真14-31
• 2.1 杨氏双缝干涉仿真14-19
• 2.1.1 光的干涉概述14-15
• 2.1.2 杨氏双缝干涉概述15-17
• 2.1.3 MATLAB仿真杨氏双缝干涉17-18
• 2.1.4 仿真步骤与结果18-19
• 2.1.5 仿真结果的讨论19
• 2.2 等倾干涉仿真19-24
• 2.2.1 等倾干涉概述19-21
• 2.2.2 MATLAB仿真等倾干涉21-22
• 2.2.3 仿真步骤与结果22-24
• 2.2.4 仿真结果的讨论24
• 2.3 圆孔夫琅禾费衍射仿真24-30
• 2.3.1 光的衍射概述24-25
• 2.3.2 圆孔夫琅禾费衍射概述25-27
• 2.3.3 MATLAB仿真圆孔夫琅禾费衍射27-28
• 2.3.4 仿真步骤与结果28-29
• 2.3.5 仿真结果的讨论29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 基于MATLAB的天体运动仿真31-43
• 3.1 万有引力定律及计算方法31-33
• 3.1.1 万有引力定律的概念31-32
• 3.1.2 计算方法32-33
• 3.2 建立计算模型33-34
• 3.3 仿真结果及其检验34-37
• 3.3.1 轨道稳定性及机械能守恒验证34-37
• 3.3.2 行星角动量守恒仿真37
• 3.4 基于MATLAB仿真对行星轨道形状的研究37-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 基于MATLAB的气体扩散仿真43-53
• 4.1 蒙特卡洛方法43
• 4.2 随机数的产生43-44
• 4.3 气体分子随机行走的MATLAB实现44-45
• 4.4 对随机数的测试45-47
• 4.5 步长对方均距离的影响47-50
• 4.6 对系统熵的讨论50-52
• 4.7 本章小结52-53
• 第五章 基于MATLAB的电磁学相关仿真53-59
• 5.1 电场产生电位概念以及模拟仿真53-55
• 5.1.1 电位的概念53
• 5.1.2 仿真代码以及仿真53-55
• 5.2 运动电荷产生磁场仿真55-57
• 5.2.1 运动电荷产生磁场的概念55-56
• 5.2.2 仿真代码以及结果56-57
• 5.3 对磁感应仿真实验的讨论57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 总结与展望59-60
• 总结59
• 展望59-60
• 参考文献60-62
• 致谢62

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 兰艳,蔡海涛,王成国,刘金朝,江军;空气弹簧力学性态的非线性有限元模拟仿真[J];湘潭大学自然科学学报;2005年01期

2 甘明和 ,顾仲权;二元机翼颤振主动抑制的模拟仿真研究[J];南京航空航天大学学报;1982年01期

3 单志军;安力彬;李文涛;王洪光;;基于网络的护理模拟实验平台的构建与应用[J];实验室研究与探索;2008年12期

4 王梅;王怡然;;基于Matlab/Simulink仿真的学科群发展模型[J];科技进步与对策;2008年05期

5 吉新华,黄宗泽,蔡玉娣,孙仁济,周美珂,龚家跃;连铸保护渣热过程模拟仿真研究的一些动向[J];高技术通讯;1998年08期

6 高睿华;明导EDA系统的开发与应用[J];西北大学学报(自然科学版);1997年01期

7 尹建忠,何政伟,贺奋琴;用Matlab扩展ArcGIS的模拟仿真功能[J];云南大学学报(自然科学版);2003年02期

8 曾庆科,秦子雄,林战平;模拟仿真软件在《模拟电子技术》课程教学中的应用[J];广西物理;2004年03期

9 徐海英;缪长宗;刘小廷;;分光计仪器的仿真原理[J];科技信息(学术研究);2008年21期

10 孙腾飞;曹增辉;郑田甜;张骏;吕海兵;袁晓东;;镜面颗粒影响激光散射特性的模拟仿真[J];光电技术应用;2013年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 宋胜锋;耿伯英;刘高峰;;海军指控装备模拟仿真器材建设研究[A];舰船电子装备维修理论与应用——中国造船工程学会电子修理学组第四届年会暨信息装备保障研讨会论文集[C];2005年

2 刘哲锋;杨健;;遥测模拟仿真系统框架设计[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年

3 陈晓军;曾芬芳;林剑柠;陈洁;姚煜;;基于水动力模型的舰船航态的模拟仿真[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议（CIG’2001）和第一届全国虚拟现实技术研讨会（CVR’2001）论文集[C];2001年

4 郭仁慧;朱日宏;何勇;;锥体棱镜测试的模拟仿真[A];第十届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2004年

5 刘明勇;;基于Web的数控车削动态模拟仿真[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

6 曹文贵;赵明华;苏永华;;开挖模拟仿真的数值流形分析方法研究[A];湖南省岩石力学与工程学会2003年年会论文集[C];2003年

7 ;序言[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年

8 张剑;李思奇;;产业安全视角下贸易摩擦治理模式的系统构建与模拟仿真1[A];中国系统工程学会第十八届学术年会论文集——A08系统工程方法论在社会经济发展中的应用[C];2014年

9 马世恩;;浅谈科技馆4D影院建设[A];中国科协2005年学术年会论文集——西部科普场馆建设与发展[C];2005年

10 苏杭;常荣辉;倪家强;;钛合金T型焊接接头的仿真模拟[A];2012航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 仲京;模拟仿真营销[N];河北经济日报;2001年

2 ;营销新战式——模拟仿真营销[N];中国信息报;2001年

3 金利;航天筒体结构成形制造过程模拟仿真及工艺优化[N];科技日报;2007年

4 本报记者 王浩;运筹帷幄 决胜千里[N];中国工商报;2001年

5 杨丹谱 张力;我空军某雷达旅模拟仿真训练[N];国防时报;2011年

6 云庆乾、文雅;模拟仿真“网”住漏网之“鱼”[N];战士报;2011年

7 王义平 刘志民;石家庄指挥学校 模拟仿真教学越教越好[N];人民武警;2004年

8 胡立斌　龚昀 王阳;让创新成为战斗力的“倍增器”[N];科技日报;2011年

9 王泉财　特约记者 张士柱;百余项创新成果进入演兵场[N];解放军报;2009年

10 木青;精确成形理论与技术的创新发展[N];科技日报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 马新;水平定向钻杆力学效应模拟仿真研究[D];吉林大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 荆荣丽;MATLAB在大学物理实验仿真中的应用[D];长安大学;2015年

2 沈秀娟;电子控制燃油喷射系统的模拟仿真研究[D];武汉理工大学;2005年

3 李言德;苯塔动态模拟仿真及控制研究[D];江南大学;2009年

4 张海;目标与背景红外辐射特征的模拟仿真[D];南京理工大学;2002年

5 裴瑞凌;智能工厂流程模拟仿真平台IntelSim的设计[D];浙江大学;2005年

6 管天;卫星网络半实物体模拟仿真平台研究与设计[D];国防科学技术大学;2005年

7 张丹丹;综合录井模拟仿真与应用系统的设计与开发[D];西南石油大学;2011年

8 王宏博;P2P网络拓扑结构研究与应用模拟仿真[D];北京邮电大学;2009年

9 原鑫鑫;基于Multi-Agent的人员疏散模拟仿真研究[D];华东理工大学;2012年

10 熊建成;基于面向对象技术的植物根系模拟仿真基础类库研究[D];昆明理工大学;2011年

，

本文编号：554877