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应用于大学物理教学的MATLAB图示模拟的示例

2012-09-25李冬鹏王明美孙茹茹

合肥师范学院学报 2012年6期

李冬鹏, 王明美, 宋 影, 孙茹茹

(合肥师范学院电子信息工程学院,安徽 合肥230061)

1 引言

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科,是其他自然科学和工程技术的基础。以物理学为主要内容的大学物理课程,是高等学校理工科学生的一门重要基础课。在教学过程中,学生普通反映该门课程比较抽象,很多概念难以理解,空间图形难以建立。MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位,提供了十分丰富的数值计算函数、符号计算功能和功能强大的绘图功能,借助MATLAB模拟和实现结果的可视化,把抽象概念变为清晰,用直观的数据和图象形象的描述物理图形和图象,有助于学生对这门课程的学习。

本文应用MATLAB对于李萨如图形、麦克斯韦速率分布、电偶极子的电势和电场、杨氏双缝干涉等实例进行了分析,给出了模拟图形。

2 李萨如图形

一个质点同时在X轴和Y轴上作简谐运动,形成的图形就是李萨如图形。应用图形函数plot[2],模拟出李萨如图形。plot是绘制二维图形的最基本函数,它是针对向量或矩阵的列来绘制曲线的,使用plot函数之前,必须首先定义好曲线上每一点的x及y坐标,基本格式是plot(x,y)。

2.1 题设和分析

已知质点在平面上同时参与x,y方向的简谐振动:

x=3sin(5π·t+π/4)

y=2sin(5π·t+π/6)

绘制出质点在平面上的运动轨迹[1]。

分析题设,可知两个简谐振动的振幅比为2∶3,频率比为3∶2

2.2 示例程序

clear %清除变量

xm=2; %横坐标范围

ym=3; %横坐标范围

t=0:0.01:20; %设置时间范围和步长

a1=2;a2=3; %设置振幅

wx=3*pi;wy=2*pi; %设置相位,频率比3∶2

phi1=0;phi2=0; %设置初相位

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