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基于仿真模拟的高中物理简谐运动研究

2018-04-13陶冠辰

中国科技纵横 2018年4期

摘 要:生活中的种种现象,都包含物理知识。高中物理中的机械振动就是一种生活中随处可见的的物质运动方式。探究一种理想化的机械振动(简谐运动)的过程和特征不仅可以培养分析物理过程的能力,而且有助于训练逻辑抽象思维。本文通过Simulink工具对简谐运动进行仿真模拟,以理解其运动过程,分析其运动特点并探究弹簧振子的不同劲度系数对振动周期的影响。

关键词:简谐运动;仿真模拟;劲度系数;运动特征

中图分类号:G634.7 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)04-0000-00

1 引言

机械振动是一种生活中常见的运动形式,如鸟类飞行中翅膀的振动、钟摆的摆动、敲击鼓面等,但是我们却无法对这些过程进行准确地刻画和解释。由于现实生活中的运动比较复杂,很难剥离出单一过程,因此我们可以通过研究一种理想化的机械振动—简谐运动,来认识我们生活中的机械振动。

简谐运动两个基本的模型实例是弹簧振子和单摆,通过绘制运动图像可以研究其运动过程,然而以往获取简谐振动图像的方式是主要是频闪照片或砂摆等人为干扰较大的实验方法。计算机软件MATLAB中的Simulink工具提供了一些按功能分类的基本的模块,我们只需要知道这些模块的输入输出及功能,而不必考察模块内部是如何实现的,通过对这些基本模块的调用,即可进行模拟与分析。通过仿真方法,本文绘制了弹簧振子的运动图像并探索了不同劲度系数对运动特征的影响。

2 问题的提出与模拟

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