MATLAB在物理中的应用.ppt

MATLAB在物理中的应用 1、大学物理与中学物理有什么区别？ 2、你在大学物理学习中感到什么困难？ 怎么办？ 引进信息技术 用计算机处理物理问题！ MATLAB在物理中的应用 在教学中应用信息技术，不仅仅是制作课件和学件。权威人士指出： “ 计算机在理工科中的低、中、高级应用分别是数值计算、计算机模拟和计算机智能。” 节约时间：用软件很方便快捷地计算出结果； 加深理解：用图形和模拟动画来展示和研究演化过程,使抽象的问题形象化； 培养能力：学生在这个研究过程中进行探索，有利于培养学生的创新精神和实践能力，这正是我院培养应用型人才的途径之一。 一、在力学中应用 1、一弹性球，初始高度 h=10m,向上初速度 v0=15m/s, 与地相碰的速度衰减系数 k=0.8,计算任意时刻球的速度和位置。 解：分析　由运动方程 　　 一、在力学中应用 1、一弹性球，初始高度 h=10m,向上初速度 v0=15m/s, 与地相碰的速度衰减系数 k=0.8,计算任意时刻球的速度和位置。 解：（1）传统计算方法 第一次落地前 v=v01-gt , y=h+v01t-gt2/2 , T1=3.62s 第二次落地前 v02= -k(v01-gT1) v= v02-gt , y= v02t-gt2/2 , T2=2v02/g 第三次落地前 v03= -k(v02-gT2) v= v03-gt , y= v03t-gt2/2 T3=2v03/g . . . . . . 第n次落地前 v0n= -k(v0(n-1)-gT(n-1)) v= v0n-gt , y= v0nt-gt2/2 Tn=2v0n/g 计算 结果  （2）用MATLAB计算程序 clear all %有衰减弹性小球运动程序 v0=15; h=10; %初速度、高度 g=-9.8; k=0.8; % 重力加速度 衰减系数 T=0; for t=0:0.05:20 v=v0+g*(t-T); %求速度 y=h+v0*(t-T)+g*(t-T)^2/2; %求高度 if y = 0 v0= - 0.8*v; T=t; %取球每次落地时所用时间 h=0; end subplot(1,2,2) %画球的运动图像 pause(0.) plot(1,y,or,MarkerSize,10, ‘MarkerFace,[ 1,0,0]) axis([0,2,0,25]) subplot(2,2,1) %画球的速度曲线 axis([0,20,-25,30]) grid on plot(t,v,*r,MarkerSize,2) hold on subplot(2,2,3) %画球的位置曲线 axis([0,20,0,25]) grid on plot(t,y,‘*b’,‘MarkerSize’,2） hold on disp([t=,num2str(t,4), v=, … num2str(v,4), y=,num2str(y,2)]) end 计算结果 （3）用MATLAB仿真模拟 h=10m, v0=15m/s, k=0.8. 仿真 结果 2、阻尼振动和受迫振动 物体在媒质中受到阻力产生阻尼振动， 设黏性阻力 阻尼振动方程为 在周期性外力作用下发生受迫振动， 设周期性外力为 则受迫振动方程为 用MATLAB计算阻尼振动程序 clear all %sy195.m xf=dsolve(D2x+w0^2*x=0,Dx(0)=0,x(0)=A,t); xd=dsolve(D2x+2*b*Dx+w0^2*x=0,Dx(0)=0,x(0)=A,t); w0=3;b=0.8;A=0.2; t=linspace(0,8,200); xf1=eval(xf); xd1=eval(xd); b=0.99*w0; xd2=eval(xd); plot(t,xf1,‘.-r,t,xd1,.-b,t,xd2,‘.-g,t,0,‘.-k) axis([0,8,-0.25,0.25]) 计算结果及分析 红线—简谐振动，蓝线