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摘要：通过将matlab引入普通物理理论教学和实验教学，可推动普通物理教学方法的现代化，提高学生的学习兴趣和学习效果。
关键词：matlab；普通物理学；理论教学；实验教学
中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21763-02
The Application of Matlab Language in General Physics Teaching
YANG Min
(Department of Physics, Yangtze Normal University, Fuling 408003, China)
Abstract: Through introducing matlab language into general physics theory teaching and experiment teaching, it can drive to the modernization of general physics teaching manner and improve student' study interesting and effct.
Key words: matlab; general physics; theory teaching; experiment teaching
1 引言
Matlab是当今国际上公认的在科技领域方面最为优秀的应用软件和开发环境。从1984年正式版本的推出到现在，它已成为国际上最流行的一种科学与工程计算的软件工具，它的特点是集通用科学计算、绘图、系统建模和程序语言软件设计为一体，是功能极为强大的计算软件[1-3]。而将它运用于普通物理教学中，能显示复杂的物理现象，而且能让学生对问题有一个科学而清晰的了解，同时还能激发学生的学习兴趣，从而进一步推动课程教学方法的现代化进程[4-5]。
2 理论教学
普通物理中的绝大多数研究对象是具体的，但因其学科特点，学生在学习过程中通常都会感到非常枯燥。利用matlab的强大的数值計算功能和图象处理功能，将其适当地引入到一些理论教学的电子教案中，不但可帮助学生提高对普通物理的学习兴趣，促使其对相应物理内容的理解，还能激发学生产生对matlab软件的认识和学习动机。
如在电磁学的讲解中，采用matlab描绘偶极子的等位线，就相当直观，在多媒体展示时，利用其图象处理功能可达到很好的视觉效果。
图1 偶极子的等位线
除了利用matlab图象处理功能形象地展示些物理现象与规律，还可利用其强大的数值计算功能对一些复杂的物理过程进行描述，使学生较为轻松地了解这些物理过程，从而普通物理教学中的“接口”问题更易解决。
如对能产生混沌现象的达芬方程[6]，有了数学方程就可以利用MATLAB 软件进行计算机模拟，通过只需少数几行程序，就能揭示混沌产生的机理。
3 实验教学
3.1 数据处理
图2 初值有微小差别的两条位移曲线（初位移分别为0和0.001）
通过matlab可很方便地进行数据处理，如进行数据拟合，求绝对误差、相对误差等，非常方便实用。
如：对在固体导热系数的测量实验中，热电动势与时间的关系的实验数据为：
E/mv1.741.691.641.59 1.541.491.441.391.34
t/S 0.0033.85 61.68 105.65 131.31171.13221.79258.94259.23
E/mv1.291.241.191.14 1.091.040.990.94
t/S 341.62379.41443.90507.45 576.98669.34769.7 877.34
图3 热电动势与时间的关系图（实线为拟合曲线，+为实验数据点）
拟合曲线的次数可在程序中方便地给出，通过计算误差，可决定拟合的次数。
3.2 利用matlab 进行虚拟实验
除对实验数据进行处理外，matlab也是很好的虚拟实验演示平台。在我们的普通物理实验中，也可利用其进虚拟实验研究，从而在一定程度上可解决实验课的开设所需的经费、学时的限制。若能将虚拟实验与实际实验相结合，则更易使学生理解理想情况与实际情况的差异。
如：对双缝干涉现象可通过matlab进行模拟，在键盘输入不同的波长、双缝间距、双缝到接收屏的距离时还来分析各个因素的影响。
图4 双缝干涉实验
4 结束语
将matlab引入普通物理的教学中，可使教学更生动，教学内容更充实。在学生已具备一定的编程能力的基础上，还可将一些涉及简单的编程的物理问题交由学生完成，这将为学生将来的学习与科研打下一个良好基础。
参考文献：
[1]王沫然. Matlab与科学计算[M]. 北京:电子工业大学出版社,2003.
[2]张志涌, 等. 掌握和精通Matlab[M]. 北京航空天大学出版社,1997.
[3]许波, 刘征. Matlab工程数学应用[M]. 北京:清华大学出版社,2000.111.
[4]陈怀琛. Matlab及其在理工课程中的应用指南[M]. 西安电子大学出版社,2000.
[5]张星辉, 钟晓春, 张世昌. 大学物理教学中引用Matlab图象和动画的实践与思考[J]. 贵州大学学报(自然科学版), 2004,21(3):323-330.
[6]管靖, 彭芳麟, 胡静, 卢圣治. 理论力学教学现代化——理论力学计算机模拟实验课程的探索[J]. 大学物理,2001,20(8).
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
关键词：matlab；普通物理学；理论教学；实验教学
中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21763-02
The Application of Matlab Language in General Physics Teaching
YANG Min
(Department of Physics, Yangtze Normal University, Fuling 408003, China)
Abstract: Through introducing matlab language into general physics theory teaching and experiment teaching, it can drive to the modernization of general physics teaching manner and improve student' study interesting and effct.
Key words: matlab; general physics; theory teaching; experiment teaching
1 引言
Matlab是当今国际上公认的在科技领域方面最为优秀的应用软件和开发环境。从1984年正式版本的推出到现在，它已成为国际上最流行的一种科学与工程计算的软件工具，它的特点是集通用科学计算、绘图、系统建模和程序语言软件设计为一体，是功能极为强大的计算软件[1-3]。而将它运用于普通物理教学中，能显示复杂的物理现象，而且能让学生对问题有一个科学而清晰的了解，同时还能激发学生的学习兴趣，从而进一步推动课程教学方法的现代化进程[4-5]。
2 理论教学
普通物理中的绝大多数研究对象是具体的，但因其学科特点，学生在学习过程中通常都会感到非常枯燥。利用matlab的强大的数值計算功能和图象处理功能，将其适当地引入到一些理论教学的电子教案中，不但可帮助学生提高对普通物理的学习兴趣，促使其对相应物理内容的理解，还能激发学生产生对matlab软件的认识和学习动机。
如在电磁学的讲解中，采用matlab描绘偶极子的等位线，就相当直观，在多媒体展示时，利用其图象处理功能可达到很好的视觉效果。
图1 偶极子的等位线
除了利用matlab图象处理功能形象地展示些物理现象与规律，还可利用其强大的数值计算功能对一些复杂的物理过程进行描述，使学生较为轻松地了解这些物理过程，从而普通物理教学中的“接口”问题更易解决。
如对能产生混沌现象的达芬方程[6]，有了数学方程就可以利用MATLAB 软件进行计算机模拟，通过只需少数几行程序，就能揭示混沌产生的机理。
3 实验教学
3.1 数据处理
图2 初值有微小差别的两条位移曲线（初位移分别为0和0.001）
通过matlab可很方便地进行数据处理，如进行数据拟合，求绝对误差、相对误差等，非常方便实用。
如：对在固体导热系数的测量实验中，热电动势与时间的关系的实验数据为：
E/mv1.741.691.641.59 1.541.491.441.391.34
t/S 0.0033.85 61.68 105.65 131.31171.13221.79258.94259.23
E/mv1.291.241.191.14 1.091.040.990.94
t/S 341.62379.41443.90507.45 576.98669.34769.7 877.34
图3 热电动势与时间的关系图（实线为拟合曲线，+为实验数据点）
拟合曲线的次数可在程序中方便地给出，通过计算误差，可决定拟合的次数。
3.2 利用matlab 进行虚拟实验
除对实验数据进行处理外，matlab也是很好的虚拟实验演示平台。在我们的普通物理实验中，也可利用其进虚拟实验研究，从而在一定程度上可解决实验课的开设所需的经费、学时的限制。若能将虚拟实验与实际实验相结合，则更易使学生理解理想情况与实际情况的差异。
如：对双缝干涉现象可通过matlab进行模拟，在键盘输入不同的波长、双缝间距、双缝到接收屏的距离时还来分析各个因素的影响。
图4 双缝干涉实验
4 结束语
将matlab引入普通物理的教学中，可使教学更生动，教学内容更充实。在学生已具备一定的编程能力的基础上，还可将一些涉及简单的编程的物理问题交由学生完成，这将为学生将来的学习与科研打下一个良好基础。
参考文献：
[1]王沫然. Matlab与科学计算[M]. 北京:电子工业大学出版社,2003.
[2]张志涌, 等. 掌握和精通Matlab[M]. 北京航空天大学出版社,1997.
[3]许波, 刘征. Matlab工程数学应用[M]. 北京:清华大学出版社,2000.111.
[4]陈怀琛. Matlab及其在理工课程中的应用指南[M]. 西安电子大学出版社,2000.
[5]张星辉, 钟晓春, 张世昌. 大学物理教学中引用Matlab图象和动画的实践与思考[J]. 贵州大学学报(自然科学版), 2004,21(3):323-330.
[6]管靖, 彭芳麟, 胡静, 卢圣治. 理论力学教学现代化——理论力学计算机模拟实验课程的探索[J]. 大学物理,2001,20(8).
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