matlab符号函数绘图在普通物理教学中的应用

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1、Matlab符号函数绘图在普通物理教学中的应用【摘要】本文以黑体辐射单色辐出度瑞利-金斯公式与普朗克公式理论曲线的绘制为例，介绍了Matlab软件符号函数绘图在大学普通物理教学中的应用，并与数值绘作比较，指出了Matlab符号函数绘图功能的优缺点。【关键词】Matlab软件；符号函数绘图；普通物理；黑体辐射0引言由于具有强大的数值计算和绘图功能，近年来，Matlab软件在高校数理基础学科的教学中得到了广泛地应用[1-4]。在大学普通物理教学中，经常需要讨论一些物理规律对应的理论曲线，并对不同情况下的曲线作对比。传统板书或者多

2、媒体课件教学往往会根据这些曲线的函数分布规律，做出相应的示意图。若学生在掌握了Matlab语言的基础上，利用Matlab软件绘制相关曲线，可以加深对物理规律的理解，提高学习兴趣。本文中，利用Matlab软件中的符号函数绘图命令ezplot,来绘制黑体福射单色福出度的瑞利-金斯曲线和普朗克公式曲线，引导学生对于“紫外灾难”的理解，从而认识到经典物理理论的不足。1Matlab符号函数绘图简介对于二维曲线的绘制，Matlab软件除了数值绘图命令plot和函数绘图命令fplot外，还可以通过符号函数利用命令ezplot来实现。具体的

3、命令使用如下：1)ezplot(f，[min,max])对于输入的符号函数f=f(x)，在变量xE[min,max]的区间内绘2)ezplot(f，[xmin，xmax，ymin,ymax])对于输入的符号函数就方程f(x，y)=0在变量[xmin，xmax],yE[ymin,ymax]的区间内绘3)ezplot(x，y，[tmin，tmax])对于输入的参数方程x=x(t)，y=y(t)在参数te[tmin,tmax]的区间内绘以上命令若不指定区间，Matlab会以软件默认的区间执2普通物理教学中的一个实例在解释经典物理的

4、局限性和困难时，黑体辐射单色辐出度的瑞利-金斯公式是一个很好的例子。当热力学温度为T时，瑞利和金斯利用经典电磁理论得出的辐出度公式为[5]:则与实验相吻合。这里h为普朗克常数。在T=1200K时，上述两个理论公式对应的辐出度曲线的比较可以利用ezplot命令执行以下代码来完成：symsx;%定义符号变量k=1.38e-23；%玻尔兹曼常数h=6.63e-34；%普朗克常数c二3e8;%光速T=1200；%热力学温度fl:2*pi*Xq/Cl*k*T；%瑞利-金斯公式hl=ezplot（fl，[0，3el4]）；%符号函数绘图

5、，并获取形句柄set（hl，’LineStyle’，’--’，’color’，’b’）；%通过图形句柄指定绘图的线型和颜色holdon；f2=2*pi*h*xL/c]/(exp(h*x/(k*T))-1);%普朗克公式h2=ezplot(f2，[0，3el4])；set(h2，'LineStyle^color?？r’);title(’黑体辐射的辐出度分布(T=1200K)’)；axis([03el401.2e~9])；xlabel(’u(Hz)’)；ylabelCM_函数绘图的优缺点从上述绘图代码中可以看到，与Matl

6、ab软件中plot命令数值绘制曲线相比，ezplot命令具有定义符号函数简单，指定变量区间自由的优点，命令执行一目了然，可以避免plot命令绘图前变量步长定义，函数进行数组运算、赋值等步骤，降低数值绘图时命令输入的出错。而ezplot命令的缺点同样明显，不能像plot命令那样同时绘制两个以上的函数曲线；对于所绘曲线线型和颜色的指定，需要通过获取图形句柄来进行设置。4结语本文利用Mat1ab软件符号函数绘图命令ezplot绘制了黑体辐射单色辐出度的瑞利-金斯公式曲线与普朗克公式曲线，具体说明了Matlab符号函数绘图功能在大学

7、普通物理教学中的应用。虽然ezplot命令在绘图功能上存在不足，但该命令输入符号函数简单方便，在大学普通物理教学绘制二维曲线时，可优先考虑使用Matlab软件的符号函数绘命令。【参考文献】[1]梅山孩，Matlab在大学物理教学中的应用：电偶极子为例[J].浙江树人大学学报，2014，14(2)：91-94.[2]何玉平.Matlab在大学物理中的应用[J].重庆文理学院学报(自然科学版)，2009，28(5)：31-34.[3]李娜，仁庆道尔吉.Matlab在高等数学教学中的应用研究[J].大学教育，2012，1(11)：

8、66-67+74.[4]李铭洋，曹萍萍.Matlab在高等数学实验中的应用[J].沈阳农业大学学报(社会科学版)，2009,11(6)：722-725.[5]马文蔚，周雨青，解希顺.物理学教程[M].北京：高等教育出版社，2006.［责任编辑：杨玉洁］