matlab在大学物理课程及实验教学中的应用(1)

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1、.MATLAB在大学物理中的应用　MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。　　　MATLAB和Mathematica、Maple并称为三

2、大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连  matlab开发工作界面接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学

3、软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。　20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任CleveMoler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、SteveBangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年

4、代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。............布朗运动表述的是悬浮在流体中的微粒受到流体分子与粒子的碰撞而发生的不停息的随机运动，其运动的剧烈程度受温度影响．这一运动比较抽象，我们可以用MATLAB仿真，将其可视化．模拟效果如图1所示．...图1布朗运动的模拟效果图...部分程序如下：axes（handles．axes1）；globalk；n=50；x=rand（n，1）－0．5；y=rand（n，1）－0．5；h=plot（x，y，'．'）；axis（［－11－11］）；axissqu

5、are；gridoff；set（h，'EraseMode'，'Xor'，'MarkerSize'，24）；ifk＞=0；fori=linspace（1，10，10000）drawnowx=x+k/10000．*randn（n，1）；y=y+k/10000．*randn（n，1）；set（h，'xdata'，x，'ydata'，y）；endelseinput（'Error'）；end力学中的简谐振动和阻尼振动也可以用MATLAB将其化为可视图形．如图2所示：...2.2光学现象...如干涉和衍射是光学中的重要物理现

6、象，我们通过MATLAB来实现衍射现象的可视化．单缝衍射程序：...·40·...李仲，董松，炊万年，沈武鹏：MATLAB在大学物理课程及实验教学中的应用图2简谐振动规律和阻尼振动规律模拟效果图图3单缝衍射效果图...functionpushbutton1_Callback（hObject，eventdata，handles）a=－2*pi：0．0001*pi：2*pi；P=（1－sinc（a））．^2；plot（a，P）lgray=zeros（256，3）；fori=0：255lgray（i+1，：）=（25

7、5－i）/255；endimagesc（P）colormap（lgray）可视化效果如图3所示．还可根据单缝宽度来获得不同的衍射图像．...2.3电磁学现象对于电场和磁场，可以用MATLAB来实现电场线和电势线的描绘．其效果如图4所示．等量异种电荷电场线的描绘程序：［x，y］=meshgrid（－2：0.1：2，－2：0.1：2）；%以0.1...为步长建立平面数据网格z=1./sqrt（（x－1）.^2+y.^2+0.01）－1./sqrt（（x+1）.^2+y.^2+0.01）；%写电势表达式［px，py］=

8、gradient（z）；%求电势在x，y方向的梯度即电场强度contour（x，y，z，［－12，－8，－5，－3，－1，－0.5，－0.1，0.1，0.5，1，3，5，8，12］）%画等势线·41·...青海民族大学学报（教育科学版）holdon%作图控制quiver（x，y，px，py，'k'）%画出各点上电场的大小和方向等量异种电荷电势线描绘：［x，