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1、东北石油大学课程设计课程计算物理题目MC方法模拟理想气体分子的麦克斯韦速率分布院系电子科学学院专业班级应用物理10-2学生姓名学生学号指导教师2014年3月14日东北石油大学课程设计任务书课程计算物理和MATLAB课程设计题目MC方法模拟理想气体分子的麦克斯韦速率分布专业应物姓名学号主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：麦克斯韦速率分布函数为通过利用M-C的方法模拟麦克斯韦速率分布图。基本要求：1、给出M-C研究麦克斯韦速率分布的方法及步骤。2、画出M-C的模拟图，且与理论值相比较。主要参考资料：[1]马文蔚，解希顺等.物理
2、学[M],高等教育出版社，2007.[2]张志涌.精通MATLAB6.5[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.[3]彭芳麟.计算物理基础[M]，高等教育出版社，2009.完成期限2014.2.28-2014.3.14指导教师专业负责人2014年2月28日目录目录1第1章概述2第2章MATLAB的基础知识32.1Matlab基本命令32.2Matlab与绘图有关的基本命令3第3章麦克斯韦速率分布的数学描述53.1速率分布和分布函数53.2理想气体分子的麦克斯韦速率分布律6第4章Matlab仿真实验及结果讨论7第5章结论8参
3、考文献9第1章概述引言麦克斯韦速率分布律是分子动理论的重要结论之一,它是研究气体分子碰撞、大量分子热运动服从统计规律性等问题的重要理论依据,正确理解它对学习热学非常有用。但是由于推导困难、公式复杂、曲线难画,麦克斯韦速率分布律学习起来比较费力,成了热学理论教学中的一个难点。Matlab是由美国的MathWorks公司于20世纪80年代中期出品的一款商业数学软件,由于优秀的数值计算能力和卓越的数据可视能力,使其很快在数学软件中大放异彩,与Mathematica、Maple、MathCAD一起并称为四大数学软件。通过Matlab的图形
4、用户界面(GraphicalUserInterfaces,GUI)可以设计出一个界面友好、方便人机交互的图形界面程序。在物理教学中,适当利用MatlabGUI建立直观的物理图像,有助于学生更好地理解物理概念,提高学习兴趣,调动学习积极性在分子物理学和热学中可知，由大量分子组成的气体，因分子间的频繁碰撞，各个分子的速度大小和方向瞬息万变。任一时刻，某个分子具有多大的运动速率完全是偶然的，可以是零到无穷大之间的任何值。1859年，英国物理学家麦克斯韦（J.C.Maxwell）从理论上导出了气体分子速率分布律——麦克斯韦速率分布律。利用
5、MATLAB软件灵活的数值计算与符号计算、简单的语句表达、简洁完善的图形绘制、丰富的工具箱函数和简易的扩展功能，将复杂的数学公式绘制成曲线，并研究单个参数的影响。第1章Matlab的基础知识1.1Matlab基本命令表2-1MATLAB基本命令主题词含义主题词含义format设置数据显示格式feval函数求值who显示变量名input提示输入whos显示变量信息disp输出clear清除内存变量tic启动秒表save保存工作变量到文件toc时间读数（秒）load从文件装载变量help帮助linspace区间等分lookfor查找l
6、ength获取数组长度type列程序清单size矩阵大小which查找文件目录max最大值double双精度min最小值str2num字符串转化为数值sum求和num2str数值转化为字符串find条件检索1.2Matlab与绘图有关的基本命令表2-2常用作图命令和函数主题词含义主题词含义plot基本二维图形clabel等高线高度标志fplot一元函数图像grid格栅ezplot画二维曲线的符号命令hold图形保持plot3空间曲线axis定制坐标轴meshgrid网格数据生成view改变视点mesh网面图subplot子图sur
7、f曲面图figure新图形窗口contour等高线图clf清除图形contour3三维等高线图close关闭图形窗口title标题ylabely轴说明在线条多于一条时，若用户没有指定使用颜色，则plot循环使用由当前坐标轴颜色顺序属性（currentaxesColorOrderproperty）定义的颜色，以区别不同的线条。在用完上述属性值后，plot又循环使用由坐标轴线型顺序属性（axesLineStyleOrderproperty）定义的线型，以区别不同的线条。用法plot(X,Y)当X,Y均为实数向量，且为同维向量（可以不是
8、同型向量），X=[x(i)]，Y=[y(i)]，则plot(X,Y)先描出点(x(i)，y(i))，然后用直线依次相连；若X，Y为复数向量，则不考虑虚数部分。若X，Y均为同维同型实数矩阵，X=[X(i)]，Y=[Y(i)]，其中X(i),Y(i)为
