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<<MATLAB可視化大學(xué)物理學(xué)>>使大學(xué)物理更具體，更有趣。
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現(xiàn)代大學(xué)生除了會(huì)運(yùn)用高等數(shù)學(xué)解決大學(xué)物理中的問(wèn)題之外，還應(yīng)該學(xué)會(huì)應(yīng)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言——特別是MATLAB——解決問(wèn)題。 通過(guò)MATLAB可幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)。例如，麥克斯韋速率分布率看起來(lái)很復(fù)雜，但是，畫(huà)出以質(zhì)量為參數(shù)和以溫度為參數(shù)的速率分布率曲線，就能幫助學(xué)生理解曲線的變化規(guī)律。又例如，康普頓散射公式(包括反沖電子的速度)的推導(dǎo)比較復(fù)雜，這些公式都能通過(guò)符號(hào)計(jì)算推導(dǎo)出來(lái)。許多積分和求導(dǎo)的問(wèn)題都能用MATLAB簡(jiǎn)單地解決。例如，黑體輻射的斯特番常數(shù)和維恩常數(shù)都能通過(guò)符號(hào)積分和符號(hào)導(dǎo)數(shù)簡(jiǎn)單地求出來(lái))�？梢哉f(shuō)：解決了計(jì)算問(wèn)題，物理學(xué)習(xí)就沒(méi)有什么困難了。 為了畫(huà)出MATLAB的圖片，往往需要提出問(wèn)題和解決問(wèn)題。例如，為了畫(huà)出直線電流的磁感應(yīng)線，就需要確定磁感應(yīng)線的分布規(guī)律。根據(jù)磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行分析，可知：磁感應(yīng)線到直線的距離形成等比數(shù)列。通過(guò)MATLAB的圖片也可發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并設(shè)法解決問(wèn)題。例如，在直線電流磁場(chǎng)中勻速旋轉(zhuǎn)線圈的電動(dòng)勢(shì)，在一定的條件下，在一個(gè)周期內(nèi)有兩個(gè)對(duì)稱的“犄角”和一個(gè)“凹點(diǎn)”，深入思考就提出：消除“犄角”和“凹點(diǎn)”的臨界條件是什么？原來(lái)，“犄角”區(qū)域和“凹點(diǎn)”區(qū)域的交點(diǎn)是拐點(diǎn)，拐點(diǎn)處的二階導(dǎo)數(shù)為零，由此可獲取臨界條件。亥姆霍茲線圈在軸線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度最平穩(wěn)的條件也可用同樣的方法分析和計(jì)算。 應(yīng)用MATLAB解決大學(xué)物理的問(wèn)題，其最大困難就程序設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)中包含許多方法和技巧，掌握這些方法和技巧的捷徑就是解讀已有的程序，特別是在執(zhí)行中解讀程序。仿效程序，修改程序，移植程序，這都是學(xué)習(xí)編程和提高程序設(shè)計(jì)能力的有效方法。200多個(gè)程序，程序簡(jiǎn)練而完整，規(guī)范并通用。每個(gè)程序都經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，不但保證了程序準(zhǔn)確無(wú)誤，還使程序簡(jiǎn)潔易懂。為此，在程序前面介紹算法，在程序每一行指令右邊附加簡(jiǎn)要的注釋?zhuān)谟行┏绦蚝竺孀芳诱f(shuō)明，包括操作和指令的說(shuō)明。有些程序設(shè)計(jì)的技巧比較高超，讀者需要通過(guò)反復(fù)解讀才能掌握其中的奧妙。 設(shè)計(jì)程序解決問(wèn)題的能力是一種通用的能力，從學(xué)習(xí)編程到熟練編程通常要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練，提供大量程序設(shè)計(jì)的范例，目的是提高讀者訓(xùn)練編程的效率。許多方法可移植到專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)之中，例如理論力學(xué)和電磁學(xué)等。通過(guò)計(jì)算和作圖，可進(jìn)行開(kāi)創(chuàng)性的學(xué)習(xí)，比較容易解決疑難問(wèn)題，收到較好的學(xué)習(xí)效果。當(dāng)學(xué)生學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)程序進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索時(shí)，這種學(xué)習(xí)和探索將充滿樂(lè)趣。 |
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