MATLAB在物理教學中合成平面簡諧波實例分析

摘要：隨著計算機信息技術的發展，多媒體教學更多地被應用到了教學實踐當中。現代教育理論認為：全面實施素質教育，傳統教學陳舊的教學手段和簡單的教學技術在當今世界的多層次教學、演示教學、實驗教學等現代化課堂教學中就顯得力不從心。Matlab是美國 MathWorks 公司自20 世紀80年代中期推出的軟件，具有強大的繪圖功能，使得教學中的抽象概念直觀易解。本文以合成平面簡諧波的實例來展示Matlab強大的繪圖功能。

關鍵詞： 中學物理；Matlab；波函數；位移

引言

Matlab是一套高性能的數值計算和可視化軟件，它集數值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構成了一個方便的界面友好的用戶環境。尤其是進行物理實驗仿真，可解決原來實驗的費時、費力、儀器損壞等問題。Matlab是一款很實用的圖像仿真模擬軟件。

一、平面簡諧波實例分析

例：一余弦波在弦上傳播，其波函數為：

，

式中x和y的單位為m，t的單位為s。

1.試求其振幅、波長、頻率、周期和波速。

2.分別畫出對應t=0.0025s和t=0.005s兩時刻弦上的波形圖。

解：由已知的波函數求波動的特征量，我們一般采用比較系數法，由

上式說明此簡諧波向x正方向傳播，將它與波函數的標準形式相比較得：

，

有：。

接下來我們就運用循環和選擇語句來編畫這個波形圖的程序。

x=-0.25：0.001：0.25；

for i=0：2；

t=0.0025*i；

y=0.002*cos（pi*5*x-200*pi*t）；

if i==0；

plot（x，y，'k--.'）；

hold on；

grid on；

elseif i==1；

plot（x，y，'r--.'）

elseif i==2；

plot（x，y，'b--.'），title（'平面波的波形圖'）；

end

end

保存再運行，可得波動曲線如下圖：

二、結論

隨著信息技術的飛速發展，教育的需求越來越難滿足。如何能夠充分利用好日新月異的信息技術，使其更好地服務于教學工作是我們每一名教師的責任。筆者探討了如何利用Matlab繪制平面簡諧波的問題，得到如下結論：

（1）Matlab 功能強大，可滿足中學媒體教學中函數圖形的繪制工作。

（2）Matlab 簡潔易用，尤其對于物理教學而言，掌握十幾個常用的函數命令就足以滿足教學的需要。

（3）Mablab繪制圖形容易修改，圖形視覺效果明顯，可以充分調動學生的學習興趣。同時其三維空間的不同角度觀察效果可以加快學生的空間意識建立過程，提高教學質量。當然利用Matlab合成物理圖像僅是Matlab強大功能的一個方面。

參考文獻：

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