亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        大學(xué)物理理論教學(xué)與Matlab/Simulink仿真技術(shù)結(jié)合的教學(xué)探討

        2021-05-07 06:58:00肖文波
        大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:熱學(xué)轉(zhuǎn)動慣量大學(xué)物理

        肖文波

        (南昌航空大學(xué) 國家級大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,江西 南昌 330063)

        大學(xué)物理是理工科學(xué)生的必修基礎(chǔ)課,授課對象是大學(xué)低年級學(xué)生。其授課內(nèi)容豐富,涉及力、熱、光、電及原子部分,而隨著學(xué)分制改革、工程論證改革等,教學(xué)學(xué)時不斷消減,有的學(xué)校有的專業(yè)甚至提出48學(xué)時來完成教學(xué)任務(wù)。這給大學(xué)物理理論課程的重要任務(wù),即培養(yǎng)學(xué)生對物理基本概念、物理基本理論、物理基本方法有比較全面和系統(tǒng)的認(rèn)識[1,2],提出了艱巨的挑戰(zhàn)。此外,隨著計算機(jī)的普及,大學(xué)物理中原理通過仿真技術(shù)展現(xiàn)出來得到不斷地發(fā)展。目的不僅是將一些物理概念和物理規(guī)律深入淺出地闡述清楚,更是激發(fā)學(xué)生自主探索的積極性,培養(yǎng)創(chuàng)新能力[3-7]。目前已有采用Matlab Gui(用戶形界面)數(shù)值計算方法,設(shè)計大學(xué)物理中原理的可視化仿真[8,9],采用Matlab、Mathematica、Comsol、Algodoo軟件仿真計算光學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)等中問題[10-14]。盡管采用計算語言可以將一些高深的物理概念深入淺出、形象生動地講清楚,但是某些計算語言對于輸入形式有比較嚴(yán)格的規(guī)定,用戶必須按照系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)學(xué)格式輸入,系統(tǒng)才能正確地處理,這給教學(xué)中學(xué)生理解并掌握物理原理帶來困難,比如Mathematica語言。此外,已有研究缺乏詳細(xì)的討論大學(xué)物理理論教學(xué)融入仿真教學(xué)的注意事項,存在忽略物理原理而強(qiáng)調(diào)計算機(jī)輔助仿真工具的現(xiàn)象。

        為此,本文以Matlab/Simulink為工具,討論了如何可視化仿真大學(xué)物理中力學(xué)及熱學(xué)知識點(diǎn),框圖推導(dǎo)了其中公式并演算結(jié)果。此外,就仿真激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)生對物理知識點(diǎn)理解的注意事項進(jìn)行了分析。

        1 大學(xué)物理中力學(xué)和熱學(xué)知識點(diǎn)的Matlab/Simulink仿真

        2.1 力學(xué)知識點(diǎn)

        大學(xué)物理剛體部分是教學(xué)重點(diǎn),其中結(jié)合積分計算轉(zhuǎn)動慣量是原理結(jié)合數(shù)學(xué)的典型內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,存在對積分不理解且對轉(zhuǎn)動慣量變化理解不夠現(xiàn)象。典型例題如:求質(zhì)量為m長為l的均勻細(xì)棒的轉(zhuǎn)動慣量Jz,轉(zhuǎn)軸通過棒的中心并與棒垂直。如圖1(a)所示。

        Matlab/Simulink解答,通過題意可知Jz和l的關(guān)系是一個積分,可用Matlab編程int函數(shù)來求解Jz與l的積分關(guān)系,如圖1(b)。為了進(jìn)一步討論Jz隨l的變化關(guān)系,計算程序如圖1(c)所示。程序封裝(全選Ctrl+G) 運(yùn)行模塊如圖1(d)所示。具體步驟為:

        ①在Simulink中建立新的模型;

        ②設(shè)置輸入和輸出模塊,即l為輸入、Jz為輸出;

        ③設(shè)置參數(shù),m=1和1/12為常數(shù)(constant);

        ④設(shè)置運(yùn)算邏輯模塊,本題中用到乘法(product)和平方(fcn);

        ⑤連接各模塊,封裝(全選Ctrl+G)后加入斜坡信號(ramp)和示波器(scope),并運(yùn)行仿真程序。

        Jz與l的變化關(guān)系如圖1(e)所示。由圖中很容易看出,Jz隨l呈現(xiàn)平方關(guān)系上升,并且沒有負(fù)值。學(xué)生可以清晰地理解轉(zhuǎn)動慣量隨棒長變化的物理意義,并且理解為何細(xì)棒越長越難轉(zhuǎn)動的原因。如果變換均勻細(xì)棒的質(zhì)量來仿真,可以從另外一個角度理解轉(zhuǎn)動慣量的物理意義。

        (a)轉(zhuǎn)軸通過均勻細(xì)棒的中心并與棒垂直的轉(zhuǎn)動慣量求解

        2.2 熱學(xué)知識點(diǎn)

        用Matlab/Simulink步驟如下:

        ①Simulink中建立新的模型;

        ②設(shè)置輸入和輸出模塊,即T為輸入、速度為輸出,本題輸出為3個,方均根速率、平均速率和最概然速率。

        ③設(shè)置參數(shù),本題雖然有3個公式,但參數(shù)大致相同,所以在仿真中氣體常數(shù)R、氧氣摩爾質(zhì)量Mmol重復(fù)使用。

        ④設(shè)置運(yùn)算邏輯模塊,本題中運(yùn)用的新模塊為Sqrt;

        ⑤連接各模塊;封裝后加入斜坡信號(ramp)和示波器Scope(也可以用XY Graph),并運(yùn)行仿真。

        ①-④的計算程序如圖2(a)所示;封裝后程序如圖2(b)所示;計算結(jié)果如圖2(c)所示。

        圖2(c)是最概然速率、平均速率以及方均根速率隨溫度的變化圖。由圖中可以看出三個速率都是隨溫度增加而增加,并是趨于飽和規(guī)律。重要的是,在相同的溫度下可以看出vp

        (a)Simulink計算程序圖

        3 仿真融入大學(xué)物理理論教學(xué)的注意事項

        以上實(shí)例列舉了Matlab/Simulink軟件在大學(xué)物理理論教學(xué)中的應(yīng)用,不僅使物理計算過程變得直觀形象,而且能反映物理問題中的本質(zhì)變化關(guān)系。實(shí)際上,盡管大學(xué)物理中的仿真可以促進(jìn)學(xué)生對復(fù)雜的物理問題理解,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,但在教學(xué)策略與教學(xué)模式中需要注意一些細(xì)節(jié),才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性,最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動性,以便提高教學(xué)質(zhì)量。由此,融入仿真的理論教學(xué)需要注意事項包括以下四個方面,具體見圖3。

        圖3 融入仿真的理論教學(xué)需要注意的四個方面

        首先需要更新教師教學(xué)觀念并優(yōu)化教學(xué)過程,正確認(rèn)識理論與仿真之間的關(guān)系,從思想上轉(zhuǎn)變教學(xué)思路,把以往黑板推導(dǎo)與畫圖,優(yōu)化為圖形化公式演算與圖像化展現(xiàn)物理規(guī)律的教學(xué)過程。實(shí)際上,理念上要把過去以“講+聽”為主的教學(xué)方式,轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸v+聽+做+看規(guī)律”。教師傳授理論及學(xué)生聽講解知識之外,還要做到仿真與理論互動。

        其次,盡管物理中包含了力與運(yùn)動、熱學(xué)、振動與光波、電磁學(xué)等多個板塊數(shù)學(xué)知識,但是在仿真演示物理原理的時候,最好與生活以及工程技術(shù)內(nèi)容結(jié)合,從而調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望;在較短的時間內(nèi)讓學(xué)生進(jìn)入到物理現(xiàn)象的情境中,讓大學(xué)物理課堂不再枯燥沉悶,使學(xué)生能夠更加主動探究物理知識。

        再次,采用簡單易學(xué)的編程語言完成理論知識點(diǎn)的仿真,不然會出現(xiàn)學(xué)生對軟件中符號的理解誤差等,導(dǎo)致對公式推導(dǎo)與仿真結(jié)果的不理解,以至于基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)的失敗。要注意仿真是手段,理論掌握才是目的。

        最后,做好課前準(zhǔn)備工作與及時復(fù)習(xí)是大學(xué)物理理論學(xué)習(xí)的重要部分,為了減少學(xué)生學(xué)習(xí)難度,提高學(xué)習(xí)效果,在班級微信群、QQ群、釘釘群等發(fā)送給學(xué)生理論與仿真重點(diǎn)知識點(diǎn),將有助于提高教學(xué)效果。

        4 結(jié) 語

        總而言之,在新形勢背景下,大學(xué)物理教師理論授課與計算機(jī)仿真結(jié)合講授物理基礎(chǔ)知識,可以激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)生對物理知識的理解掌握。但要求教師在教學(xué)理念、教學(xué)手段、教學(xué)方法等上面進(jìn)行改革,教學(xué)理念把以往以教師為主導(dǎo),轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熍c學(xué)生共同模擬仿真相結(jié)合,學(xué)生參與成為重要組成部分;教學(xué)手段把以往口授、黑板推導(dǎo)與畫圖、PPT展示為主導(dǎo),轉(zhuǎn)變?yōu)槟M仿真與操作物理原理成為重要部分,仿真軟件的使用是特色。教學(xué)方法把以前看書預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí),轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿湃旱忍崆鞍牙碚撆c仿真知識發(fā)給學(xué)生,并敦促學(xué)生不僅學(xué)習(xí)理論知識,也要熟悉仿真技術(shù)。以理論結(jié)合仿真的手段有效地提高老師的教學(xué)效率和教學(xué)有效性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的效率。

        猜你喜歡
        熱學(xué)轉(zhuǎn)動慣量大學(xué)物理
        熱學(xué)
        第2講 熱學(xué)專題復(fù)習(xí)
        差值法巧求剛體轉(zhuǎn)動慣量
        三線擺測剛體轉(zhuǎn)動慣量誤差分析及改進(jìn)
        第2講 熱學(xué)知識專題復(fù)習(xí)
        第2講 熱學(xué)知識專題復(fù)習(xí)
        現(xiàn)代信息技術(shù)在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用探討
        基于扭擺振動的轉(zhuǎn)動慣量識別方法
        大學(xué)物理與高中物理銜接教育的探討
        物理與工程(2012年1期)2012-03-25 10:04:59
        大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式的探索與實(shí)踐
        物理與工程(2012年1期)2012-03-25 10:04:51
        亚洲专区一区二区在线观看| 粗大的内捧猛烈进出小视频| 欧美xxxx色视频在线观看| 亚洲综合一区二区三区四区五区 | 熟妇人妻精品一区二区视频免费的 | 中文字幕女同系列在线看一| 久久青青草原亚洲av无码麻豆| 风流熟女一区二区三区| 久久久人妻精品一区bav| 亚洲日韩精品一区二区三区无码| 男受被做哭激烈娇喘gv视频| 91亚洲人成手机在线观看| 久久最黄性生活又爽又黄特级片| 国产精品国产高清国产专区 | 99精品国产闺蜜国产在线闺蜜| 国产一区二区三区在线观看黄| 国产人妻高清国产拍精品| 亚洲av永久无码精品国产精品 | 久久青青草原亚洲av无码麻豆| 波多野结衣中文字幕在线视频| 亚洲精品日本久久久中文字幕| 丁香花五月六月综合激情| 99精品国产一区二区| 永久国产盗摄一区二区色欲| 中文字幕视频二区三区| 国产内射爽爽大片| 337人体做爰大胆视频| 伊人婷婷色香五月综合缴激情| 国产精品女同一区二区免| 国产麻豆剧果冻传媒一区| 男人和女人高潮免费网站| 日韩肥熟妇无码一区二区三区| 女人被躁到高潮嗷嗷叫免| 亚洲一卡2卡3卡4卡5卡精品| 狠狠躁夜夜躁AV网站中文字幕 | 国产黄色av一区二区三区| 久久夜色精品国产噜噜亚洲av | 国产肥熟女视频一区二区三区| 中文字幕人妻饥渴浪妇| 国产做a爱片久久毛片a片| 青草蜜桃视频在线观看|