关于计算辅助物理教学仿真模拟方法课堂PPT

1、1关于计算辅助物理教学仿真模拟方法宁波市教育局教研室 董克剑11年苏州年会年苏州年会2理论+实验+仿真内容实际的世界+虚拟的世界计算物理+计算机辅助+仿真模拟3 2008 . all rights reserved. n 什么是计算机辅助物理教学？计算物理计算机辅助物理仿真模拟课程教学方法4n 什么是计算物理？n 为什么要学计算物理？n 如何学习计算物理？ . all rights reserved. 5n 计算物理征稿：在物理学相关领域内，凡从事物理建模和计算方法研究，并应用高性能计算机获得计算结果的工作，均属投稿范围。 . all rights reserved. 例1：两个液滴的下落碰撞

2、例2：溃坝时的水流冲击6 . all rights reserved. n 例1：两个水滴下落碰撞7 . all rights reserved. n 例1：两个水滴下落碰撞8 2008 . all rights reserved. n 怎样开展计算机辅助物理教学？n 信息技术与物理教学的整合。 n 网络环境下的教学模式 n 传感器在物理教学中的应用n 软件的再开发和利用 n 对于一个物理教师来说，掌握必要的计算物理学知识和手段已变得越来越重要。 9 2008 . all rights reserved. 一些仿真例子n 算盘、计算器、eniacn 中华医学经典黄帝内经的“经络”概念及针灸疗法

3、，把人体抽象成生物网络模型。祖先把人体经络图绘在墙上，刻在石头上，它是人体系统的最早物理仿真n 飞机、航空模型、飞行模拟器n 生命起源实验n 有关核废料的处理n 美国的“撞慧”工程以及“登月”工程，都是在没有实践条件下完成的。n “9.11”事件恐怖分子就是通过飞机模拟器学习开飞机，然后去撞世贸大楼的。n 波音777没有生产样机就开始销售了。n 美国核试验停止了，利用仿真手段解决这个问题。n 我国“神州”及“登月”都没有做生物试验。n 宇宙大爆炸理论（霍金的理论），先有计算机模拟，后被观察所证明（哈勃）n 关于仿真模拟10 2008 . all rights reserved. n 超级计算机

4、模拟两个黑洞的碰撞n 关于仿真模拟 德国和美国科学家首次模拟出大小不一的两个黑洞剧烈碰撞的过程，这一成果对实际探测黑洞碰撞发散出的引力波具有重要价值，计算机模拟是研究黑洞特性的主要途径。11 2008 . all rights reserved. n 早期宇宙的模拟n 关于仿真模拟 稠密的暗物质或普通物质处于波动状态之中。美国伊利诺伊州“阿贡国家实验室”“尤里卡”超级计算上实验。耗时400万cpu小时。12 2008 . all rights reserved. n 太阳黑子的模拟n 关于仿真模拟 太阳黑子是一种强烈的磁场活动。此砸模拟实验是基于美国国家大气研究中心的“蓝火”超级计算机运行的，

5、可用的观察数据来自于地面和太空基础的望运镜。13 2008 . all rights reserved. n 夸克与反夸克的模拟n 关于仿真模拟 通过超级计算模拟夸克与反夸克的粘结强度实验14 2008 . all rights reserved. n 圆孔衍射的模拟n 关于仿真模拟 这是我在maltab下的模拟，所用的是白光，缝宽及孔径设为0.04mm。 可与实验结果对比。n 单缝衍射的模拟15理论、实验、仿真三者的关系n 理论是从对事实的推测、演绎、抽象或综合而得出的评价、看法、提法或程式。n 实验是将事物置于控制的或特定的条件下加以观测。具体地说是人们根据研究目的，利用科学仪器和设备，人

6、为地控制或模拟自然现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究自然规律。n 仿真是用一个人造的系统去模仿一个真实或设想的系统行为，以对其进行研究。 2008 . all rights reserved. 模拟仿真理论分析科学实验 理论偏重于演绎模式，实验偏重于归纳的模式，仿真提供了一种虚拟实验环境，很好填补理论和实验两套方法都达不到的地方。举例16 2008 . all rights reserved. n 如何进行计算机辅助物理教学？分类举例数学工具matlabmathcad、mathematica、几何画板物理平台仿真物理实验室仿真物理实验室其它microsoft math、webto

7、pphet、easy java simulation、虚拟示波器虚拟示波器17工具、网站n mathematican mathcadn matlabn 仿真物理实验室仿真物理实验室n math3.0n webtop6.0 2008 . all rights reserved. n http:/n http:/www. w n http:/n http:/www.ptc.comn http:/n .twn http:/webtop,n n http:/www.eclip

8、n http:/18仿真模拟的目的1n 给（学生）提供一个“做”物理的工具n 给学生一个机会，以更深入地理解所学的物理知识n 鼓励学生“发现”物理，进行研究性学习n 介绍计算机方法，这些方法可应用于学习新的物理领域n 可以解决更宽领域的例子 2008 . all rights reserved. 19仿真模拟的目的2n 展示情景n 动画过程n 进行探究n 模拟实验n 习题解答 2008 . all rights reserved. 20计算机仿真模拟实例n 常用软件介绍 2008 . all rights reserved. 利用仿真物理实验室利用matlab软件利用微软math200721计算机仿真模拟实例n 计算机的方法n 波的产生和传播n matlab进行模拟n 利用仿真物理实验室模拟（1）、 （2）、 n 新教材中的研究方法 2008 . all rights reserved. 22一些设想：n 计算物理的教材n 模拟应用拓展习题n 数字化实验平台应用n 物理问题动画