MATLAB在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用探索

高慧昀 王曉麗

（畢節(jié)學(xué)院 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，貴州 畢節(jié)551700）

0 引言

MATLAB 數(shù)值軟件是一種集數(shù)學(xué)運(yùn)算、符號運(yùn)算、可視化建模、仿真和圖形處理為一體的應(yīng)用軟件。 將MATLAB 軟件引入大學(xué)物理教學(xué)中，可以使抽象、復(fù)雜的問題簡單化，具體化，同時也可以獲得物理問題解的圖像[1]。 筆者擬探索在大學(xué)教學(xué)中利用MATLAB 數(shù)值軟件來實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理的可視化教學(xué)，從而提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量[2-5]。

1 傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀分析及引入MATLAB 的優(yōu)勢分析

1.1 當(dāng)前大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀分析

筆者根據(jù)近年來大學(xué)物理教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，注意到傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)注意培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格、嚴(yán)密、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木?，使學(xué)生獲得扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，但是存在以下三個方面的問題: 一是，所學(xué)內(nèi)容主要以數(shù)學(xué)推導(dǎo)為主，學(xué)習(xí)興趣不高；二是，課堂上不太容易聽懂或者聽得懂課后作業(yè)卻很難準(zhǔn)確求解；三是，很難理解大學(xué)物理解的物理意義，不太容易與實(shí)際物理問題對應(yīng)起來。

1.2 MATLAB 引入大學(xué)物理教學(xué)的優(yōu)勢

采用多媒體課件和板式教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式、充分發(fā)揮數(shù)學(xué)軟件和大學(xué)物理的可視化教學(xué)模式在大學(xué)物理課程教學(xué)中的應(yīng)用。 可以向?qū)W生傳達(dá)更多更新的教學(xué)內(nèi)容、展示出該課程更豐富的物理現(xiàn)象，將學(xué)生的注意力轉(zhuǎn)向?qū)ξ锢憩F(xiàn)象的理解和應(yīng)用中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)探索興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

1.3 MATLAB 在大學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

MATLAB 在數(shù)學(xué)物理方程教學(xué)中的應(yīng)用須注意如下幾個方面：在使用MATLAB 求解大學(xué)物理問題前，一定要先利用課外時間使學(xué)生自學(xué)通曉基本的MATLAB 軟件常識；課前要用MATLAB 制作一些課件； 教學(xué)中應(yīng)該注意MATLAB 只是作為大學(xué)物理教學(xué)的輔助， 在適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)環(huán)境下靈活應(yīng)用，才能達(dá)到理想的教學(xué)效果。

2 MATLAB 在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用

例：在討論拋體運(yùn)動時，由牛頓第二定律，可得：

max==-kvx

may=m=-mg-kvy

接下來可以使用MATLAB 命令獲得不同速度、不同阻力系數(shù)下的模擬圖像：

圖1

MAT LAB 命令如下：

這里取g=9.8m/s2，v0=10m/s，m=2kg

從上面舉例可以看出，通過調(diào)整方程中的參數(shù)可以形象獲得各種情況下的模擬圖形， 并可以得到相應(yīng)的數(shù)值坐標(biāo)。這便于更好地理解在不同情況下考慮阻力的平拋運(yùn)動的物理意義。

3 小結(jié)

本文通過MATLAB 在大學(xué)物理教學(xué)中的實(shí)例分析將MATLAB 引入教學(xué)，運(yùn)用MATLAB 數(shù)值求解方程，再將數(shù)值計(jì)算結(jié)果作圖，可以展現(xiàn)出公式的物理圖像模型，使其變得更直觀、形象。 MATLAB 軟件的引入不僅增加了教學(xué)的多樣性，而且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的提高提供了一些依據(jù)。

［1］張志涌.精通MATLAB[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2000.

［2］裴慧霞,文黎巍,支聯(lián)合.MATLAB 在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].周口師范學(xué)院學(xué)報(bào),2010,3,27(2).

［3］徐金明.MTALAB 使用教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,北京大學(xué)出版社,2005,7.

［4］劉來福.用MAPLE 和MATLAB 解決科學(xué)計(jì)算問題[M].北京:高等教育出版社,1999.

［5］呂良軍,楊盛用.MATLAB 在基礎(chǔ)物理中應(yīng)用的幾個實(shí)例[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院[J].中國科技信息,2008(19).