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文档简介

在力学教学中介绍计算物理学l 关于计算物理学计算物理学是物理科学的最新发展之一，是介于理论物理科学与实验物理科学之同的一个新分支计算物理就是利用计算机进行数值计算、数值模拟来发现物理现象和研究物理规律的新学科1国内外不少学者把计算物理视为物理学的第三大分支国内也有了一些介绍计算物理的专著1-6 和研究论文7-9，这无疑对国计算物理学的发展起了积极的推动作用当然也有观点认为计算物理不是物理学的一个分支，垒部属于理论物理学的范畴10我们认为理论物理涉及的方程投有解析解时，用电子计算机进行数值分析是得心应手的；实验物理受实验条件限制无能为力时，用电子计算机模拟实验却可大显身手计算物理学是随着电子计算机的迅速发展而形成的以电子计算机为工具，运用物理学、计算数学和计算机科学解决物理问题的新兴边缘学科它与理论物理学和实验物理学有密切的联系，但在解决物理问题时有它独特的研究方法，而区别于理论物理学和实验物理学因此笔者赞成计算物理学是物理学第三分支的说法积累了一些经验，也取得了一些效果11.主要做法是通过没有解析解的重点例题，介绍计算物理学从物理问题的提出、物理模型的建立、数学方程计算方法的选择、计算流程图、计算程序和计算或模拟结果，直至结果分析的整个思路和方法2 变长平面摆小球的运动轨迹2 1 物理问题质量为m 的小球。挂在劲度为k的轻弹簧的一端。另一端固定,弹簧原长为L0，起初弹簧在水平位置,并保持原长然后释放小球，让它落下(见图1)。m=0.1kg,k=9.8Nm-1 ，L0=08m试用电子计算机模拟小球的运动轨迹22 物理模型小球可视为质点，选取直角坐标系，在任一位置(x,y)处受力：重力P (P =mg),弹簧作用力F(F=k)根据牛顿运动定律，有编写解二阶微分方程组的函数，选用x(1),x(2),x(3),x(4)寄存器，并令：x(1)=x,x(2)=,x(3)=y,x(4)=下面是编写的解二阶微分方程组的函数：function f=function1(t,x)k=9.8; %赋初值，先假定k=9.8，后面会改动m=0.1; %赋初值l=0.8; %赋初值f=x(2);-k/m*x(1)+k/m*l*x(1)/(x(1)2+x(3)2)0.5;x(4);-k/m*x(3)+k/m*l*x(3)/(x(1)2+x(3)2)0.5+9.8;存储在名为function1.m程序中运行的程序为：f0=0.8;0;0;0; %赋初值t,y=ode45(function1,0,20,f0);plot(y(:,1),y(:,3)xlabel(X)ylabel(Y)下面为matlab运行后画的图k
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