大学物理程序化设计-振动与波动开题报告

 2022-03-23 19:50:01

1. 研究目的与意义

研究背景:

目前,对物理学的学习和研究大体形成了三种主要方式:理论物理、实验物理和计算物理。通常情况下,大学物理课程教学主要采用前两种方式进行传授,第三种方式的教学方兴未艾,还没有普遍开展。本课题主要研究大学物理振动与波动部分,以目前流行编程软件为工具,借助数值计算方法,研究一系列大学物理问题,通过计算能更好地理解大学物理,使计算成为学习物理学的新方式,使学生更加直观地学习大学物理,同时可以为大学物理教学更好地引入计算手段提供一些方法和素材。

在传统的物理研究观念里,理论物理学家只是研究理论,实验物理学家只是研究实验,两者各自为营。但是,现代的计算物理巧妙的连接了理论和实验。研究一条理论是否是正确的,可以先进行计算机模拟,在此基础上再进行实验来定量的验证。不仅如此,计算物理也可以模拟真实的实验来方便人们的理解。现如今,在自然研究科学中,计算物理拥有巨大的威力,人们认识到,计算物理不仅仅是学习中的辅助用具,而且已经并理论物理和实验物理成为物理学中的三足鼎立的状态。计算物理的价值也越来越显现在人们面前,成为探索自然规律的必备工具。

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2. 研究内容和预期目标

主要研究内容:振动和波是自然界极为普遍的运动形式,简谐运动是研究一切复杂振动的基础。利用旋转矢量法、阻尼振动、受迫振动和共振现象、振动的合成、李萨如图形、驻波、多普勒效应等内容在此基础上,运用Mathematica软件以及matlab软件进行编程。

预期目标:对大学物理中量子物理基础的部分有初步的了解,通过理论分析和数值计算相结合的方式得到各种问题的解,从而深入阐明量子物理一些重要概念和计算方法。还会使用相应的计算机办公和绘图软件,会使用基本的图像处理软件如ORIGIN和PHOTOSHOP等。例如会解决简谐振动和受迫振动相关计算以及机械波理论。

3. 研究的方法与步骤

研究方法:

利用大学物理中振动与波动的一些原理、基本理论和基本方法,结合高等数学和数学物理方法的知识进行推导,运用mathematica软件以及matlab软件编程,对问题进行运算和处理。

步骤:

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4. 参考文献

[1] 马涛. 数字化大学物理)[m]. 浙江:浙江大学出版社, 2008.

[2] 周群益, 侯兆阳, 刘让苏. matlab可视化大学物理学[m]. 北京:清华大学出版社, 2011.

[3] 陈怀琛. matlab及其在理工课程中的应用指南(第二版)[[m]. 西安:西安电子科技大学, 2000.

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5. 计划与进度安排

(1)第七学期 411周 毕业论文命题 对本学院教师提出命题要求,布置任务,教师命题

(2)1213周 毕业论文课题申报、审题指导教师填写毕业论文题目申报表,经系部和学院审核,然后进入教务系统进行毕业论文题目申报。

(3)1418周 学生网上选题,视学生选题情况作适当调整。选题结束,指导老师向学生下达任务,学生根据要求收集资料

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