大学物理理论教学与Matlab/Simulink仿真技术结合的教学探讨

肖文波

(南昌航空大学 国家级大学物理实验教学示范中心，江西 南昌 330063)

大学物理是理工科学生的必修基础课，授课对象是大学低年级学生。其授课内容丰富，涉及力、热、光、电及原子部分，而随着学分制改革、工程论证改革等，教学学时不断消减，有的学校有的专业甚至提出48学时来完成教学任务。这给大学物理理论课程的重要任务，即培养学生对物理基本概念、物理基本理论、物理基本方法有比较全面和系统的认识[1,2]，提出了艰巨的挑战。此外，随着计算机的普及，大学物理中原理通过仿真技术展现出来得到不断地发展。目的不仅是将一些物理概念和物理规律深入浅出地阐述清楚，更是激发学生自主探索的积极性，培养创新能力[3-7]。目前已有采用Matlab Gui(用户形界面)数值计算方法，设计大学物理中原理的可视化仿真[8,9]，采用Matlab、Mathematica、Comsol、Algodoo软件仿真计算光学、电磁学、热学等中问题[10-14]。尽管采用计算语言可以将一些高深的物理概念深入浅出、形象生动地讲清楚，但是某些计算语言对于输入形式有比较严格的规定，用户必须按照系统规定的数学格式输入，系统才能正确地处理，这给教学中学生理解并掌握物理原理带来困难，比如Mathematica语言。此外，已有研究缺乏详细的讨论大学物理理论教学融入仿真教学的注意事项，存在忽略物理原理而强调计算机辅助仿真工具的现象。

为此，本文以Matlab/Simulink为工具，讨论了如何可视化仿真大学物理中力学及热学知识点，框图推导了其中公式并演算结果。……