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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,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, 2008 . All rights reserved.,什么是计算机辅助物理教学？,什么是计算物理？ 为什么要学计算物理？ 如何学习计算物理？, . All rights reserved.,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,例2：溃坝时的水流冲击, . All rights r
2、eserved.,例1：两个水滴下落碰撞, . All rights reserved.,例1：两个水滴下落碰撞, 2008 . All rights reserved.,怎样开展计算机辅助物理教学？,信息技术与物理教学的整合。 网络环境下的教学模式 传感器在物理教学中的应用 软件的再开发和利用 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。, 2008 . All rights reserved.,一些仿真例子 算盘、计算器、ENIAC 中华医学经典黄帝内经的“经络”概念及针灸疗法，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
3、仿真 飞机、航空模型、飞行模拟器 生命起源实验 有关核废料的处理 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。 “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。 波音777没有生产样机就开始销售了。 美国核试验停止了，利用仿真手段解决这个问题。 我国“神州”及“登月”都没有做生物试验。 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）,关于仿真模拟, 2008 . All rights reserved.,超级计算机模拟两个黑洞的碰撞,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
4、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。, 2008 . All rights reserved.,早期宇宙的模拟,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。, 2008 . All rights reserved.,太阳黑子的模拟,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，可用的观察数据来自于地面和太空基础的望运镜。, 2008 . All rights reserved.,夸克与反夸克的模拟,关于
5、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, 2008 . All rights reserved.,圆孔衍射的模拟,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。,单缝衍射的模拟,理论、实验、仿真三者的关系,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。 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。 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。,
6、2008 . All rights reserved.,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, 2008 . All rights reserved.,如何进行计算机辅助物理教学？,工具、网站,Mathematica Mathcad Matlab 仿真物理实验室 Math3.0 Webtop6.0, 2008 . All rights reserved.,http:/ http:/www. W http:/ http:/www.PTC.com http:/ http:/www.phy.ntnu.edu.tw ht
7、tp:/webtop,msstste.edu http:/www.opensourcephysics.org http:/www.eclipe.org http:/,仿真模拟的目的1,给（学生）提供一个“做”物理的工具 给学生一个机会，以更深入地理解所学的物理知识 鼓励学生“发现”物理，进行研究性学习 介绍计算机方法，这些方法可应用于学习新的物理领域 可以解决更宽领域的例子, 2008 . All rights reserved.,仿真模拟的目的2,展示情景 动画过程 进行探究 模拟实验 习题解答, 2008 . All rights reserved.,计算机仿真模拟实例,常用软件介绍, 2
8、008 . All rights reserved.,利用仿真物理实验室,利用MATLAB软件,利用微软MATH2007,计算机仿真模拟实例,计算机的方法 波的产生和传播 MATLAB进行模拟 利用仿真物理实验室模拟（1）、 （2）、 新教材中的研究方法, 2008 . All rights reserved.,一些设想：,计算物理的教材 模拟应用拓展习题 数字化实验平台应用 物理问题动画集 更多教学案例, 2008 . All rights reserved.,2011-10-12,二篇文章：,仿真模拟在中学物理中的应用 利用MATLAB模拟光的干涉和衍射现象,仿真模拟古已有之 计算方法无处不在 仿真模拟应该成为一种研究方法 中学物理教学中应该利用仿真模拟,