例谈Algodoo软件在高中物理教学中的应用

以“斜抛运动”“布朗运动”“机械能守恒定律”为例,使用Algodoo虚拟仿真软件对投篮、大小颗粒在液体中的运动和过山车等3个物理情境进行模拟仿真,并示范如何将模拟仿真出来的物理情境分别应用在相应的课题教学中.     

仿真环境下“摩擦振子”运动规律探究

通过仿真软件Algodoo来探究两轮轴内转时"摩擦振子"的运动规律,并运用控制变量法进行理论分析和模拟验证,得出其所依赖的运动参数与轮轴间距、摩擦系数及初始位置有关.通过融合仿真技术手段进行模拟探究,不仅使师生的仿真技术应用能力得到锻炼,而且提升学生科学思维的高阶能力.     

Algodoo软件辅助下的建模教学研究——以“平抛运动”教学为例

随着信息技术的发展,仿真实验软件的功能不断完善,建模教学平台的选择呈现多样化.为探讨仿真实验软件的建模教学,以人教版高中物理教材必修二中的“抛体运动”这节内容为例,运用建模教学理论在Algodoo软件的辅助下进行了教学设计研究.     

基于Algodoo对不同情况的斜抛运动研究

基于斜抛运动规律,结合相应问题,利用Algodoo仿真实验平台深入研究在有和没有空气阻力情况下斜抛运动的轨迹、射程、射高、速度和加速度之间的差异,同时在考虑空气阻力的情况下对影响斜抛运动射程、射高的因素进行探究,并提出了将所得研究结果融入"斜抛运动"教学的相关建议.     

Algodoo软件的推进器在创设互动式运动情境中的应用

情境的创设对课堂教学具有引领作用,也是考试评价的载体.受高中物理实验条件的限制,高中学生能够做的物理实验是有限的.用Algodoo软件创建的物体具有实际物体的很多属性,软件的推进器工具能够对物体施加可以控制的力,因此,该软件可以仿真模拟很多高中物理遇到的复杂运动情境,包括生活实践问题情境和学习探索问题情境.文章介绍了软件的推进器工具的功能,列举4个应用推进器创设运动情境的案例——力对物体速度的改变、双滑块在斜面上的运动(模拟2021届8省联考广东卷压轴题的情境)、模拟飞行器在空间里的几种运动类型、模拟卫星的发射.课件具有交互性,学生在操作中有了情境的体验,对物理观念的形成、解决问题能力的提高有帮助.     

基于Mathematica数学软件的玻尔共振实验综合研究

对单自由度线性机械振动的研究常采用玻尔共振仪进行测量与分析,但结合该仪器进行受迫振动过程模拟仿真的研究还较少.本论文采用Mathematica数学软件编写相关仿真程序,对玻尔共振仪受迫振动的幅频特性、相频特性进行数值模拟与解析模拟,并将模拟结果与实验结果进行精度分析,从而对数值模拟和解析模拟两种仿真算法进行优劣分析.此外还使用Mathematica数学软件突破玻尔共振仪的现有实验条件功能局限,通过建立整个振动动力学过程的相图、频谱曲线等,从而可以更为深入地研究机械振动规律,拓展Mathematica数学软件在实验分析中的应用范围.     

基于虚拟仿真实验的创新能力培养

以"激光发生控制器虚拟仿真实验"为例,利用Multisim平台,让学生在虚拟平台上设计电路及对电路进行仿真分析.在仿真无误的基础上,可直接在Multisim平台上对电路进行布局布线以用于在万用板上焊接电路.亦可通过常用的电子电路布线软件Protel进行布局布线,并通过热转印方法印刷电路板,再通过常用数学软件Matlab编程对激光图案进行模拟、仿真.通过虚实结合,有效训练了学生创新实验和解决实际问题的能力.     

电子线路实验应微机化

通过对现阶段教育改革状况的分析 ,提出电子线路实验应微机化及其优点 ,并介绍了电路模拟仿真软件PSPICE的相关应用。     

一种5.8 GHz磁控管粒子模拟

借助3维粒子仿真软件对一种新型18叶片5.8 GHz磁控管进行了动态模拟,比较了爆炸式发射与电子注发射的不同。利用磁路电子注发射方式针对不同的阴极发射电流进行了动态模拟,得到了不同发射电流条件下磁控管的工作特性。同时,利用FEMM仿真软件对磁控管磁路进行了仿真,得到了磁控管互作用空间的磁场分布,并在此基础上,对非均匀磁场下磁控管动态性能进行了模拟。     

一种5.8 GHz磁控管粒子模拟

 借助3维粒子仿真软件对一种新型18叶片5.8 GHz磁控管进行了动态模拟,比较了爆炸式发射与电子注发射的不同。利用磁路电子注发射方式针对不同的阴极发射电流进行了动态模拟,得到了不同发射电流条件下磁控管的工作特性。同时,利用FEMM仿真软件对磁控管磁路进行了仿真,得到了磁控管互作用空间的磁场分布,并在此基础上,对非均匀磁场下磁控管动态性能进行了模拟。     

高功率径向线阵列天线充气区域气体泄漏特性

针对高功率径向线阵列天线在无压差工况下的泄漏模型,采用"当量面积"法对密封结构等效处理,利用基于有限体积法的仿真软件对泄漏过程进行数值模拟,并通过气密性实验验证。研究表明数值模拟和实验趋势一致,证明数值模拟的正确性,且具有速度更快、更节约成本及能获得内部气体参数分布等特点。     

"双棱镜测钠黄光波长"实验的理论分析与仿真模拟

首先对"双棱镜测钠黄光波长"实验做了理论分析与研究,通过实验测量数据,对一次成像法和二次成像法相对误差进行了计算,并对实验容易出现的问题及其主要原因做了分析归纳。进而,分别利用Mathmatica和Matlab软件对该实验做了仿真模拟。通过对实验现象的归纳总结和仿真模拟,不仅可以使同学们快速掌握该实验的调节技巧,还可以提高其在光学实验中的学习效率。     

Bessel光束自重建的模拟仿真与实验验证

Bessel光束的重建特性对于粒子多层面操控具有特殊意义. 依据Hankel波理论,分析了无衍射Bessel光束的产生及重建原理, 系统地对轴上圆形障碍物、方形障碍物和离轴圆形障碍 物进行了详细论述.利用光学设计软件ZEMAX对轴棱锥产生Bessel光束经过各 种障碍物的重建现象进行了系统的模拟仿真. 对建立的仿真模型进行实验验 证,实验结果与模拟仿真符合得很好. 结果表明 ZEMAX软件可以对轴棱锥产 生Bessel光束的重建特性进行灵活直观的建模仿真,且仿真结果具有很高的 准确性.     

磁约束磁控溅射源的磁场设计

磁控溅射镀膜机中的磁场分布对靶材利用率有着重要影响。为了提高磁控溅射源的靶材利用率,设计组抛弃了传统的"跑道环"形式的磁场设计理念,而是将永磁体或电磁体分置溅射靶的两侧,使其在溅射靶表面上方产生磁约束(磁镜)磁场。本设计使用有限元分析方法对磁场进行仿真计算,通过模拟磁场计算结果和实测结果的比较,验证有限元方法的可靠性。Ansys有限元分析软件对磁场分布进行仿真模拟,大大简化了计算并缩短了设计周期。通过实验验证,磁约束磁场大大提高了靶材的利用率。     

基于multisim与matlab软件的场效应管图解分析仿真研究

通过multisim软件仿真模拟场效应管的转移特性与输出特性,拟合出函数,利用函数绘图,最后结合图解法的具体步骤与要求用matlab数学软件对场效应管放大电路进行详细动态分析,补充模拟电子技术教材在场效应管图解法部分的不足。     

物理仿真实验的应用

首先简要介绍了仿真实验的发展背景,然后通过具体实例matlab软件模拟仿真了光学中的干涉与衍射的试验,介绍了仿真实验在物理教学中的应用,最后对物理仿真实验的应用进行了总结.     

螺旋线行波管电子效率改善的数值模拟

 运用全电磁2.5维粒子模拟软件MAGIC和3维高频结构仿真软件HFSS,模拟仿真了正-负双跳变慢波结构对螺旋线行波管电子效率的改善,从慢波系统高频参量、非同步参量、增益参量和电子注相位等角度进行了讨论。设计并加工了一支采用双跳变结构的螺旋线行波管,实测结果表明：采用双跳变结构后可将电子效率从19%提高到29%;模拟仿真方法得到的平均相对误差为5%左右。     

激光引信仿真仪的设计

激光引信是制导武器普遍使用的近炸引信,然而模拟真实激光回波信号以及验证信号处理系统的准确性存在一定的困难。在分析激光引信回波功率模拟和回波延迟时间模拟的基础上,推导出数学表达式,并针对具体情况进行了仿真。给出了激光引信仿真仪中的硬件组成以及软件流程图,对激光引信仿真仪的研制具有一定的指导意义。     

无线电发射装置的仿真与制作

介绍了无线电发射原理并研制一无线话筒。用Multisim软件对电路进行仿真模拟,将模拟与实践制作相结合,通过实验参数的调整,制作出一个简单发射装置。     

MEDICI程序简介及其在电离辐照效应研究中的应用

简要介绍了二维半导体器件模拟软件MEDICI的基本特点和使用方法;应用MEDICI程序对MOSFET的总剂量效应、PN结的剂量率效应进行了仿真模拟,建立了电离辐照效应的物理模型,并将模拟结果与实验数据进行了比较.