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* 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？ 计算物理 计算机辅助物理 仿真模拟 课程 教学 方法 什么是计算物理？ 为什么要学计算物理？ 如何学习计算物理？ ? 2008. 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。 ? 2008. All rights reserved. 例1：两个液滴的下落碰撞 例2：溃坝时的水流冲击 ? 2008. All rights reserved. 例1：两个水滴下落碰撞 ? 2008. 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。 ? 2008 . All rights reserved. 模拟仿真 理论分析 科学实验 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？ PHET、 easy java simulation、 虚拟示波器 Microsoft Math、 webtop 其它 仿真物理实验室 物理平台 Mathcad、 Mathematica、 几何画板 Matlab 数学工具 举例 分类 工具、网站