摘 要本文首先对大学物理实验的现状进行了介绍，说明了大学物理实验可视化的意义，提倡在大学中实现物理实验的可视化，并介绍了可用于物理实验仿真的软件MATLAB及其使用。随后我们用MATLAB GUI实现双缝干涉实验的可视化并进行了调试。数据处理的可视化是MATLAB GUI的另一个优点，我们设计了一个GUI用以计算刚体转动惯量实验的数据，应用这个GUI,我们可以快速计算出角加速度、力矩，并通过图表快速拟合直线计算出转动惯量和系统的内阻力矩。最后，我们对这项研究的优缺点进行了分析并展望了后面的工作。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 《大学物理实验》课程开设的现状 1
1.2 实验可视化的目的与意义 2
1.3 本文的主要安排 3
第二章 MATLAB的基础功能 4
2.1 MATLAB的基本使用方法 5
第三章 用MATLAB GUI实现双缝干涉实验的可视化 8
3.1 双缝干涉的实验原理 8
3.2 双缝干涉实验的MATLAB GUI可视化设计 10
第四章 用MATLAB GUI处理刚体转动惯量实验数据 15
4.1 刚体转动的实验原理 15
4.2 转动惯量实验的MATLAB GUI数据处理 16
第五章 总结与展望 19
参考文献 20
致 谢 21
第一章 绪 论
1.1 《大学物理实验》课程开设的现状
物理学是一门基于实验的基础科学。大学物理实验是一门理工科学生的基础必修课程，它在培养大学生掌握物理学基本实验技能和引导学生掌握科学实验方法中起着十分重要的作用。理工类学生需要通过完成力学、热学、光学、电磁学和近代物理实验等各类实验，巩固在物理课堂上学到的理论知识。
大学物理实验虽然只是一门基础必修课，但是其中“基础”的内涵也会随着科学技术的进步而变化。在大学物理实验课程中学生不仅需要学习基本的实验方法和操作技能，而且可以在实验的过程中，加深对物理的理解和感受。除此之外，学生还需要学习实验中的物理思想，提高用实验的方法探索问题的能力，并且教师也需要在实验中 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
培养学生思考问题的能力，提高学生的综合素质，以适应将来各种可能的发展需要，因此，大学物理实验也为增强学生动手能力，特别是为培养学生思考问题的能力创造了一个高效的平台
。
在大学学习期间理工科学生会完成大量的物理实验，去学习或证明物理原理。但是大多数实验仪器笨重难以移动，只能在实验室中完成，很难搬到课堂，且实验仪器的参数固定，难以改变。大学物理实验过程中会产生许多的数据，但是一般计算都比较复杂，手工绘图也费时费力。当学生完成实验获得数据后，如果要总结出相关结论还需要进行很多的后期工作。对于教师而言，许多实验最终数据会根据初始状态的差异变化，实验完成后检查数据也有很大的难度，并不能马上得到结论。
在现实的实验过程中，学生们操作物理实验仪器的能力也比较低，许多时候不敢进行操作，从而导致实验教学的效率降低了
。并且在实验课程的教学中，教师在示范操作时，由于实验人数众多，无法照顾到每个学生，也无法保证每个学生都能够对仪器各方面的操作和特性有足够的理解。最终会导致学生在实验过程中存在许多困惑和不解，也可能造成实验的失败，从而使物理实验课程的实践效果弱化了很多。传统的实验教学模式虽然有利于教师在课堂上的主导作用，但是也使得课堂内容变得空洞无味，并且缺少师生互动的机会，使学生一直都在被动的接受，没有体现学生的主体地位
。现在，大部分的院校在实验教学的过程中还是有着许多不足之处。因为实验仪器、场地和时间等许多条件的制约，在实验的课堂上并不能进行完整的实验教学，所以不能完全达到教师对实验教学的期望
。
因此，大学物理实验课程也需要跟随现代科学技术的发展，如果把先进的现代科学技术充分运用到实验教学中，可以更好地提高学生们掌握现代科学技术和完成物理实验的能力
。而实现大学物理实验的可视化就是这其中非常重要的一部分。
同时，随着科学技术的发展，教师也需要培养学生利用现代科学技术的能力，从而改变目前实验教学手段相对落后于现代教学技术的现状
。本课题的目标即基于MATLAB实现部分大学物理实验的可视化，以及处理一些实验数据，可以帮助学生快速的完成实验。
1.2 实验可视化的目的与意义
物理实验应用教学可视化之后可以以动态同步的形式展现出繁杂的实验操作以及其细节，以期改变传统实验教学索然无味的现状，同时也让物理实验课程更加生动，更加丰富多彩，最终学生能在物理实验中学有所思、学有所得，从而充分引发学生对物理实验的学习兴趣，提高学生学习物理的积极性[1]。此外，教学可视化在教学互动中更能很轻易地改变实验条件和实验“仪器”的参数，甚至能模拟一些常规实验室无法达到的极端环境，让学生安全地细致地观察到物理实验的本质，从而将自己的思想转化为对传统实验设备的改进与创新，积极引导培养学生的创造力
。
MATLAB是一款实现可视化的软件，如果将其应用到大学物理实验教学中，就会是一种改善大学物理实验教学困境的十分有效的方法。除此之外，MATLAB还有着动态地展示实验状况和快速地处理实验数据的功能。同时，MATLAB还包含了大量的常用的并且功能完善的函数库，很多复杂的运算可以直接通过直接调用数据库实现，这大大减小了开发成本。在实验结束后可以通过MATLAB的可视化观察动态实验结果，并且应用表格、图片等方式快速地检测学生数据的是否正确。所以将MATLAB应用到大学物理实验中，不仅可以提高物理实验的教学效果，简便物理实验数据处理过程，改善了实验教学的现状，还可以激发学生对物理实验的学习兴趣，更好地培养学生的创新能力和应用能力[2]。
1.3 本文的主要安排
本文的目标是介绍使用MATLAB 的GUI设计功能实现大学物理实验的可视化，以及使物理实验的数据处理更加简便。以下是该论文的具体安排：
第一章介绍本课题研究的现状和意义，第二章介绍MATLAB的基础功能及其使用说明，第三章介绍应用MATLAB GUI设计出双缝干涉实验的可视化，第四章介绍使用MATLAB GUI处理刚体转动惯量实验数据。

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