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MATLAB GUI與中學物理勻變速直線運動可視化教學的應用

作者：趙佳

來源：《世界家苑·學術(shù)》2017年第07期

摘要：勻變速直線運動這一章是高中生初步接觸利用圖像反映物理規(guī)律、分析物理問題的重要學習方法，在一定程度上對于學生來說比較抽象、難以理解，關鍵在于普通的教學軟件不能提供給學生一個具體的可視化的動態(tài)圖形，MATLAB具有強大的計算、圖形處理、數(shù)據(jù)可視化的功能，可以將函數(shù)、實例化為具體的運動圖像，提高教學效率，輔助教學改革。

關鍵詞：勻變速直線運動；可視化教學；MATLAB GUI

一、MATLAB GUI介紹

MATLAB可視化的界面設計一般有兩種方法，編輯M腳本和guide來建立GUI界面。簡潔、明了是GUI界面的特點。M文件給回調(diào)函數(shù)提供參考框架，guide將界面保存在fig資源文件中。

進入GUI編輯窗口，包括工具欄、對象和布局區(qū)三部分。根據(jù)所要編輯的函數(shù)圖像在布

局區(qū)添加工具和對象。左邊的側(cè)邊欄是界面的快捷按鈕，按住鼠標即可拖入右側(cè)框內(nèi)，雙擊后可以可以看到左側(cè)出現(xiàn)屬性查看器如圖1.1所示。利用屬性查看器查看對象的屬性值以及對其進行進行修改，例如滑塊范圍、字體大小、顏色、名稱等。

二、GUI與勻變速直線運動

勻變速直線運動在物理教學中具有基礎性的作用，為平拋、類平拋鑒定良好的基礎，同時提高學生根據(jù)規(guī)律推倒的能力，利用圖像解決實際問題的能力。勻變速直線運動中反映出速度與時間、位移與時間、速度與位移、自由落體等運動中各個量之間的關系，因此圖像更能體現(xiàn)出數(shù)與形的結(jié)合。MATLAB GUI強大的圖像功能為我們提供了一個良好的平臺，將函數(shù)、實例化為具體的運動圖像，并且可以隨機改變參數(shù)以便觀察不同的變量發(fā)生變化時物體運動的改變，為我們實驗探究提供了理想化的空間。

GUI界面的布局分布完成后，在回調(diào)函數(shù)中編輯相關代碼。代碼編寫中不僅要設計坐標軸的取值范圍、箭頭的大小和方向，還要把運動函數(shù)關系式編寫完整。基于MATLAB GUI下的勻變速直線運動的部分代碼以axesl為例設計如下：

函數(shù)編輯完成保存即可運行。運行后如圖2.1所示，可以隨意調(diào)節(jié)參數(shù)，運動的線條可以形象生動的展現(xiàn)出各個變量之間的聯(lián)系，以及某個時刻對應的瞬時速度、位移和路程，同時觀

總結(jié)

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