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matlab课程设计

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东北石油大学课程设计2011年3 月9日大庆石油学院课程设计任务书课程 计算物理和MATLAB 课程设计题目 氢原子电子云模拟专业 应用物理 姓名 王胜男 学号 070901340103 主要内容：研究氢原子S 态的波函数φS =φS （r ）只是半径r 的函数，与θ和φ无关，而氢原子中电子沿半径的分布密度 （即电子在半径处单位厚度球壳内）出现的几率D=4πr 2φS 2，习惯上把这种分布形象称作电子云。

基本要求：1、氢原子基态即1S 态（n=1,l=0,m=0）有：D=a e r ar 143221-； D max =1.1 ，r 0=0.25nm其中a 1=5.29×10-2nm 是D 的最大值D max 处的r 值。

r 0是D 收敛处的r 值,即D 的收敛点。

2、2s 态（n=2,l=0,m=0）有D=a e a r a r r 18252121-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-； D max =0.14，r 0=1.0nm 3、3S 态（n=3,l=0,m=0）有D=e a a a r r r r 1322211221827814-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛； D max =0.2,r 0=2.0nm依据上述3个分布函数进行氢原子电子云模拟。

4. 用绘图点的密度来描述的电子的概率分布密度，模拟了各种氢原子电子云的状态。

主要参考资料：[1] Steven E. Koonin, 秦克诚译. 计算物理学. 北京：高等教育出版社，1993.[2] 马文淦等. 计算物理学. 合肥：中国科学技术大学出版社，1992.[3] 韩旭里等. 数值分析与实验. 北京：科学出版社.2006.完成期限指导教师专业负责人2011 年 3 月 9 日目录第1章概述 (1)第2章MATLAB知识简介 (2)2.1 MATLAB简介 (2)2.2基本组成 (2)2.3 MATLAB语言特点 (2)第3章仿真实验及结果统计 (6)3.1 氢原子基态电子云模拟 (6)3.2氢原子2S态电子云模拟 (7)3.3 氢原子3S态电子云模拟 (8)第4章总结 (10)第5章参考文献 (11)附录 (12)附录1 (12)附录2 (13)附录3 (14)第一章概述计算物理学是随着计算机技术的飞跃进步而不断发展的一门学科，在借助各种数值计算方法的基础上，结合了实验物理和理论物理学的成果，开拓了人类认识自然界的新方法。

传统的观念认为，理论是理论物理学家的事，而实验是实验物理学家的事，两者之间不见得有必然的联系，但现代的计算机实验已经在理论和实验之间建立了很好的桥梁。

一个理论是否正确可以通过计算机模拟并于实验结果进行定量的比较加以验证，而实验中的物理过程也可通过模拟加以理解。

当今，计算物理学在自然科学研究中的巨大威力的发挥使得人们不再单纯地认为它仅是理论物理学家的一个辅助工具，更广泛意义上，实验物理学、理论物理学和计算物理学已经步入一个三强鼎立的“三国时代”，它们以不同的研究方式来逼近自然规律。

计算机数值模拟可以作为探索自然规律的一个很好的工具，其理由是，纯理论不能完全描述自然可能产生的复杂现象，很多现象不是那么容易地通过理论方程加以预见。

说明这个观点的一个最好的例子是，20 世纪50 年代初，统计物理学中的一个热点问题是，一个仅有强短程排斥力而无任何相互吸引力的球形粒子体系能否形成晶体。

计算机模拟确认了这种体系有一阶凝固相变，但在当时人们难于置信，在1957 年一次由15 名杰出科学家参加的讨论会上，对于形成晶体的可能性，有一半人投票表示不相信。

其后的研究工作表明，强排斥力的确决定了简单液体的结构性质，而吸引力只具有次要的作用。

另外一个著名的例子是粒子穿过固体时的通道效应就是通过计算机模拟而偶然发现的，当时，在进行模拟入射到晶体中的离子时，一次突然计算似乎陷入了循环无终止地持续了下去，消耗了研究人员的大量计算费用。

之后，在仔细研究了过程后，发现此时离子运动方向恰与晶面几乎一致，离子可以在晶面形成的壁之间反复进行小角碰撞，只消耗很少的能量。

第二章 MATLAB知识简介2.1 MATLAB简介MATLAB是MATrix LABoratory的缩写，是美国Mathworks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件作为工具软件，它有强大的矩阵计算能力和良好的图形可视化功能，为用户提供了非常直观和简洁的程序开发环境，因此被称为第四代计算机语言，并在控制领域得到了广泛的应用。

2.2 基本组成它主要由以下五个部分组成：MATLAB语言。

MATLAB语言是以矩阵和向量为基本数据单位，包括控制流程语句、函数、数据结构，输入输出及面向对象等特点的高级语言。

它既适用编写小程序（如数据文件进行处理的程序），也适用于开发复杂的大型程序。

MATLAB的工作环境。

包括变量查看器、程序编辑器，以及MATLAB附带的大量的M文件句柄图形。

这是MATLAB的图形系统。

它既包括对二维和三维数据可视化、图形处理动画制作等高层次的绘图命令，也包括可以完整修改图形局部及编制完整图形界面的、低层次的绘图命令。

MATLAB数学函数库。

MATLAB的数学函数库极其庞大，既包括最基本的SUN、COS函数，也包括如求矩阵特征值和特征向量，矩阵求逆，bisse1函数，Fourie 变换等复杂算法。

MATLAB API（Application Program Interface）。

能在ATLAB里读写MAT 文件。

2.3 MATLAB语言特点2.3.1 MATLAB的工作空间工作空间是MATLAB用于存储各种变量和结果的内存空间。

在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。

它由4部分组成:标题栏、菜单栏、工具栏和命令窗口2.3.2菜单命令(1)File菜单项：File菜单项实现有关文件的操作。

(2)Edit菜单项：Edit菜单项用于命令窗口的编辑操作。

(3)View菜单项：View菜单项用于设置MATLAB集成环境的显示方式。

(4) Web菜单项：Web菜单项用于设置MATLAB的Web操作。

(5) Window菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，只包含一个子菜单Close all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括M-file、Figure、Model和GUI窗口。

(6) Help菜单项：Help菜单项用于提供帮助信息。

2.3.3常用的操作1、MATLAB的变量MATLAB的一个特点是在应用之前变量的维数是不必确定的。

变量一旦被采用，便会自动产生。

在退出系统之前，这些变量将保留在存储器中。

2、通过输入who可查看所有存放在存储器中的变量清单，输入clear可清除所有存放在存储器中的非永久性变量。

也可通过输入clear 变量的方法清除特性的变量。

3、以%开始的程序行凡是在MATLAB中以%开始的行，都是注释和说明。

4、应用分号操作符分号的作用一是指取消打印，但是命令仍在执行，而结果不显示。

其二的作用是指示一行的结束。

5、应用冒号操作符该操作符用来建立向量，赋予矩阵下标和规定叠代。

如，j：k表示[j j+1 …k],A(:,j)表示矩阵A的第j列，A(i , :)表示矩阵A的第i行。

6、输入超过一行的长语句一个语句通常以回车结束。

如果输入太长，超出了一行，则应按如下输入：x=1.23+2.34+3.456+4.56+5.65+6.78+…(或三点以上)+7.86+9.25+5.527、在一行能输入数个语句在一行能输入数个语句，可以用逗号或分号隔开。

如下示：plot(x,y,’o’)，text(1,20,’system1’)，text(1,15,’system2’)plot(x,y,’o’)；text(1,20,’system1’)；text(1,15,’system2’)2.3.4 MATLAB编辑/调试器对于编写小程序可以直接在命令窗口内进行，对于编写大型或复杂程序应采用M文件编程方法。

对M文件编辑的编辑器，会以不同颜色表示不同内容，分成五种：命令、关键词、不完整字符串、完整字符串和其他文本，有利于发现错误，提高编辑效率。

几点说明：（1）在编辑M文件时可以直接转到指定行(edit/go to line)（2）可以直接计算M文件中的表达式值（view/evaluate selection)（3）可根据MATLAB的句法自动缩排，增加可读性（view/auto indent selection)（4）可按要求设置自动缩排的格式（view/option）2.3.5 MATLAB数据存储和调用1、菜单方法（File/save [load] workspace as）2、命令方法(1)直接在工作窗口输入save [load](2)save [load] + 文件名＋变量名+格式如：save sysave sy x y z save sy x-ascii2.3.6设置搜索路径当用户在MATLAB命令窗口输入一条命令后，MATLAB按照一定次序寻找相关的文件。

基本的搜索过程是：(1) 检查该命令是不是一个变量。

(2) 检查该命令是不是一个内部函数。

(3) 检查该命令是否当前目录下的M文件。

(4) 检查该命令是否MATLAB搜索路径中其他目录下的M文件。

用户可以将自己的工作目录列入MATLAB搜索路径，从而将用户目录纳入MATLAB系统统一管理。

设置搜索路径的方法有：(1) 用path命令设置搜索路径。

例如，将用户目录c:\mydir加到搜索路径下，可在命令窗口输入命令：path(path,’c:\mydir’)(2) 用对话框设置搜索路径在MATLAB的File菜单中选Set Path命令或在命令窗口执行pathtool命令，将出现搜索路径设置对话框。

通过Add Folder或Add with Subfolder命令按钮将指定路径添加到搜索路径列表中。

在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路径。

第三章 仿真实验及结果统计3.1 氢原子基态电子云模拟研究氢原子S 态的波函数φS =φS （r ）只是半径r 的函数，与θ和φ无关，而氢原子中电子沿半径的分布密度 （即电子在半径处单位厚度球壳内）出现的几率D=4πr 2φS 2，习惯上把这种分布形象称作电子云。

由量子力学知识知道，氢原子中电子的径向几率密度为： D=a e r ar 143221式中：r ——径向距离1a ——常数(玻尔理论中n=1的圆轨道半径)D —距原子核距离为r 处的几率密度函数。

D max =1.1 ，r 0=0.25nm其中a 1=5.29×10-2nm 是D 的最大值D max 处的r 值。

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matlab校正课程设计

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matlab校正课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解Matlab在校正技术中的应用，掌握基本的图像校正原理和方法；2. 学生能运用Matlab软件进行图像的几何变换、灰度变换等校正操作；3. 学生了解图像校正技术在现实生活中的应用，如摄影、遥感图像处理等。

技能目标：1. 学生能熟练使用Matlab软件进行图像校正操作，包括读取、显示、保存图像等基本操作；2. 学生能运用所学知识解决实际问题，如对图像进行畸变校正、对比度增强等；3. 学生具备分析图像校正结果的能力，能够根据需求调整校正参数以获得满意的效果。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习Matlab校正课程，培养对图像处理技术的兴趣，提高学习的积极性和主动性；2. 学生在学习过程中，养成合作、探究的学习习惯，培养团队协作能力；3. 学生能够认识到图像校正技术在实际应用中的重要性，激发他们将所学知识应用于实际问题的热情。

课程性质：本课程为选修课，适用于高年级学生，要求学生具备一定的Matlab编程基础和图像处理知识。

学生特点：学生具备一定的编程能力和图像处理知识，对Matlab校正技术有一定了解，但实践经验不足。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重实践操作，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

通过案例教学，使学生能够将所学知识应用于实际问题。

同时，注重培养学生的团队协作能力和创新精神。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容1. 图像校正原理- 图像几何变换：旋转、缩放、翻转等；- 图像灰度变换：线性、对数、幂次等变换。

2. Matlab图像校正操作- 图像读取、显示和保存；- 几何变换函数：imrotate、imresize等；- 灰度变换函数：imadjust、histeq等。

3. 实践案例- 摄影图像畸变校正；- 遥感图像对比度增强；- 其他实际应用场景的校正处理。

4. 教学大纲安排- 第1周：图像校正原理介绍，学习图像几何变换和灰度变换；- 第2周：Matlab图像校正操作学习，掌握相关函数的使用；- 第3周：实践案例1，学生分组进行摄影图像畸变校正；- 第4周：实践案例2，学生分组进行遥感图像对比度增强；- 第5周：课程总结与展示，学生分享学习成果。

matlb课程设计作业

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matlb课程设计作业一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握MATLAB基本语法、编程技巧以及应用方法，培养学生解决实际问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）理解MATLAB的基本概念，如变量、数据类型、运算符等。

（2）掌握MATLAB编程的基本语法，如矩阵操作、函数定义与调用、循环结构、条件语句等。

（3）熟悉MATLAB与其他软件（如Mathematica、Python等）的接口转换。

（4）了解MATLAB在工程领域中的应用，如信号处理、控制系统、图像处理等。

2.技能目标：（1）能够运用MATLAB进行简单的数学计算、数据分析及图形绘制。

（2）具备编写MATLAB脚本文件和函数文件的能力。

（3）学会使用MATLAB解决实际问题，如编写程序实现线性方程组求解、最优化问题求解等。

（4）掌握MATLAB在实验数据处理、仿真实验等方面的应用。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学探究的兴趣，提高其创新意识。

（2）培养学生团队协作、沟通交流的能力。

（3）培养学生具备良好的编程习惯和职业道德。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.MATLAB基本概念：变量、数据类型、运算符等。

2.MATLAB编程语法：矩阵操作、函数定义与调用、循环结构、条件语句等。

3.MATLAB高级应用：数组运算、图像处理、控制系统、信号处理等。

4.MATLAB与其他软件的接口转换。

5.实践项目：利用MATLAB解决实际问题，如线性方程组求解、最优化问题求解等。

三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法相结合，以提高学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：用于讲解MATLAB基本概念、语法和应用。

2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生掌握MATLAB在各个领域的应用。

3.实验法：让学生亲自动手实践，培养其运用MATLAB解决实际问题的能力。

四、教学资源1.教材：选用《MATLAB教程》作为主要教材，辅助以相关参考书籍。

matlab课程设计完整版

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matlab课程设计完整版一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握MATLAB的基本语法和操作，能够利用MATLAB进行简单的数学计算和数据分析。

具体来说，知识目标包括：了解MATLAB的历史和发展，掌握MATLAB的基本语法和数据类型，熟悉MATLAB的工作环境。

技能目标包括：能够使用MATLAB进行矩阵运算，编写简单的MATLAB脚本程序，进行数学计算和数据分析。

情感态度价值观目标包括：培养学生对科学计算软件的兴趣，增强学生的动手能力和团队协作能力。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括MATLAB的基本语法和操作。

首先，介绍MATLAB的历史和发展，使学生对MATLAB有一个整体的认识。

然后，讲解MATLAB的基本语法和数据类型，如矩阵的创建和操作，数据的输入和输出等。

接着，介绍MATLAB的工作环境，包括命令窗口、变量浏览器和脚本文件等。

最后，通过实例演示和练习，使学生能够熟练使用MATLAB进行简单的数学计算和数据分析。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标，将采用讲授法、实践法和讨论法等多种教学方法。

首先，通过讲授法向学生介绍MATLAB的基本概念和语法。

然后，通过实践法，让学生动手操作MATLAB软件，进行实际的数学计算和数据分析。

在实践过程中，引导学生进行讨论，分享自己的心得和经验，互相学习和进步。

最后，通过讨论法，对学生的学习情况进行总结和评价，及时调整教学策略。

四、教学资源为了保证本节课的教学质量，将准备教材、多媒体资料和实验设备等多种教学资源。

教材是学生学习的基础，多媒体资料可以丰富教学手段，实验设备则是学生进行实践操作的重要工具。

此外，还将利用网络资源，如在线教程和讨论区，为学生提供更多的学习资料和实践机会。

五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化的评价方式，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。

评估方式包括平时表现、作业和考试等。

平时表现主要考察学生的课堂参与度和团队合作能力，通过观察和记录学生在课堂上的表现来进行评估。

matlab的教学课程设计

matlab的教学课程设计

matlab 的教学课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握MATLAB的基础知识，包括数据类型、矩阵运算、程序流程控制等；2. 学会使用MATLAB进行数据可视化、图像处理、数值计算等操作；3. 了解MATLAB在工程领域的应用，并能结合所学专业进行简单的数据分析。

技能目标：1. 能够熟练运用MATLAB编写程序，解决实际问题；2. 学会使用MATLAB进行数据导入、导出，以及与Excel、Word等软件的数据交互；3. 培养学生运用MATLAB进行科学计算和工程问题求解的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对MATLAB编程的兴趣和热情，激发学生主动探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，提高学生的团队协作能力；3. 引导学生认识到MATLAB在现代工程技术中的重要性，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在培养学生的编程能力和实际应用能力。

学生特点：学生具备一定的数学基础和编程兴趣，但对MATLAB编程可能较为陌生。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，以案例教学为主，培养学生的实际操作能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生提问、讨论，提高学生的参与度和积极性。

通过课程学习，使学生能够独立完成MATLAB程序编写，解决实际问题。

二、教学内容1. MATLAB基础知识：数据类型、矩阵运算、程序流程控制等；教材章节：第一章 MATLAB概述，第二章 MATLAB基础知识。

2. 数据可视化与图像处理：绘图函数、图像处理基本操作等；教材章节：第三章 数据可视化，第四章 图像处理。

3. 数值计算：线性方程组求解、数值积分、插值等；教材章节：第五章 数值计算。

4. MATLAB在实际工程中的应用：结合所学专业，进行数据分析与处理；教材章节：第六章 MATLAB在工程中的应用。

5. MATLAB与其他软件的数据交互：数据导入、导出，与Excel、Word等软件的数据交互；教材章节：第七章 MATLAB与其他软件的数据交互。