張玲++李隆++梁良++郝勁波++昝會萍

摘要：針對大學物理中經(jīng)典模型過程、解析解的抽象、難以理解，利用MATLAB將其進行數(shù)值模擬以及可視化展示，本文以電偶極子、牛頓環(huán)為例，完成了電偶極子遠點的電勢和電場強度分布圖以及牛頓環(huán)條紋的動畫演示，使其結果一目了然，為大學物理課堂提供更生動的素材。

關鍵詞：電偶極子；電勢；電場強度；MATLAB；可視化

中圖分類號：O411.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0083-03

物理學是一門嚴格的、精密的基礎學科，涵蓋了從微觀到宇觀的整個自然界的經(jīng)典物理模型。要求學習者具有較強的抽象思維能力，相對來說這是一門比較難學的課程[1]。但它的基本概念、基本理論與實驗方法向其他學科的滲透，總是能促成該學科或技術領域發(fā)生革命性變化或里程碑式的進步；因此，物理是學好各自然科學和工程技術科學的基礎，傳統(tǒng)的物理課堂要對理想物理模型進行嚴格的分析、建立精確的數(shù)學模型并求出精確的解析解，學生普遍反映內容理論性太強，概念抽象，計算過程復雜，得到的結果難以理解。抽象的模型、縝密的分析，嚴格的建模、計算，一個解析的字母表達式結果確實很難吸引學生的學習興趣。MATLAB代表了當今世界科學計算軟件的最先進水平[2]，它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，已經(jīng)在很多專業(yè)學科有廣泛的應用。利用MATLAB將物理模型的最終解通過數(shù)值模擬做可視化展示，可以讓學生看到更直觀、明晰區(qū)域分布，大大提高學生的學習興趣，是傳統(tǒng)學科與先進計算技術的完美結合。本文選取等量異號電偶極子電勢、場強分布的空間分布和光的牛頓環(huán)的動畫模擬。

1 電偶極子

1.1 基本題設