摘要：随着电子信息技术的日益进步，计算机的计算能力也得到了迅猛的提高， 并且随着制造成本的下降，计算机在生产生活中日益普及。在科学研究方面，计 算模拟以成为继实验和理论研究之后的第三种研究手段，使用计算机计算解决科 研问题逐渐成为科研工作者必须掌握的一项能力。用计算机解决科研问题不仅在 计算上很大程度的减轻了科研工作者的工作量，还能够模拟出现实中较难实现的 情景供给科研工作者研究。同样计算模拟在教学中应用也逐渐受到广大教育工作 者的重视，利用计算机来辅助教学成为新的发展趋势。本文以 Matla 为例，主要 介绍 MATLAB 的介绍及其发展历史；MATLAB 的优点；并以分子扩散为例演示MATLAB 在大学物理教学中的应用。71455

毕业论文关键词：大学物理；MATLAB；仿真实验

Abstract： Due to the great enhancement of computing power, computation is emerged as a new research method besides experimental and theoretical methods. Utilizing computers to solve scientific problems can not only reduce the burden of experimental researchers, but also be able to do simulations which the experiments may not be easily carried out. In the teaching of physics, the widely use of computer-assisted teaching has been becoming a new trend. In this paper, we take Matlab as an example, and give a brief introduction to MATLAB. Afterwards, we use Matlab to simulate molecular diffusion by using random walk method in order to demonstrate that MATLAB is a versatile tool in physics teaching.

Keywords：College Physics；MATLAB；Simulation

目录

1 绪论 4

1.1 MATLAB的介绍 4

1.2 优势特点 5

1.3 MATLAB在大学物理中的应用 7

2 Matlab在热学中的应用实例-气体扩散 10

2.1 气体扩散的介绍 10

2.2 通过随机行走模拟分子扩散 12

总结 17

参考文献 18

致谢 19

附件A Matlab代码 20

1 绪论

1.1 MATLAB的介绍

1.1.1 什么是MATLAB

MATLAB，由 matrix 和 laboratory 两个词组成，最早是美国新墨西哥大学计 算机科学系主任 Clevel Moler 为了减轻学生的编程负担而使用 FORTRAN 编写 的。1984 年被美国 MathWorks 推向市场后，由于其简单的编程环境和强大的处 理能力成为国际控制界的标准计算软件。它主要包括 MATLAB 和 Simulink 这两 个部分[1]。

MATLAB 具有广泛的应用范围，包括：数值分析、数值和符号计算、工程 与科学绘图、控制系统的升级与仿真、数字图像处理、数字信号处理、通讯系统 设计与仿真及财务与金融工程。而在遇到某些特定类型的问题时，它所附加的工 具箱能够通过扩展 MATLAB 环境来解决这些问题。如控制系统工具箱，它提供 了充足的函数和工具给线性时不变系统的建模和分析，同时支持连续和离散系 统，也能处理 SISO 和 MIMO 系统。此外，用户可以再同一个数组中同时计算、 分析多个 LTI 模型[1]。论文网

1.1.2 MATLAB的发展

MATLAB 自 1984 年被 MathWorks 推广使用以来，到现在已经经历了前前后 后四十一个版本变迁。从 1984 年的“MATLAB 0.1”到 2015 年 3 月 6 日的 “MATLAB 8.5”，这款编程语言的运用变得越来越简便，功能也越来越广泛。 以下列举出几项 MATLAB 发展历程中的改变[1]：