中学物理仿真模拟实验.docx
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中学物理仿真模拟实验.docx
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中学物理仿真模拟实验
中学物理仿真模拟实验
中央电大毕业设计
毕 业 论 文
专业:
计算机基础与应用
年级:
2004年春计算机本科
学号:
041060219
姓名:
倪亚非
指导老师:
李征
2005年12月28日
式中各速度均为代数值,各V值的正负号决定于速度的方向与所选取的坐标轴方向是否一致,这一点要特别注意。
牛顿曾提出“弹性恢复系数”概念。
其定义为碰撞后的相对速度与碰撞前的相对速度的比值。
一般称为恢复系数,用e表示,即:
e=
当e=1时为完全弹性碰撞,e=0时为完全非弹性碰撞,一般0 气轨滑块上的碰撞弹簧是钢制的,e值在0.95-0.98,它虽然接近1,但是其差异也是明显的,因此在气轨上不能实现完全弹性碰撞 (1).非完全弹性碰撞取大小二滑块(M1>M2),将滑块2置于A,B光电门之间,使V20=0推动滑块1以速度V10去撞滑块2,碰撞后速度分别为V1,V2,则 M1V10=M1V1+M2V2 碰撞前后动能的变化为: 实际实验时,由于滑块运动受到一定的阻力,又由于导轨具有少许的弯曲,在A门测出的速度V1A,在B门测出的速度V2B和V1B,都和碰撞前后瞬间相应的速度有些差异,减少差异的方法之一,是尽可能缩短碰撞点到测速光电门间的距离。 办法之二是进行速度修正,因为滑块在“调平”气轨上运动时仍然有加速度。 可参照图2测出3个加速度,对相应的速度进行修正图中滑块 位置为碰撞前瞬间的位置,CD为此时二滑块挡光片中点的位置,AB为实验时光电门的正常位置。 1。 AC间距离为S10,将B门移至C,测出滑块1在AC间的加速度a10。 则 V10= (V1A是在A门的速度) 2。 CB间距离为S1,将光电门置于C,B处,测出滑块1在CB间的加速度a1,则 V1= (V1B是在B门的速度)3。 DB间距离为S2,将光电门置DB时,测出滑块2在DB间的加速度则: V2= (V2B是在B门的速度) (2)。 完全非弹性碰撞此时e=0,将滑块2置于光电门AB间,而且V20=0,滑块1以速度V10撞向滑块2,碰撞后二滑块粘在一起以同一速度V2运动。 碰撞前后的动量关系为 M1V10=(M1+M2)V2动能变化为 核心算法 在实验中,滑块的质量和挡片的长度是可以自行设置的,为了和实际相符,滑块1的速度也是可以设置的,即V10或V1A是可以设置的。 也就是说在实验开始时M1,M2,V1A 是以知的。 V1A使用Scrollbar控件来控制,V1A=Scroll1.value.那么,如何描述V1B(V1),V2B(V2)? 由实验原理可知: 1.当M1=M2时,即: M1V1A=M2V2B V2B=V1A 2.当M1≠M2时,有: M1V10=M1V1+M2V2(其中V1A,M1,M2已知) 设M1/M2=XV2B/V1A=Y 由最小二乘法求出: Y=a+bX 中 a,b的值 即当M1,M2,V1A给定后,就可求出V2B,V1B, V2B=V1A(a+bM1/M2) 将上式代入碰撞方程就可求出V1B=V1A(1-b-aM2/M1) 也就是说知道了a,b后,就可知道V1B,V2B 求a,b(由实验得以下数据,即可求出a,b) 滑块1质量(g) 滑块2质量(g) V1A(CM/S) V1B(CM/S) V2B(CM/S) M1 M1+1 17.16 2.17 14.14 M1 M1+2 13.59 3.02 10.44 M1 M1+3 14.03 4.01 9.72 M1 M1+4 12.01 4.33 7.60 M1+1 M1+2 13.11 1.11 11.73 M1+1 M1+3 12.96 2.15 10.57 M1+1 M1+4 11.80 2.70 8.87 M1+2 M1+3 13.24 0.83 12.08 M1+2 M1+4 17.94 2.59 14.86 M1+1 M2 11.74 1.53 12.67 M1+2 M2 10.56 2.53 12.51 M1+3 M2 10.97 3.30 13.74 M1+4 M2 11.22 3.95 14.73 M1+2 M2+1 13.47 1.49 14.49 M1+3 M2+1 12.34 2.32 14.26 M1+4 M2+1 12.75 3.16 15.55 M1+3 M2+2 14.04 1.52 15.00 M1+4 M2+2 11.99 2.11 13.65 配重=50.07gM1=183.86gM2=183.40g1表示1个配重 设M1/M2=X,V2B/V1A=Y则: X Y X*X XY 0.7875 0.8240 0.62015625 0.6489 0.6484 0.7682 0.42042256 0.49810088 0.5511 0.6928 0.30371121 0.38180208 0.4792 0.6328 0.22963264 0.30323776 0.8250 0.8947 0.680625 0.7381275 0.7012 0.8156 0.49168144 0.57189872 0.6097 0.7517 0.37173409 0.45831149 0.8513 0.9124 0.72471169 0.77672612 0.7402 0.8283 0.54789604 0.61310766 1.2755 1.0792 1.62690025 1.3765196 1.5486 1.1846 2.39985225 1.8343531 1.8215 1.2525 3.31786225 2.2814 2.0945 1.3128 4.38693025 2.7497 1.2164 1.0757 1.47962896 1.30848148 1.4309 1.1556 2.04747481 1.65354804 1.6454 1.2196 2.70734116 2.00672984 1.1782 1.0684 1.38815524 1.25878888 1.3548 1.1384 1.83548304 1.54230432 Σ 18.9718 17.6093 25.57819289 21.00203747 有最小二乘法可知: 拟合直线Y=a+bX的a,b可由以下公式求出 a=ΣYi/n–bΣXi/n b= 由以上公式和数据可求出: a=0.517202515 b=0.437473235 即: Y=0.517202515+0.437473235X 到次,由实验以及最小二乘法求出了a,b。 在实验开始时,M1,M2,V1A已知,那么从以上公式就可以很容易得到其他的量。 代码 Form1: (进入窗体) PrivateSubCommand1_Click() UnloadMe Form2.Show EndSub PrivateSubForm_Load() Form1.Caption=": : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 欢迎使用中学物理仿真模拟实验: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : " Timer1.Interval=500 EndSub PrivateSubTimer1_Timer()‘运动字体由Timer1触发 s=Form1.Caption b=Len(s) Form1.Caption=Right(s,b-1)+Left(s,1) EndSub 此窗体中加了段会来回运动的字体,在标题栏里。 Form2: (主界面) OptionExplicit PublicflageAsBoolean Publicdirection1AsBoolean,direction2AsBoolean PublicvAsInteger,ddAsBoolean PrivateSubCommand1_Click() DimiAsInteger,jAsInteger,tAsInteger IfForm8.Text1.Text=""OrForm8.Text2.Text=""Then‘判断滑块质量输入数据 t=MsgBox("请先设置滑块1的属性! ",16,"操作步骤错误")的正确性 Beep GoTohui: EndIf IfForm9.Text1.Text=""OrForm9.Text2.Text=""Then t=MsgBox("请先设置滑块2的属性! ",16,"操作步骤错误") Beep GoTohui: EndIf Timer1.Interval=50‘设置触发时间间隔 hui: EndSub PrivateSubCommand2_Click()‘实验器具位置初始化 Image9.Visible=True Image6.Left=960 Image9.Left=4800 Timer1.Interval=0 Form13.Text1.Text="" Form13.Text2.Text="" Form13.Text3.Text="" EndSub PrivateSubCommand3_Click()‘使用Slider控件来设置V1A Slider1.Visible=True Command3.Visible=False Slider1.Left=8520 Slider1.Top=960 EndSub PrivateSubdata_Click()‘数据处理窗口显示 Form5.Show EndSub PrivateSubexit_Click()‘退出实验 End EndSub PrivateSubLabel2_Click()‘滑块属性1设置窗口显示 Form8.Show EndSub PrivateSubLabel3_Click()‘滑块属性2设置窗口显示 Form9.Show EndSub PrivateSubImage2_Click()‘光电门位置调整 Form2.Image9.Visible=False Ifdirection1=FalseThen Image2.Left=Image2.Left+2000 direction1=True Else Image2.Left=Image2.Left-2000 direction1=False EndIf EndSub PrivateSubImage3_Click()‘光电门位置调整 Ifdirection2=FalseThen Image3.Left=Image3.Left-2000 direction2=True Else Image3.Left=Image3.Left+2000 direction2=False EndIf Image9.Visible=False EndSub PrivateSubImage4_Click()‘计时器窗口显示 Form13.Show EndSub PrivateSubImage6_Click()‘滑块属性1设置窗口显示 Form8.Show EndSub PrivateSubImage7_Click()‘调平窗口显示 Form10.Show Form12.Show EndSub PrivateSubImage8_Click()‘水平窗口显示 Form12.Show EndSub PrivateSubImage9_Click()‘滑块属性2设置窗口显示 Form9.Show EndSub PrivateSubmudi_Click()‘实验目的窗口显示 Form3.Show EndSub PrivateSubstep_Click()‘实验步骤窗口显示 Form6.Show EndSub PrivateSubform2_load() flage=False EndSub PrivateSubTimer1_Timer() v=Slider1.Value DimvvAsSingle vv=v Ifflage=FalseThen‘判断是完全非弹性碰撞还是非完全弹性碰撞 IfVal(Form8.Text1.Text)=Val(Form9.Text1.Text)Then‘M1=M2时 IfImage6.Left<3600+(10-Val(Form8.Text2.Text))*120Then Image6.Left=Image6.Left+v EndIf IfImage9.Left<7560+(10-Val(Form9.Text2.Text))*120AndImage6.Left>3599+(10-Val(Form8.Text2.Text))*120Then Image9.Left=Image9.Left+v EndIf IfImage6.Left>3240AndForm13.Option1.Value=TrueThen Form13.Text1.Text=Val(Form8.Text2.Text)/vv EndIf IfImage9.Left>6120AndForm13.Option1.Value=TrueThen Form13.Text3.Text=Val(Form9.Text2.Text)/vv EndIf IfImage6.Left>3240AndForm13.Option2.Value=TrueThen Form13.Text1.Text=vv EndIf IfImage9.Left>6120AndForm13.Option2.Value=TrueThen Form13.Text3.Text=vv EndIf ElseIfVal(Form8.Text1.Text) IfImage6.Left<3600+(10-Val(Form8.Text2.Text))*120AndImage9.Left<4801Then Image6.Left=Image6.Left+vv dd=True EndIf IfImage6.Left>3540+(10-Val(Form8.Text2.Text))*120Then dd=False EndIf IfImage6.Left>960AndImage9.Left>4801Then Image6.Left=Image6.Left+vv*(1-0.437473235-0.517202515*Val(Form9.Text1.Text)/Val(Form8.Text1.Text)) EndIf IfImage9.Left<7560+(10-Val(Form9.Text2.Text))*120Anddd=FalseThen Image9.Left=Image9.Left+vv*(0.517202515+0.437473235*Val(Form8.Text1.Text)/Val(Form9.Text1.Text)) EndIf IfImage6.Left<3240AndForm13.Option1.Value=TrueThen Form13.Text1.Text=Val(Form8.Text2.Text)/vv EndIf IfImage9.Left>6120AndForm13.Option1.Value=TrueThen Form13.Text3.Text=Val(Form9.Text2.Text)/vv*(0.517202515+0.437473235*Val(Form8.Text1.Text)/Val(Form9.Text1.Text)) Form13.Text2.Text=Val(Form8.Text2.Text)/(vv*(1-0.437473235-0.517202515*Val(Form9.Text1.Text)/Val(Form8.Text1.Text))) EndIf IfImage6.Left<3240AndForm13.Option2.Value=TrueThen Form13.Text1.Text=vv EndIf IfImage9.Left>6120AndForm13.Option2.Value=TrueThen Form13.Text3.Text=vv*(0.517202515+0.437473235*Val(Form8.Text1.Text)/Val(Form9.Text1.Text)) Form13.Text2.Text=vv*(1-0.437473235-0.517202515*Val(Form9.Text1.Text)/Val(Form8.Text1.Text)) EndIf Else‘M1>M2时 IfImage6.Left<3600+(10-Val(Form8.Text2.Text))*120Then Image6.Left=Image6.Left+v EndIf IfImage6.Left<6200+(10-Val(Form8.Text2.Text))*120+(10-Val(Form9.Text2.Text))*120Then Image6.Left=Image6.Left+vv*(1-0.437473235-0.517202515*Val(Form9.Text1.Text)/Val(Form8.Text1.Text)) EndIf IfImage9.Left<7560+(10-Val(Form9.Text2.Text))*120AndImage6.Left>3600+(10-Val(Form8.Text2.Text))*120Then Image9.Left=Image9.Left+vv*(0.517202515+0.437473235*Val(Form8.Text1.Text)/Val(Form9.Text1.Text)) EndIf EndIf IfImage6.Left>3240AndForm13.Option1.Value=TrueThen Form13.Text1.Text=Val(Form8.Text2.Text)/vv EndIf IfImage6.Left>6120AndForm13.Option1.Value=TrueThen Form13.Text2.Text=Val(Form8.Text2.Text)/(vv*(1-0.437473235-0.517202515*Val(Form9.Text1.Text)/Val(Form8.Text1.Text))) EndIf IfImage9.Left>6120AndForm13.Option1.Value=TrueThen Form13.Text3.Text=Val(Form9.Text2.Text)/(vv*(0.517202515+0.437473235*Val(Form8.Text1.Text)/Val(Form9.Text1.Text))) EndIf IfImage6.Left>3240AndForm13.Option2.Value=TrueThen Form13.Text1.Text=vv EndIf IfImage6.Left>6120AndForm13.Option2.Value=TrueThen Form13.Text2.Text=vv*(1-0.437473235-0.517202515*Val(Form9.Text1.Text)/Val(Form8.Text1.Text)) EndIf IfImage9.Left>6120AndForm13.Option2.Value=TrueThen Form13.Text3.Text=vv*(0.517202515+0.437473235*Val(Form8.Text1.Text)/Val(Form9.Text1.Text)) EndIf Else‘完全非弹性碰撞 IfImage6.Left<3600+(10-Val(Form8.Text2.Text))*120Then Image6.Left=Image6.Left+vv EndIf IfImage6.Left<6350+(10-Val(Form8.Text2.Text))*120+(10-Val(Form9.Text2.Text))*120Then Image6.Left=Image6.Left+vv*Val(Form8.Text1.Text)/(Val(Form8.Text1.Text)+Val(Form9.Text1.Text)) EndIf IfImage9.Left<7560+(10-Val(Form9.Text2.Text))*120AndImage6.Left>3600+(10-Val(
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