基于Vpython和视觉分析软件的数值模拟——以“摆”为例NUMERICAL SIMULATION BASED ON VPYTHON AND VISUAL ANALYSIS SOFTWARE:A CASE STUDY OF ‘PENDULUM’
苏鹏,丁益民,陈海涛,赵迎军,刘沁,邹兆轩,程文睿
摘要(Abstract)：
本文利用自主研发的二维运动视觉分析软件来代替人眼进行观察物体的运行过程并输出运行结果，利用Vpython进行数值模拟。先使用二维运动视觉分析软件对经典的“单摆”实验和“球面摆”实验进行研究，再对“双球摆”实验展开研究；基于微分方程采用欧拉法和四阶龙格库塔法用Vpython对运动轨迹、能量时间关系以及相空间进行数值模拟；对比实验和数值模拟结果，二者相辅相成，可以极大地降低实验验证次数和节约经济和时间成本。将这种综合方法应用于物理教学，不仅可以从不同角度丰富学生对物理“摆”动系统的理解，而且也通过对能量守恒和动力学稳定性的深入分析，激发了学生对物理学深层次现象探索的兴趣。本文的研究对于提高学生的实践能力、探究能力和信息技术应用能力具有重要意义，为未来在更广泛的教育层面推广Vpython作为教学工具打下了坚实的基础。
关键词(KeyWords)： Python;Vpython;二维运动视觉分析软件;数值模拟
基金项目(Foundation): 湖北省教育科学规划课题(2020ZB35)
作者(Author): 苏鹏,丁益民,陈海涛,赵迎军,刘沁,邹兆轩,程文睿
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