一、实验原理。
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。这就是能量守恒定律,如今被人们普遍认同。
二、实验步骤。
为了演示能量守恒定律在理想情况下的动画效果,我们设计了两球碰撞的一个实验模型。假设小球在滚动过程中与轨道之间没有摩擦力且两球相撞的过程中没有能量损耗。那么当小球a以一定初速度将小球b撞入u型槽轨道后,小球b将会在u型槽轨道内一直持续来回滚动。
三、实验编程。
下面我们将会实验matlab软件来模拟这一实验的动画效果,动画内容包括a、b两小球,以及碰撞需要的轨道,动画演示的编程如下:
fill([6,7,7,6],[5,5,0,0],[0,0.5,0]);右边竖条的填充(坐标颜色 r g b)
hold on; %保持当前图形及轴系的所有特性。
fill([2,6,6,2],[3,3,0,0],[0,0.5,0]);中间长方形的填充(坐标颜色 r g b)
hold on;% 保持当前图形及轴系的所有特性。
t1=0:pi/60:pi; %设置一个时间t,用来绘制以下的凹弧图形。
plot(4-2*sin(t1-pi/2),5-2*cos(t1-pi/2));绘制中间的凹弧图形。
grid;%添加网格线。
axis([0,9,0,9]);定义坐标轴的比例。
axis('off');关闭所有轴标注,标记,背景。
fill([1,2,2,1],[5,5,0,0],[0,0.5,0]);左边竖条的填充。
hold on;% 保持当前图形及轴系的所有特性。
title('芶俊轶能量守恒定律演示');定义图题。
x0=6;y0=5;
head1=line(x0,y0,'color','r','linestyle','erasemode','xor','markersize',30);%设置小球颜色,大小,线条的擦拭方式(可擦除方式设置,xor只擦除原来小球的图像,保留其他图像)
head2=line(x0,y0,'color','r','linestyle','erasemode','xor','markersize',50); 设置大球颜色,大小,线条的擦拭方式(可擦除方式设置,xor只擦除原来大球的图像,保留其他图像)
t=0;%设置小球的初始值。
dt=0.001;%设置小球运动周期。
t1=0;%设置大球的初始值。
dt1=0.001;
while 1%条件表达式。
t=t+dt;
x1=9-1*t;
y1=5;%设置小球从(9,5)到(6,5)
x3=6;y3=5;%设置大球停靠位置。
if t>0
x2=6;y2=5;%设置小球的运动轨迹。
endif t>2.9
t=t+dt;
a=sin(t-3);%a最大为1,约等于π/3)
x1=6.1;
y1=5.1;%设置两球碰撞位置。
x3=4-2*sin(1.5*a);
y3=5-2*cos(1.5*a);%设置大球的运动轨迹。
endset(head1,'xdata',x1,'ydata',y1);%设置球的运动。
set(head2,'xdata',x3,'ydata',y3);
drawnow;
end注意:以上matlab编程资料取自多部教材。
四、实验截图。
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