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东北石油大学

课程设计

课程计算物理
题目MC方法模拟理想气体分子的麦克斯韦速率分布
院系电子科学学院
专业班级应用物理10-2
学生姓名
学生学号
指导教师

2014年3月14日

东北石油大学课程设计任务书

课程计算物理和MATLAB课程设计
题目MC方法模拟理想气体分子的麦克斯韦速率分布
专业应物姓名学号
主要内容、基本要求、主要参考资料等
主要内容：

麦克斯韦速率分布函数为

通过利用M-C的方法模拟麦克斯韦速率分布图。

基本要求：

1、给出M-C研究麦克斯韦速率分布的方法及步骤。
2、画出M-C的模拟图，且与理论值相比较。

主要参考资料：

[1]马文蔚，解希顺等.物理学[M],高等教育出版社，2007.
[2]张志涌.精通MATLAB6.5[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[3]彭芳麟.计算物理基础[M]，高等教育出版社，2009.

完成期限2014.2.28-2014.3.14
指导教师
专业负责人
2014年2月28日

目录
TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc288059594"目录 1
HYPERLINK\l"_Toc288059595"第1章概述 2
HYPERLINK\l"_Toc288059596"第2章MATLAB的基础知识 3
HYPERLINK\l"_Toc288059597"2.1Matlab基本命令 3
HYPERLINK\l"_Toc288059598"2.2Matlab与绘图有关的基本命令 3
HYPERLINK\l"_Toc288059603"第3章麦克斯韦速率分布的数学描述 5
HYPERLINK\l"_Toc288059598"3.1速率分布和分布函数 PAGEREF_Toc288059598\h5
HYPERLINK\l"_Toc288059598"3.2理想气体分子的麦克斯韦速率分布律 6
HYPERLINK\l"_Toc288059603"第4章Matlab仿真实验及结果讨论 7
HYPERLINK\l"_Toc288059611"第5章结论 8
HYPERLINK\l"_Toc288059612"参考文献 9


概述
引言麦克斯韦速率分布律是分子动理论的重要结论之一,它是研究气体分子碰撞、大量分子热运动服从统计规律性等问题的重要理论依据,正确理解它对学习热学非常有用。但是由于推导困难、公式复杂、曲线难画,麦克斯韦速率分布律学习起来比较费力,成了热学理论教学中的一个难点。Matlab是由美国的MathWorks公司于20世纪80年代中期出品的一款商业数学软件,由于优秀的数值计算能力和卓越的数据可视能力,使其很快在数学软件中大放异彩,与Mathematica、Maple、MathCAD一起并称为四大数学软件。通过Matlab的图形用户界面(GraphicalUserInterfaces,GUI)可以设计出一个界面友好、方便人机交互的图形界面程序。在物理教学中,适当利用MatlabGUI建立直观的物理图像,有助于学生更好地理解物理概念,提高学习兴趣,调动学习积极性
在分子物理学和热学中可知，由大量分子组成的气体，因分子间的频繁碰撞，各个分子的速度大小和方向瞬息万变。任一时刻，某个分子具有多大的运动速率完全是偶然的，可以是零到无穷大之间的任何值。1859年，英国物理学家麦克斯韦（J.C.Maxwell）从理论上导出了气体分子速率分布律——麦克斯韦速率分布律。
利用MATLAB软件灵活的数值计算与符号计算、简单的语句表达、简洁完善的图形绘制、丰富的工具箱函数和简易的扩展功能，将复杂的数学公式绘制成曲线，并研究单个参数的影响。

Matlab的基础知识
Matlab基本命令
表2-1MATLAB基本命令
主题词含义主题词含义format设置数据显示格式feval函数求值who显示变量名input提示输入whos显示变量信息disp输出clear清除内存变量tic启动秒表save保存工作变量到文件toc时间读数（秒）load从文件装载变量help帮助linspace区间等分lookfor查找length获取数组长度type列程序清单size矩阵大小which查找文件目录max最大值double双精度min最小值str2num字符串转化为数值sum求和num2str数值转化为字符串find条件检索
Matlab与绘图有关的基本命令
表2-2常用作图命令和函数
主题词含义主题词含义plot基本二维图形clabel等高线高度标志fplot一元函数图像grid格栅ezplot画二维曲线的符号命令h