计算物理实验

Computational Physics Lab  ·  数值模拟与科学计算实践课程

力学 数值模拟 有限元分析 数据拟合 Python 编程 误差分析
课程简介

本课程基于数值模拟与科学计算方法,将经典物理实验与计算机仿真相结合, 通过有限元分析、数值微分、数据拟合等技术, 让学生在虚拟环境中完成物理实验的全流程——从模型构建、参数设置到结果分析与误差评估。

课程涵盖以下核心模块:

前置知识建议

实验项目
实验一

杨氏模量的数值模拟

基于弹性力学与有限元方法,模拟金属丝在拉伸载荷下的伸长量, 通过数值计算求取材料的杨氏模量,并与理论值进行比较分析。

杨氏模量 有限元 拉伸形变 应力-应变 数据拟合 误差分析
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软件与工具
软件 / 工具用途说明
Python 3 科学计算与仿真 NumPy 数值计算、SciPy 优化与积分、Matplotlib 可视化
Jupyter Notebook 交互式实验环境 代码、公式、图表与说明文档一体化
有限元求解器 力学问题数值求解 一维杆单元 / 二维平面应力问题的有限元实现
LaTeX / MathJax 公式与报告排版 实验报告中的数学公式与推导展示