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谈谈计算机在物理题解中的应用

董盈红

(保山学院 理工学院，云南 保山 678000)

摘【 要】物理问题中的很大一部分内容属于非线性方程，求解这类问题用数学公式很难求解出解析解 ，

特别是代数方程中的方次n>4时，是不可能用代数方法求解的，只能求出数值解。随着计算机的发展，应

用计算机的大存储量和快速计算，对物理问题进行科学计算和数值模拟近年来得到很大发展 ，通过C语

言对几个物理问题的求解，展示计算机在物理问题解决过程的作用。

关【键词]物理；非线性；求解方法；C语言

中【图分类号】TP3 文【献标识码】A doi：l0．3969／j．issn．1674—9340．2014．02．008

文【章编号】1674—9340(2014)02—026—04

物理是一门以实验为基础的学科，通过实 方法，是将非线性问题线性化，或者局部线性

验和观测，探求物理现象后面的原因，归结后 化求解 ，得到解析解 ，不能线性化的，采取避

形成新的物理理论，再对理论推论检验其正确 开，搁置一边，尽管从物理的角度看，这类问题

性和应用范围 。除了实验 ，物理中要解决 并不复杂 。为了解决这类非线性问题，随

大量的计算问题，特别是在物理教学中，解题 着计算机技术发展，利用计算机的大存储量和

可以提高运用理论知识解决实际问题的能力 ， 快速计算优势，将物理中复杂多因素相互作用

达到巩固知识、扩大知识面等 目的。 过程，用计算机来模拟、计算。使复杂的物理计

在对物理问题求解时，人们将物理量之 算问题简单化。

间的关系用代数式表现，并通过求得代数式 1计算物理

的解析解得到物理量之间的定量关系。在学 利用计算机的优势来解决物理问题 ，早

校教学中，得到物理问题的解析解是必然 ，比 先最多运用的是复杂物理过程的模拟，如原

如讨论物体的运动问题，描述 电场、磁场关系 子弹爆炸，高速飞行过程，教学中的机械波形

问题以及微观粒子的运动问题 ，有相应的牛 成过程等待 ，形象清楚，容易分析。随着科学

顿运动定律、麦克斯韦方程以及薛定谔方程 技术的发展 ，计算机在对大量非线性问题进

数学公式，涉及到的问题一般都可以得到对 行数据处理过程中，提供了强有力的工具，出

应的解析解。长期以来，在物理教学中，形成 现了部分新的数值解 ，进一步推动了非线性

对具体问题的讨论以解析解为终结 ，认为物 科学的发展。

理问题是线性的。 对物理问题求出解析解具有重要意义，首

然而，物理研究范围很广，大到整个宇宙 先，这是建立科学理论的基础；其次，通过得到

以及宇宙外部空间，小到超微观粒子和空间。 的解析解和实验观测的结果进行 比对 ，可以解

世界在本质上属于非线性，物理涉及的问题 ， 释已知的实验现象并在理论上预测未来的发

大多数也是属于非线性，线性问题仅仅 占很小 展。但把求解析解作为物理研究问题的唯一方

的一部分。对于非线性问题，在解决时常用的 式又不完备，很多问题是不可能用代数方法求

收入 日期 ：2014—02—21

作者简介：董盈红 (1968一)，女，保山学院理工学院，副教授，硕士，研究方向为光学教学与研究。

董盈红 ：谈谈计算机在物理题解中的应用

解 ，只能求数值解。因此，用计算机求解数值解 2具体问题的求解

势在必行。 应用计算机对物理问题进行科学的计算

计算机作为工具，在应用过程中，依赖的 时，要应用高级语言，c语言在高校非计算机

理论原理和代数方程来 自于物理理论，物理 专业的