Python 編程與 3D物理學模擬 (視頻版)

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Python 編程與 3D物理學模擬 (視頻版)

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內容描述

本書將Python編程和物理力學知識同步結合起來，通過編程將物理概念和物理過程進行3D可視化展 現，幫助讀者在3D場景下加深對物理知識的理解和掌握，從而培養讀者學習物理的興趣，提高物理自主學習和科 學探究的能力。全書共10章，第1章介紹使用Python進行3D物理學編程的基礎知識，第2～10章結合高中物理教材的知識點進行實例講解，便於讀者結合物理教材進行同步學習。另外，本書還配有完整的教學視頻，讀 者結合視頻可更直觀地學習書中的內容。本書適合理工科高校一年級學生、高中學生、職高和中職學生學習，也可為物理教師和中小學信息 技術教師提供信息化創新教學參考，還可以供廣大物理愛好者參考使用。

目錄大綱

第1 章Python 3D 物理學基礎............ 1
1.1 入門實例.......................................... 1
1.1.1 命令行輸入.......... 1
1.1.2 程序文件輸入................... 2
1.2 3D 模型的創建.................. 3
1.2.1 3D 坐標系......................... 3
1.2.2 球體模型....................... 3
1.2.3 長方體模型............ 4
1.2.4 圓柱體模型................... 6
1.2.5 螺旋體（彈簧）模型............. 7
1.2.6 箭頭模型................. 9
1.3 位置的移動..................... 9
1.3.1 直接修改位置屬性................ 9
1.3.2 引入速度概念修改位置屬性....... 10
1.4 3D 動畫的實現——物體位置的連續改變....... 11
1.4.1 3D 動畫的構成............... 11
1.4.2 rate() 函數的作用................ 13
1.5 勻速直線運動程序實例......................... 14
第2 章運動的描述............. 21
2.1 位置與參考系實例............. 21
2.2 位移- 時間關係實例................... 24
2.3 速度的概念——追及問題實例........... 29
2.4 加速度的概念實例....................... 33
第3 章勻變速直線運動的研究...................... 38
3.1 初速度為零的勻變速直線運動實例................. 38
3.2 加速度為負的勻變速直線運動實例................... 43
3.3 多階段勻變速直線運動實例............. 48
3.4 自由落體運動實例................... 53
3.5 豎直上拋運動實例.......................... 59
第4 章相互作用——力................ 64
4.1 彈簧與胡克定律實例............ 64
4.2 動摩擦力與靜摩擦力實例................. 69
4.3 力的合成實例............................... 74
4.4 重力沿斜面的分解實例......................... 75
4.5 力的平行四邊形分解實例............. 81
第5 章運動和力的關係.......................... 84
5.1 直線運動加速度與力、質量關係實例.......... 84
5.2 考慮摩擦力的斜面運動實例.......... 92
5.3 伽利略斜面運動實例............ 99
第6 章拋體運動........... 108
6.1 外力方向和初始速度方向垂直的曲線運動實例...... 108
6.2 平拋運動實例......................... 113
6.3 一般拋體運動實例.................. 119
第7 章圓周運動............. 127
7.1 基於三角函數的圓周運動仿真實例........... 127
7.2 圓周運動的向心加速度實例.................. 130
7.3 圓周運動的向心力及其分解實例............... 134
7.4 圓周運動、向心運動與離心運動實例.......... 141
7.5 圓錐擺實例................... 146
第8 章萬有引力及宇宙航行............. 152
8.1 地球及衛星物體間萬有定律實例............ 152
8.2 地球近地衛星橢圓軌道實例........... 155
8.3 地球近地衛星軌道周期及半長軸的計算實例............... 160
8.4 地球近地衛星變軌實例....... 163
8.5 相對論長度收縮效應實例................ 167
第9 章機械能守恆定律........... 171
9.1 功與動能實例.................. 171
9.2 斜面運動重力做功與重力勢能實例........ 176
9.3 彈簧彈力勢能實例........... 182
9.4 單擺運動機械能守恆實例................ 188
第10 章動量守恆定律............... 195
10.1 動量概念與動量定理實例............. 195
10.2 兩球對心碰撞實例................ 200
10.3 單擺彈性碰撞實例................ 206

作者介紹

新時代優秀科普工作者（山東省僅18名），工學博士，副教授，山東棗莊人，中共黨員，漢族。
CCTV 10《我愛發明》發明人。
擁有十多項發明專利，致力於大學生創新創業研究與指導工作十八年，哈工大藍色海特節能賽車隊創始人，哈工大大學生方程式賽車車隊創始人，3D打印實驗室創始人，山東省3D打印科普教育基地主任，威海市3D打印及其應用技術公共服務平台主任，山東省汽車零部件快速設計製造工程技術研究中心主任。
發表論文20餘篇，專著3本。
近7年致力於青少年科技創新教育（STEM）與科普工作，具有豐富的教學經驗和項目指導經驗。