專利名稱：用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及虛擬技術(shù)，尤其涉及一種用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法。
背景技術(shù)：
實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中不可缺少的重要組成部分，目前在實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的現(xiàn)狀是在實(shí)驗(yàn)室里上實(shí)驗(yàn)課，用實(shí)驗(yàn)工具、標(biāo)本、活體等按實(shí)驗(yàn)教材上的要求與步驟，重復(fù)或驗(yàn)證相關(guān)課程的理論內(nèi)容。這種方式存在以下不足之處實(shí)驗(yàn)過程程式化，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)定上受時(shí)間、空間和標(biāo)本(或活體)提供的可能，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的破壞性等的限制有許多實(shí)驗(yàn)不能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室；完成實(shí)驗(yàn)課的目標(biāo)是灌輸式的，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的自由度和想象力沒有發(fā)揮的余地，與素質(zhì)教育的目標(biāo)不符；實(shí)驗(yàn)方法和手段脫離當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展，停留在傳統(tǒng)水平上。
于是，就需要一種進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法。來模擬一些使用傳統(tǒng)方式難以在課堂上或?qū)嶒?yàn)室中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，可以模擬普通實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)無法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，包括以下步驟接收實(shí)驗(yàn)類型選擇指令，選擇一種類型的實(shí)驗(yàn)；接收所選類型實(shí)驗(yàn)的參數(shù)；按照所選類型和所述參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型；根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果顯示圖像。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是虛擬飼養(yǎng)魚類，使用的參數(shù)包括魚的種類、魚的數(shù)量、溫度、喂餌量、剩余飼料量、水草數(shù)量、換水頻率，氧氣棒數(shù)量、魚缸體積和魚缸的水表面積；根據(jù)上述參數(shù)，建立水中溶氧量、食物需求量和食物分配的數(shù)學(xué)模型；并根據(jù)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果顯示魚類作相應(yīng)活動(dòng)的圖像。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是單擺，使用的參數(shù)包括單擺擺桿長度、擺動(dòng)周期和重力加速度；根據(jù)上述參數(shù)建立單擺擺動(dòng)的數(shù)學(xué)模型；并根據(jù)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果顯示單擺擺動(dòng)的圖像。
本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例是混合氣體爆炸極限，使用的參數(shù)包括可燃?xì)怏w種類、可燃?xì)怏w與氧氣的混合比例；根據(jù)上述參數(shù)建立混和氣體爆炸的數(shù)學(xué)模型；并根據(jù)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果顯示相應(yīng)等級的爆炸現(xiàn)象。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法將以計(jì)算機(jī)為主體的多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)應(yīng)用到中小學(xué)校的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，讓學(xué)生在確定的知識(shí)范圍里用計(jì)算機(jī)按自己的想法操作實(shí)驗(yàn)，并通過屏幕參與和體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，變程式化實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)；本發(fā)明還突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受實(shí)驗(yàn)設(shè)備、環(huán)境條件、危險(xiǎn)性等帶來的限制，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的范圍和知識(shí)面。


圖1是本發(fā)明的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法的流程圖；圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，虛擬飼養(yǎng)魚類的流程圖；圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，單擺的流程圖；圖4是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，混和氣體爆炸極限的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖1是本發(fā)明的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明的方法包括以下步驟步驟S11，接收實(shí)驗(yàn)類型選擇指令，選擇一種類型的實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明的方法可以進(jìn)行多種虛擬實(shí)驗(yàn)，所以首先選擇需要進(jìn)行模擬的實(shí)驗(yàn)的類型。
步驟S12，接收所選類型實(shí)驗(yàn)的參數(shù)。不同類型的實(shí)驗(yàn)所需要的參數(shù)是不同的，所以在步驟S12接收步驟S11中所確定的實(shí)驗(yàn)類型對應(yīng)的參數(shù)；步驟S13，按照所選類型和參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型。根據(jù)選定的實(shí)驗(yàn)類型和給定類型實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型。
步驟S14，根據(jù)步驟S13中建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。
步驟S15，根據(jù)步驟S14中數(shù)學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果顯示相對應(yīng)的圖像。圖像是與數(shù)學(xué)模型的結(jié)果相對應(yīng)的。
圖2是本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)容是虛擬飼養(yǎng)魚類，如圖2所示的其流程圖，包括步驟S21，接收實(shí)驗(yàn)類型選擇指令選擇其實(shí)驗(yàn)類型為虛擬飼養(yǎng)魚類；步驟S22，虛擬飼養(yǎng)魚類實(shí)驗(yàn)所需要的參數(shù)包括魚的種類、魚的數(shù)量、溫度、喂餌量、剩余飼料量、水草數(shù)量、換水頻率，氧氣棒數(shù)量、魚缸體積和魚缸的水表面積。當(dāng)然魚的種類這個(gè)參數(shù)中還包括魚的大小、魚的體重幾個(gè)子參數(shù)；步驟S23，根據(jù)上述參數(shù)，按照以下公式建立水中溶氧量的數(shù)學(xué)模型，由于水中有無水草對溶氧量的大小有影響，所以對于有水草和沒有水草采用的是不同的計(jì)算公式首先考慮沒有水草的情況，在魚缸養(yǎng)了m種小魚，第i種(i＝1-8)重量為wi的小魚ni尾，氧氣棒為a個(gè)，不養(yǎng)水草，每天多余l(xiāng)mg餌料時(shí)有如下魚缸中溶氧量的方程y(t)=(RT×V-C0C1-C2C1-0.02)×e-C1t+C0C1+C2C1-0.02×e-0.02×t]]>其中C0=0.8×RT×(20×a+1)×kT×S-12×Σi=1mni×wi-l24,]]>而C1=(20×a+1)×kT×SV,]]>C2＝0.2×RT×(20×a+1)×kT×S。
kT(1.016m_SetupPara.n Temperature-20)/240.0，RT為在環(huán)境溫度為T時(shí)的水體的飽和溶氧，V為魚缸的體積，S為魚缸的水表面積；Wi小魚的重量t為從開始養(yǎng)魚或者從換水到當(dāng)前的時(shí)間段。
在其他情況同上，但增加了p棵水草的條件下，可分別根據(jù)以下公式得出如下白天(12小時(shí))和黑夜(12小時(shí))魚缸中溶氧量，因?yàn)樗菰诎滋焓轻尫叛鯕?，而在晚上是吸收氧氣的白天溶氧量y(t)=(Y1×V-C0′C1-C2C1-0.02)×eC1t+C0′C1+C2C1-0.02×e-0.02×t10]]>
黑夜溶氧量y(t)=(Y1×V-C0′′C1-C2C1-0.02)×e-C1t+C0′′C1+C2C1-0.02×e-0.02×t0]]>y(0)＝Y(jié)1；(白天轉(zhuǎn)黑夜或者黑夜轉(zhuǎn)白天時(shí)的瞬間值)。
其中C0′=0.8×RT×(20×a+1)×kT×S-12×Σi=1mni×wi-l24+5p6]]>C0′′=0.8×RT×(20×a+1)×kT×S-12×Σi=1mni×wi-l24-p2]]>C1=(20×a+1)×kT×SV,]]>C2＝0.2×RT×(20×a+1)×KT×St白天為白天的時(shí)間，晚上為黑夜的時(shí)間；t0為從開始養(yǎng)魚或換水到現(xiàn)在的時(shí)間。
對于需要投放的食物量，采用如下的方法進(jìn)行計(jì)算，每條魚的食物攝入量由喂餌量、魚的數(shù)量、魚的種類確定，一般來說大魚的食量大，其爭奪食物的能力也較強(qiáng)，小魚的食量和爭奪食物的能力都較小。
對于食物需求量采用如下數(shù)學(xué)模型，設(shè)定每尾魚每天所需的餌量為其體重的3％，如連續(xù)30天達(dá)不到這個(gè)攝入量則會(huì)餓死。當(dāng)魚缸中有k1尾大型魚，k2尾中型魚和k3尾小型魚，并且每天投入h毫克餌料時(shí)的食物分配情況h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＝0為餌料正合適；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＞0為餌料過剩；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03為剩余餌料，這些餌料對水中的溶氧情況產(chǎn)生影響；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＜0為餌料不足；當(dāng)h＜k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03時(shí)，就有魚吃不飽，而且在30天后餓死。
對于食物的分配情況，采用如下數(shù)學(xué)模型，假設(shè)大魚爭食能力是小魚爭食能力的8倍，中魚爭食能力是小魚爭食能力的4倍，此時(shí)可以把投餌的情況想象成朝若干個(gè)盒子里扔球的數(shù)學(xué)模型，則此時(shí)共有8×k1+4×k2+k3個(gè)盒子，把h個(gè)小球投入，則大魚共可獲得8×k1×h8×k1+4×k2+kmg]]>食餌，則每尾大魚可獲得4×h8×k1+4×k2+kmg]]>食餌；中、小型魚獲得食餌的情況討論如下當(dāng)8×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w1]]>時(shí)，則以0.03×w1計(jì)，多余的食餌留下給中、小型魚分配；若8×h8×k1+4×k2+k<0.03×w1,]]>每尾中型魚分得4×h8×k1+4×k2+kmg]]>食餌；若4×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w2,]]>則以0.03×w2計(jì)，多余的食餌留下給小型魚分配；當(dāng)8×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w1]]>時(shí)，則有h-0.03×k1×w1mg食餌留給中小型魚分配，同理，每尾中型魚可分得4×(h-0.03×k1×w1)4×k2+k3;]]>若4×(h-0.03×k1×w1)4×k2+k3≥0.03×w2,]]>則以0.03×w2計(jì)，多余的食餌留下給小型魚分配。
步驟S24，根據(jù)上述各數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果。
步驟S25，根據(jù)步驟S24中的計(jì)算結(jié)果，顯示相應(yīng)的圖像。例如，溶氧量的高低直接決定魚類的活動(dòng)能力，當(dāng)計(jì)算出的溶氧量不足時(shí)，魚類的活動(dòng)能力下降，長時(shí)間的溶氧量不足，就回導(dǎo)致魚類的死亡。此時(shí)就顯示魚類死亡的圖像。同理，對于食物需求量，由于大魚和小魚爭奪食物的能力不同，因此投放的食物量不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致爭奪食物能力較弱的小魚吃不到食物，如果這種情況延續(xù)30天，則顯示小魚死亡的圖像。
當(dāng)然，熟悉本領(lǐng)域的人員應(yīng)該清楚的知道，上述實(shí)施例中還可以加入水溫、氣溫、水的混濁程度等因素，但這并不應(yīng)該被認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的范圍，因?yàn)樯鲜龅倪@些改變對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是很容易的。
圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)容是單擺，如圖2所示的其流程圖，包括
步驟S31，接收實(shí)驗(yàn)類型選擇指令選擇其實(shí)驗(yàn)類型為單擺；步驟S32，單擺實(shí)驗(yàn)所需要的參數(shù)包括單擺擺桿長度、擺動(dòng)周期和重力加速度。
步驟S33，根據(jù)上述參數(shù)，按照以下公式建立單擺的數(shù)學(xué)模型，本實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)如下，由于重力加速度是通過以下物理公式推算的9＝978.03185(1+0.005278895sin2+0.000023462sin4cm/s2(式1)當(dāng)擺動(dòng)角度小于5°時(shí)，擺動(dòng)周期和擺動(dòng)角度無關(guān)，在本實(shí)驗(yàn)中，為了簡化操作，規(guī)定擺動(dòng)角度不能大于5°，采用以下的簡化公式計(jì)算重力加速度g=4π2LT2]]>根據(jù)上述參數(shù)，按照以下公式建立單擺擺動(dòng)的數(shù)學(xué)模型θ=θ0×cos(gL×T)]]>其中θ0為初始角度，g為重力加速度，L為擺長，T為擺動(dòng)周期，θ為計(jì)算結(jié)果，即當(dāng)前擺動(dòng)角度。
步驟S34，根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。
步驟S35，根據(jù)步驟S24的計(jì)算結(jié)果顯示單擺擺動(dòng)的圖像。
這個(gè)單擺的實(shí)施例可以用于演示使用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)，首先將事先定義好的g值作為參數(shù)輸入，然后會(huì)顯示出單擺擺動(dòng)的圖像。接下來再跟據(jù)該單擺擺動(dòng)的圖像來測量出其擺動(dòng)周期和擺長，并計(jì)算出g值，最后將計(jì)算得到的g值與預(yù)先設(shè)定的g值進(jìn)行比較。
圖4是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是混和氣體爆炸極限實(shí)驗(yàn)，如圖所示流程，包括步驟S41，接收實(shí)驗(yàn)類型選擇指令選擇其實(shí)驗(yàn)類型為混合氣體爆炸極限；步驟S42，混合氣體爆炸極限實(shí)驗(yàn)所需要的參數(shù)包括可燃?xì)怏w種類、可燃?xì)怏w與氧氣的混合比例；步驟S43，根據(jù)上述參數(shù)，建立混合氣體爆炸極限的數(shù)學(xué)模型。該實(shí)施例模擬的混和氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式如下H2CH4
COC4H10步驟S44，根據(jù)步驟S43中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。
步驟S45，首先按照步驟S42中的輸入?yún)?shù)顯示可燃?xì)怏w充入一虛擬容器的圖像，再根據(jù)步驟S44中的計(jì)算結(jié)果顯示相應(yīng)等級的爆炸現(xiàn)象，爆炸現(xiàn)象與計(jì)算的結(jié)果相對應(yīng)。
用計(jì)算機(jī)模擬混合氣體爆炸極限的實(shí)驗(yàn)不會(huì)發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，同時(shí)又能夠模擬多種比例混合時(shí)的爆炸效果。
上述詳細(xì)說明的實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，包括以下步驟接收實(shí)驗(yàn)類型選擇指令，選擇一種類型的實(shí)驗(yàn)；接收所選類型實(shí)驗(yàn)的參數(shù)；按照所選類型和所述參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型；根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果顯示圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)類型是虛擬飼養(yǎng)魚類；所述參數(shù)包括魚的種類、魚的數(shù)量、溫度、喂餌量、剩余飼料量、水草數(shù)量、換水頻率，氧氣棒數(shù)量、魚缸體積和魚缸的水表面積；根據(jù)上述參數(shù)，按照以下公式建立水中溶氧量的數(shù)學(xué)模型在魚缸養(yǎng)了m種小魚，第i種(i＝1-8)重量為wi的小魚ni尾，氧氣棒為a個(gè)，不養(yǎng)水草，每天多余l(xiāng)mg餌料時(shí)有如下魚缸中溶氧量的方程y(t)=(RT×V-C0C1-C2C1-0.02)×e-C1t+C0C1+C2C1-0.02×e-0.02×t]]>其中C0=0.8×RT×(20×a+1)×kT×S-12×Σi=1mni×wi-l24,]]>而C1=(20×a+1)×kT×SV,]]>C2＝0.2×RT×(20×α+1)×kT×S。KT(1.016m_SetupPara.nTemperature-20)/240.0，RT為在環(huán)境溫度為T時(shí)的水體的飽和溶氧，V為魚缸的體積，S為魚缸的水表面積；Wi小魚的重量t為從開始養(yǎng)魚或者從換水到當(dāng)前的時(shí)間段。
3.如權(quán)利要求2所述的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，根據(jù)上述參數(shù)，按照以下公式建立水中溶氧量的數(shù)學(xué)模型其他情況同權(quán)利要求2，但增加了p棵水草的條件下，可分別根據(jù)以下公式得出如下白天(12小時(shí))和黑夜(12小時(shí))魚缸中溶氧量白天溶氧量y(t)=(Y1×V-C0′C1-C2C1-0.02)×e-C1t+C0′C1+C2C1-0.02×e-0.02×t0]]>黑夜溶氧量y(t)=(Y1×V-C0′′C1-C2C1-0.02)×e-C1t+C0′′C1+C2C1-0.02×e-0.02×t0]]>y(0)＝Y(jié)1；(白天轉(zhuǎn)黑夜或者黑夜轉(zhuǎn)白天時(shí)的瞬間值)。其中C0′=0.8×RT×(20×a+1)×kT×S-12×Σi=1mni×wi-l24+5p6]]>C0′′=0.8×RT×(20×a+1)×kT×S-12×Σi=1mni×wi-l24-p2]]>C1=(20×a+1)×KT×SV,]]>C2＝0.2×RT×(20×α+1)×KT×St白天為白天的時(shí)間，晚上為黑夜的時(shí)間；t0為從開始養(yǎng)魚或換水到現(xiàn)在的時(shí)間。
4.如權(quán)利要求2所述的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，根據(jù)上述參數(shù)，按照以下公式建立食物需求量的數(shù)學(xué)模型每條魚的食物攝入量由喂餌量、魚的數(shù)量、魚的種類確定，設(shè)定每尾魚每天所需的餌量為其體重的3％，如連續(xù)30天達(dá)不到這個(gè)攝入量則會(huì)餓死。當(dāng)魚缸中有k1尾大型魚，k2尾中型魚和k3尾小型魚，并且每天投入h毫克餌料時(shí)的食物分配情況h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＝0為餌料正合適；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＞0為餌料過剩；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03為剩余餌料，這些餌料對水中的溶氧情況產(chǎn)生影響；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＜0為餌料不足；當(dāng)h＜k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03時(shí)，就有魚吃不飽，而且在30天后餓死。
5.如權(quán)利要求4所述的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，根據(jù)上述參數(shù)，按照以下公式建立食物分配的數(shù)學(xué)模型假設(shè)大魚爭食能力是小魚爭食能力的8倍，中魚爭食能力是小魚爭食能力的4倍，則大魚共可獲得8×k1×h8×k1+4×k2+kmg]]>食餌，則每尾大魚可獲得4×h8×k1+4×k2+kmg]]>食餌；中、小型魚獲得食餌的情況討論如下當(dāng)8×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w1]]>時(shí)，則以0.03×w1計(jì)，多余的食餌留下給中、小型魚分配；若8×h8×k1+4×k2+k<0.03×w1,]]>每尾中型魚分得4×h8×k1+4×k2+kmg]]>食餌；若4×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w2,]]>則以0.03×w2計(jì)，多余的食餌留下給小型魚分配；當(dāng)8×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w1]]>時(shí)，則有h-0.03×k1×w1mg食餌留給中小型魚分配，同理，每尾中型魚可分得4×(h-0.03×k1×w1)4×k2+k3;]]>若4×(h-0.03×k1×w1)4×k2+k3≥0.03×w2,]]>則以0.03×w2計(jì)，多余的食餌留下給小型魚分配。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，根據(jù)所述數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到的結(jié)果，顯示魚類在魚缸內(nèi)作相應(yīng)活動(dòng)的圖像，所述圖像與所述結(jié)果是相對應(yīng)的。
7.如權(quán)利要求1所述的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)類型是單擺；所述參數(shù)包括單擺擺桿長度、擺動(dòng)周期和重力加速度；根據(jù)上述參數(shù)，按照以下公式建立單擺擺動(dòng)的數(shù)學(xué)模型θ=θ0×cos(gL×T)]]>其中θo為初始角度，g為重力加速度，L為擺長，T為擺動(dòng)周期，θ為計(jì)算結(jié)果，即當(dāng)前擺動(dòng)角度。
8.如權(quán)利要求7所述的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，根據(jù)所述數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到的結(jié)果，顯示單擺擺動(dòng)的圖像，所述圖像與所述結(jié)果是相對應(yīng)的。
9.如權(quán)利要求1所述的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)類型是混合氣體爆炸極限；所述參數(shù)包括可燃?xì)怏w種類、可燃?xì)怏w與氧氣的混合比例；根據(jù)可燃?xì)怏w的種類及其與氧氣的混合比例建立可燃?xì)怏w爆炸的數(shù)學(xué)模型。
10.如權(quán)利要求9所述的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于，顯示可燃?xì)怏w充入一虛擬容器的圖像，根據(jù)所述數(shù)學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果，顯示相應(yīng)等級的爆炸現(xiàn)象，所述爆炸現(xiàn)象與所述計(jì)算的結(jié)果相對應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，包括以下步驟接收實(shí)驗(yàn)類型選擇指令，選擇一種類型的實(shí)驗(yàn)；接收所選類型實(shí)驗(yàn)的參數(shù)；按照所選類型和參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型；根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果顯示圖像。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是虛擬飼養(yǎng)魚類，另一個(gè)實(shí)施例是單擺，再一個(gè)實(shí)施例是混合氣體爆炸極限。本發(fā)明將以計(jì)算機(jī)為主體的多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)應(yīng)用到中小學(xué)校的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，變程式化實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)；本發(fā)明還突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受實(shí)驗(yàn)設(shè)備、環(huán)境條件、危險(xiǎn)性等帶來的限制，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的范圍和知識(shí)面。
文檔編號G06N3/00GK1612160SQ20031010829
公開日2005年5月4日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者胡學(xué)增, 梁兆正, 許永順, 吳為昊, 徐飛 申請人:上?？萍拣^