锡耶纳学院物理课程的主要目标是为我们的学生在物理学或相关领域的职业生涯或研究生学习做准备。为了支金宝app持这个目标，我们集成了MATLAB®在整个物理课程中，从第一年的第一学期开始（图1）。
学生在学期后建立熟练学期，在网上使用MATLAB从任何互联网连接的计算机访问MATLAB。上级课程的教授现在可以专注于教学相关课程，而不是教授新工具或语言，学生可以立即贡献需要Matlab经验的研究举措。
一年的普通物理
在秋季学期，一年的物理学生在力学中采取必要的课程。在与MATLAB的第一天，他们绘制了一个正弦波，创建一个M文件，适合使用数据的函数polyval，创建一个3D图，并发布他们的结果。在随后的课程中，他们使用MATLAB分析在实验过程中收集的实验数据，包括抛射运动、引力场强度、摩擦、圆周运动和动量。他们将曲线与数据拟合，以获得基本理论的数学表示，并绘制数据以可视化结果。在一个练习中，学生们通过模拟沿弦传播的波来收集数据。在使用MATLAB绘制数据后，他们在MATLAB中创建了一个正弦波，并调整频率，直到它与测量数据匹配(图2)。
在春季学期，重点转移到电、磁、波和光学。在这门课中，学生们将基于他们在上学期力学课程中获得的MATLAB技能进行学习。可视化练习在实验室工作中起着核心作用。例如，学生使用MATLAB绘制电场的力矢量(图3)。这个练习让他们对矢量以及力是如何组合的有了更深的理解。
在两个课程中，Web上的Matlab简化了家庭作业和实验室分配的分级。除了收集和管理数十个电子邮件，而不是收集和管理，教授现在访问学生在线工作。我们使用Web界面分发示例，模板和其他课程材料。在集团项目中，学生可以轻松分享与合作伙伴合作。
第二年计算物理学
第二年的计算物理课程侧重于在数值上解决物理问题。此时，学生使用MATLAB进行一系列计算任务;他们使用MATLAB计算复杂矩阵的特征向量和特征值，随着学生多年前通过计算器计算了一个平方根。
在本课程中，教师在几乎所有课堂活动中使用MATLAB（特别是MATLAB）。在讲座期间，教授在架空屏幕上显示MATLAB，并且学生在自己的计算机上遵循自己的计算机，尝试各种算法，并通过解决方案工作。金宝搏官方网站学生可以立即下载教授正在演示和使用它们来完成家庭作业的文件。
学生用Matlab中使用数字方法来解决每个问题。例如，它们使用普通微分方程溶剂来分析双体问题，该问题描述了一个身体的轨道在显着更重的身体的重力影响下。他们使用三体问题探索牛顿方程。学生发现这些问题难以分析解决，但可以轻松地在Matlab中数量解决。一旦他们在Matlab中看到了运动的微分方程，他们就会发现概念更容易理解。
学生还使用MATLAB解决微分方程数值套件和符号数学工具箱™．在一次练习中，他们确定2011年AG5小行星的下一个接地地球通过大约39年，并在Matlab中创造了事件的动画（图4）。
后来在课程中，学生使用MATLAB在许多维度中计算积分，并解决约束的优化问题。一个学生项目专注于渗滤的现象，在Matlab中使用Monte Carlo模拟，以评估具有刚性障碍物溶液中的聚合物的随机步行（图5）。
学生在Matlab中实施Floyd-Warshall算法，找到代表锡耶纳学院校园的加权图中最短的路径（图6）。在过去，当学生使用低级编程语言来探索优化和类似的概念时，他们的时间太多是花在编码细节上的时间。使用MATLAB，他们可以专注于解决问题的物理。
高级力学、电子学和天体物理学
计算物理课程是物理系几门高级课程的先决条件，包括电子学、天体物理学、高级力学和问题解决。
电子课程中的学生使用MATLAB与线性微分方程分析模拟电路。例如，它们创建了具有电容器的电路的数学模型，然后作为时间的函数绘制电容器的电荷。我们发现，使用更复杂的电路模拟器，如Spice用于这种分析所需的学习曲线。使用Matlab，学生可以立即开始，并且很快就会尝试在交互式环境中进行新的想法或电路配置。
在基于项目的天体物理学课程中，学生通过分析天文调查数据来测量星球和星系的基本属性。它们适用于天文学家使用的相同技术来计算与各种星系的距离或估计它们的亮度。它们适合调查数据并绘制MATLAB的结果。许多学生使用MATLAB的发布功能来创建其工作的演示。
高级问题解决课程引入了相对论的粒子，不稳定和混沌行为的概念以及其他高级主题。学生使用MATLAB用于多个分配，包括建模线性滤波器，可视化电场中电子的运动，并在摆动ATWODH的机器中绘制质量轨迹（图7）。
研究准备
锡耶纳最持续的研究项目使用Matlab。有些人也很广泛使用Simulink金宝app®和HDL编码器™．学生在网上使用MATLAB的经验使MATLAB平滑过渡到桌面版本，并为开始使用Simulink提供了坚实的基础。金宝app
我们鼓励所有物理学生从他们的第一年与教师研究项目一起参与。若干学生参加了萤火虫卫星项目，是由国家科学基金会资助的锡耶纳和美国宇航局戈达德太空飞行中心之间的共同努力。在这个项目中，研究人员正在检查地球高层大气中闪电和高能伽马光线突然爆发之间的联系。萤火虫卫星将携带伽马射线传感器和光学光电二极管。包括锡耶纳教师和学生在内的研究团队使用MATLAB和Simulink来设计数字滤波器和信号处理算法，以从这些传感器处理输入。金宝app该团队从设计中生成可合成的HDL代码，以便部署到将飞行卫星飞行的FPGA。信号处理需要快速的傅里叶变换，这在Matlab和Simulink中更容易直接在HDL中实现。金宝app研究团队还使用MATLAB开发用于在其使命期间由卫星收集的后处理数据进行分析工具。
课程集成的优势
在过去的几年里，锡耶纳学院的高年级班级是分散的;一些学生更习惯于使用电子表格，另一些则使用一种特殊的编程语言。这种一致性的缺乏对教授来说是一个挑战，因为无论为一门课程选择哪种工具，总有一小部分学生不熟悉它。领导暑期研究项目的教师面临着类似的挑战，因为参与项目的学生需要时间来学习必要的MATLAB技能。
当我们将Matlab集成到物理课程时，我们会克服这些挑战。这种一体化使我们的学生能够在第一年开始发展实用的技能 - 他们不仅将在锡耶纳的本科学习中使用，而是在未来十年及以后。
