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我的 VPython 教學文件 (HackMD 版本)

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熱門文章

2013年3月9日 星期六

OpenOffice Cale 表格複製到 Writer 的格式


當我在複製 Cale 的表格到 Writer 中時,之前都習慣用快捷鍵 “Ctrl + C” => “Ctrl + V”,但這樣會變成直接在 Writer 文件中插入 Cale 物件,如下圖:

2012年9月6日 星期四

關於近代物理的科普書籍

我最近發現了兩本關於近代物理的科普書籍 ,很適合推薦給對物理有興趣的學生閱課。

《走向微觀世界:從湯木生到蓋爾曼》(相關的介紹請參考博客來及國立臺中圖書館網頁)
這本書在介紹基本粒子物理研究發展過程的歷史,能從書中找到不少有趣的故事,如果能適當地把故事融入課程中,應該能讓難以理解的物理課變有趣一點。

《物理奇遇記:湯普金斯先生的新世界》(相關的介紹請參考博客來及國立臺中圖書館網頁)
這本書以類似小說的方式,讓讀者隨著劇情的發展吸收物理知識,讓物理變得更有趣。


還有更方便的一點,即使我們不想花錢買書或是買不到了,也能夠透過國立臺中圖書館的電子書服務平台借閱,還能下載到電腦上離線閱讀,這比到圖書館借實體書還方便,值得推薦。

2012年4月9日 星期一

用gnuplot繪製圓形駐波

作者:王一哲
日期:2012/4/9




前言


現在出版社都會找各校的老師寫一些專刊,最近看到一篇蠻有趣的文章:

徐世昌與徐國誠(2012)。用Excel操縱電子的駐波。全華TopLine物理專刊,5,1-8。

文章中是利用Excel,用描點的方式把圓形駐波畫出來。於是我就想到之前用過的函數繪圖軟體 gnuplot,用它應該也能做到同樣的效果,而且會比描點的方式還方便,今天花了幾個小時終於把它弄出來了。




繪圖方法


首先,我們需要畫出一個圓形,接著在圓周上畫兩個反相的sin波,這兩個函數可寫成

$$
r = R + A \sin(n \theta)
$$

及

$$
r = R - A \sin(n \theta)
$$

以下是我用來繪製圖形的gnuplot檔:

# 用來繪製圓形駐波
# Author: 王一哲
# Date: April 9, 2012

reset #恢復預設值
set size square #設定圖形為方形
set key off #不顯示圖例
unset border #不顯示邊框
unset xtics #不顯示x軸
unset ytics #不顯示y軸

set style line 1 linecolor rgb "red" linewidth 2
set style line 2 linecolor rgb "green" linewidth 2
set style line 3 linecolor rgb "blue" linewidth 2
#設定線條顏色及寬度,上一行可用縮寫 lc=linecolor lw=linewidth
#rgb可用的顏色至少有red, green, blue, yellow, gold, purple, sea-green
set style increment user #線條格式採用自訂值
set polar #設定為極坐標繪圖,預設的變數為"t"

n=9 #設定主量子數
R=10 #設定圓半徑
A=R*0.1 #設定圓周上起伏的程度

set title "N=".n #"設定標題為"N=n", n為主量子數
f1(t)=R+A*sin(n*t) #設定在圓周上起伏的函數1
f2(t)=R-A*sin(n*t) #設定在圓周上起伏的函數2,與f1(t)反相
f3(t)=R #圓形

set terminal png #設定輸出格式為png
set output "circle-sw.png" #設定輸出檔名
plot f1(t),f2(t),f3(t)

set terminal svg #設定輸出格式為svg
set output "circle-sw.svg" #設定輸出檔名
plot f1(t),f2(t),f3(t)



若將以上的內容另存為circle-sw.gp,接著只要在文字介面中輸入

gnuplot circle-sw.gp

便會自動畫出 circle-sw.png 及 circle-sw.svg 兩個檔案。以下是我畫出來的圖片


n = 1



2012年2月29日 星期三

用Android手機學英文

最近突然想把英文能力補回來,剛好我有一隻Android手機,就把腦筋動到手機的app上頭,果然在Market當中找到了幾個實用的軟體。

2011年10月26日 星期三

我的教學平臺正式開張

我這幾天用Google協作平台製作了自己的教學平臺,以後我會把與課程相關、主要是給學生看東西放在這個網頁,網誌上的東西則是以給教師看的為主。

2011年9月28日 星期三

Word 轉 pdf 避免亂碼的方法

過去我在將一些 word 檔轉成 pdf 檔時,通常是利用 pdfcreator 或 dopdf 這類的軟體,但某些文件裡的中文會無法正常顯示或是少了幾個字。如果只是為了在沒有裝 MS Office 的電腦上閱讀這些檔案,我之前是利用 ”Microsoft Office Document Image Writer” 將文件轉成 tif 檔,但是這樣文件會變為黑白,而且無法搜尋文件裡的文字。如何讓轉出來的 pdf 檔格式不變,而且還能搜尋裡頭的文字,是我一直想找到的方法。直到今天,終於我讓想到了一個有點投機的方法:先將 word 檔轉為 xps 檔,再將 xps 檔轉為 pdf 檔。

2011年3月8日 星期二

將數學公式存為圖片的方法

   我因為教學上的需求,時常要將數學式子變成圖片,這樣我才能在上課要的電子書中加入好看的數學式子。再加上我在寫論文時有用過LaTeX,發現用它做出 來的數學式子真的很漂亮,於是我想要找一個利用LaTeX產生數學式子,最後還能另存為圖片的軟體來用,以下為我所找到的軟體使用方法以及代替方案。

2011年3月3日 星期四

pdf轉檔方式

  將其它格式的檔案,例如doc或odt轉成pdf檔的方法,主要可以分成3種,主要(1)利用OpenOffice轉檔;(2)利用軟體轉檔;(3)利用線上工具轉檔。以下分別介紹這3種方法。

2011年2月12日 星期六

連結體上升最大高度

作者:王一哲
日期:2011年2月12日
取材自李建明(主編)(2009)。高中物理解題指引。廣州:廣東教育出版社。第139頁第7題


試題


如下圖所示,物塊 $A$ 的質量為 $M$,物塊 $B$、$C$ 的質量都是 $m$,並都可看作質點,且 $m < M < 2m$。三物塊用細線通過滑輪連接,物塊 $B$ 與物塊 $C$ 的距離和物塊 $C$ 到地面的距離都是 $L$。現將物塊 $A$ 下方的細線剪斷,若物塊 $A$ 距滑輪足夠遠且不計一切阻力。求:(1) 物塊 $A$ 上升時的最大速度;(2) 物塊 $A$上升的最大高度

答案


(1) 物塊 $A$ 上升時的最大速度 $$ v = \sqrt{\frac{2m - M}{2m + M} \cdot 2gL} $$ (2) 當 $m < M < \sqrt{2} m$ 時 $$ H = \frac{2 (4 m^2 + 3 Mm)}{(2m + M)(M + m)} \cdot L $$ 當 $\sqrt{2} m < M < 2 m$ 時 $$ H = \frac{2 Mm}{(M - m)(2m + M)} \cdot L $$

解析


第1小題


假設當 $C$ 落地時,$A$、$B$、$C$ 的速度大小為 $v$;且 $C$ 落地後,因為 $M > m$,使 $A$ 開始減速,故此時的速度為最大值。假設 $A$ 原來的高度為 $h_A$,由力學能守恆可得 $$ Mgh_A + mgL + mg \cdot 2L = \frac{1}{2}Mv^2 + \frac{1}{2} mv^2 + \frac{1}{2} mv^2 + Mg(h_A + L) + mgL $$ $$ (M + 2m) v^2 = 2gL(2m - M) $$ $$ v = \sqrt{\frac{2m - M}{2m + M} \cdot 2gL} $$

第2小題


本小題需要分為 $B$ 能落地及 $B$ 不能落地兩種情況來討論。 狀況1:$B$ 能落地,假設此時 $A$、$B$ 的速度大小為 $v_1$,由力學能守恆可得 $$ \frac{1}{2}Mv_1^2 + \frac{1}{2}mv_1^2 + Mg (h_A + 2L) = \frac{1}{2}Mv^2 + \frac{1}{2} mv^2 + \frac{1}{2} mv^2 + Mg(h_A + L) + mgL $$ $$ v_1^2 = v^2 + \frac{2gL(m - M)}{M + m} = 4gL \cdot \frac{2m^2 - M^2}{(2m + M)(M + m)} = 4gL \cdot \frac{(\sqrt 2 m + M)(\sqrt 2 m - M)}{(2m + M)(M + m)} $$ 因為 $B$ 能落地,故 $$ v_1 > 0 \Rightarrow \sqrt 2 m - M > 0 \Rightarrow m < M < \sqrt 2 m $$ $B$ 落地後,$A$ 只受重力作用,$A$ 的加速度為重力加速度 $g$ 向下,因此 $A$ 可再上升高度 $h$,由鉛直上抛可得 $$ 0 = v_1^2 + 2 \times (-g) \times h \Rightarrow h = \frac{v_1^2}{2g} = 2L \cdot \frac{2m^2 - M}{(2m + M)(M + m)} $$ $A$ 可上升的最大高度 $$ H = 2L + h = 2L \left [ 1 + \frac{2m^2 - M}{(2m + M)(M + m)} \right ] = \frac{2 (4 m^2 + 3 Mm)}{(2m + M)(M + m)} \cdot L $$
狀況2:$B$ 不能落地,故假設 $C$ 落地後,$A$、$B$ 間繩子張力為 $F$,加速度大小為 $a$,由牛頓第二運動定律可得 $$ A:~Mg - F = Ma ~~~~~ B: F - mg = ma $$ 兩式相加可得 $$ (M - m) g = (M + m) a \Rightarrow a = \frac{M - m}{M + m} \cdot g $$ $A$ 在 $C$ 落地後可再上升高度 $h$,由鉛直上抛可得 $$ 0 = v^2 + 2 \times (-g) \times h \Rightarrow h = \frac{v^2}{2g} = L \cdot \frac{(M + m)(2m - M)}{(M - m)(2m + M)} $$ $A$ 可上升的最大高度 $$ H = L + h = L \left[ 1 + \frac{(M + m)(2m - M)}{(M - m)(2m + M)} \right] = \frac{2 Mm}{(M - m)(2m + M)} \cdot L $$

2011年2月10日 星期四

Google產品愛用者

我 是Google產品的愛用者,常使用的東西有很多,以下會一一介紹。雖然Google產品有許多競爭對手,但我還是比較喜歡Google,原因大概有兩 點:(1) Google的東西通常介面較乾淨,沒有很煩人的圖像廣告一直在旁邊閃;(2) 絕大多數都是好用又免費,我最愛的就是這點了。以下是我常使用的產品: