基于实时场景建模的物理学过程模拟系统的设计与实现

论文摘要

随着信息技术的快速发展,计算机辅助教学技术被应用到诸多学科的教学之中,有效的提升了教学效果。本论文针对物理学科由于自身特点给广大学习者造成物理学习困难的现状,从物理教学的习题案例出发,分析并确立了物理学过程模拟系统的功能需求以及交互需求。以Box2D为基础,Qt为开发框架设计并开发了基于实时场景建模的物理学过程模拟系统。系统主要分为场景建模、场景管理、物理运动模拟、场景分析四个功能部分。其中,场景建模允许用户依据自身需求利用系统提供的物理构件自由进行物理场景建模,具有良好的交互性;基于Json数据格式结合自定义的存储结构来实现保存与导入等场景管理功能,不但能够避免对常用物理场景的反复搭建,而且有利于场景资源的共享;系统通过在Box2D与Qt之间实现物理计算的数据传递完成物理场景的运动模拟;通过对指定物理构件进行受力分析、瞬时状态分析等操作实现系统场景分析功能。本文系统拥有良好的交互性和实用性,在计算机辅助物理教学上有着一定的应用价值。

论文目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 计算机辅助教学技术的研究与应用

1.2.2 国外研究现状

1.2.3 国内研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 论文组织结构

2 相关软件及技术

2.1 Qt平台

2.1.1 图形视图框架

2.1.2 信号和槽机制

2.2 物理引擎的对比与选择

2.3 Box2D的数据计算

2.4 Json数据存储技术

2.5 开发环境的搭建

3 基于习题案例的需求分析

3.1 从受力确定运动情况案例

3.1.1 案例解读

3.1.2 功能及交互需求

3.2 从运动情况确定受力案例

3.2.1 案例解读

3.2.2 功能及交互需求

3.3 需求总结

3.3.1 功能模块

3.3.2 交互需求

4 系统的详细设计与实现

4.1 功能设计

4.2 交互设计

4.3 流程设计

4.4 架构设计

4.5 场景建模

4.5.1 物理构件

4.5.2 构件管理

4.5.3 物理构件位置校准

4.5.4 场景建模案例

4.6 场景管理

4.6.1 场景新建

4.6.2 场景保存与导入

4.7 运动模拟

4.7.1 数据准备

4.7.2 数据传递

4.8 场景分析

4.8.1 物体受力分析

4.8.2 物体瞬时状态分析

4.9 结果展示

4.9.1 系统操作步骤演示

4.9.2 运动模拟演示

4.9.3 物体瞬时状态演示

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

个人简介

第一导师简介

第二导师简介

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 苏涛宇

导师: 曹卫群,郑宏

关键词: 实时场景建模,物理运动过程模拟,计算机辅助教学

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,社会科学Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,教育理论与教育管理,计算机软件及计算机应用

单位: 北京林业大学

分类号: O4-4;G434

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000286

总页数: 70

文件大小: 5259K

下载量: 49

基于实时场景建模的物理学过程模拟系统的设计与实现

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢