用计算机进行虚拟实验的方法
专利汇可以提供用计算机进行虚拟实验的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用计算机进行虚拟实验的方法，包括以下步骤：接收实验类型选择指令，选择一种类型的实验；接收所选类型实验的参数；按照所选类型和参数建立数学模型；根据数学模型进行计算；根据数学模型计算的结果显示图像。本发明的一个 实施例 是虚拟饲养鱼类，另一个实施例是单摆，再一个实施例是混合气体爆炸极限。本发明将以计算机为主体的多媒体技术与仿真技术应用到中小学校的实验领域，变程式化实验为探索性实验；本发明还突破了传统实验受实验设备、环境条件、危险性等带来的限制，扩大实验内容的范围和知识面。，下面是用计算机进行虚拟实验的方法专利的具体信息内容。
1.一种用计算机进行虚拟实验的方法，包括以下步骤：接收实验类型选择指令，选择一种类型的实验；接收所选类型实验的参数；按照所选类型和所述参数建立数学模型；根据数学模型进行计算；根据数学模型计算的结果显示图像。
2.如权利要求1所述的用计算机进行虚拟实验的方法，其特征在于，所述实验类型是虚拟饲养鱼类；所述参数包括鱼的种类、鱼的数量、温度、喂饵量、剩余饲料量、水草数量、换水频率，氧气棒数量、鱼缸体积和鱼缸的水表面积；根据上述参数，按照以下公式建立水中溶氧量的数学模型：在鱼缸养了m种小鱼，第i种(i＝1-8)重量为wi的小鱼ni尾，氧气棒为a个，不养水草，每天多余lmg饵料时有如下鱼缸中溶氧量的方程：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：为在环境温度为T时的水体的饱和溶氧，V：为鱼缸的体积，S为鱼缸的水表面积；Wi：小鱼的重量t：为从开始养鱼或者从换水到当前的时间段。
3.如权利要求2所述的用计算机进行虚拟实验的方法，其特征在于，根据上述参数，按照以下公式建立水中溶氧量的数学模型：其他情况同权利要求2，但增加了p棵水草的条件下，可分别根据以下公式得出如下白天(12小时)和黑夜(12小时)鱼缸中溶氧量：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)＝Y1；(白天转黑夜或者黑夜转白天时的瞬间值)。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：白天为白天的时间，晚上为黑夜的时间；t0：为从开始养鱼或换水到现在的时间。
4.如权利要求2所述的用计算机进行虚拟实验的方法，其特征在于，根据上述参数，按照以下公式建立食物需求量的数学模型：每条鱼的食物摄入量由喂饵量、鱼的数量、鱼的种类确定，设定每尾鱼每天所需的饵量为其体重的3％，如连续30天达不到这个摄入量则会饿死。当鱼缸中有k1尾大型鱼，k2尾中型鱼和k3尾小型鱼，并且每天投入h毫克饵料时的食物分配情况：h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＝0为饵料正合适；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＞0为饵料过剩；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03为剩余饵料，这些饵料对水中的溶氧情况产生影响；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＜0为饵料不足；当h＜k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03时，就有鱼吃不饱，而且在30天后饿死。
5.如权利要求4所述的用计算机进行虚拟实验的方法，其特征在于，根据上述参数，按照以下公式建立食物分配的数学模型：假设大鱼争食能力是小鱼争食能力的8倍，中鱼争食能力是小鱼争食能力的4倍，则大鱼共可获得：8×k1×h8×k1+4×k2+kmg]]>食饵，则每尾大鱼可获得4×h8×k1+4×k2+kmg]]>食饵；中、小型鱼获得食饵的情况讨论如下：当8×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w1]]>时，则以0.03×w1计，多余的食饵留下给中、小型鱼分配；若8×h8×k1+4×k2+k<0.03×w1,]]>每尾中型鱼分得4×h8×k1+4×k2+kmg]]>食饵；若4×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w2,]]>则以0.03×w2计，多余的食饵留下给小型鱼分配；当8×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w1]]>时，则有h-0.03×k1×w1mg食饵留给中小型鱼分配，同理，每尾中型鱼可分得4×(h-0.03×k1×w1)4×k2+k3;]]>若4×(h-0.03×k1×w1)4×k2+k3≥0.03×w2,]]>则以0.03×w2计，多余的食饵留下给小型鱼分配。
6.如权利要求2至5中任一项所述的用计算机进行虚拟实验的方法，其特征在于，根据所述数学模型计算得到的结果，显示鱼类在鱼缸内作相应活动的图像，所述图像与所述结果是相对应的。
7.如权利要求1所述的用计算机进行虚拟实验的方法，其特征在于，所述实验类型是单摆；所述参数包括单摆摆杆长度、摆动周期和重力加速度；根据上述参数，按照以下公式建立单摆摆动的数学模型：θ=θ0×cos(gL×T)]]>其中θo为初始角度，g为重力加速度，L为摆长，T为摆动周期，θ为计算结果，即当前摆动角度。
8.如权利要求7所述的用计算机进行虚拟实验的方法，其特征在于，根据所述数学模型计算得到的结果，显示单摆摆动的图像，所述图像与所述结果是相对应的。
9.如权利要求1所述的用计算机进行虚拟实验的方法，其特征在于，所述实验类型是混合气体爆炸极限；所述参数包括可燃气体种类、可燃气体与氧气的混合比例；根据可燃气体的种类及其与氧气的混合比例建立可燃气体爆炸的数学模型。
10.如权利要求9所述的用计算机进行虚拟实验的方法，其特征在于，显示可燃气体充入一虚拟容器的图像，根据所述数学模型计算的结果，显示相应等级的爆炸现象，所述爆炸现象与所述计算的结果相对应。
用计算机进行虚拟实验的方法
技术领域
背景技术
于是，就需要一种进行虚拟实验的方法。来模拟一些使用传统方式难以在课堂上或实验室中进行的实验。
发明内容
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用计算机进行虚拟实验的方法，包括以下步骤：接收实验类型选择指令，选择一种类型的实验；接收所选类型实验的参数；按照所选类型和所述参数建立数学模型；根据数学模型进行计算；根据数学模型计算的结果显示图像。
本发明的一个实施例是虚拟饲养鱼类，使用的参数包括鱼的种类、鱼的数量、温度、喂饵量、剩余饲料量、水草数量、换水频率，氧气棒数量、鱼缸体积和鱼缸的水表面积；根据上述参数，建立水中溶氧量、食物需求量和食物分配的数学模型；并根据数学模型的计算结果显示鱼类作相应活动的图像。
本发明的另一个实施例是单摆，使用的参数包括单摆摆杆长度、摆动周期和重力加速度；根据上述参数建立单摆摆动的数学模型；并根据数学模型的计算结果显示单摆摆动的图像。
本发明的又一个实施例是混合气体爆炸极限，使用的参数包括可燃气体种类、可燃气体与氧气的混合比例；根据上述参数建立混和气体爆炸的数学模型；并根据数学模型的计算结果显示相应等级的爆炸现象。
由于采用了上述技术方案，本发明的用计算机进行虚拟实验的方法将以计算机为主体的多媒体技术与仿真技术应用到中小学校的实验领域，让学生在确定的知识范围里用计算机按自己的想法操作实验，并通过屏幕参与和体验实验过程，变程式化实验为探索性实验；本发明还突破了传统实验受实验设备、环境条件、危险性等带来的限制，扩大实验内容的范围和知识面。
附图说明
图1是本发明的用计算机进行虚拟实验的方法的流程图；图2是本发明的一个实施例，虚拟饲养鱼类的流程图；图3是本发明的另一个实施例，单摆的流程图；图4是本发明的又一个实施例，混和气体爆炸极限的流程图。
具体实施方式
图1是本发明的用计算机进行虚拟实验的方法的流程图。如图1所示，本发明的方法包括以下步骤：步骤S11，接收实验类型选择指令，选择一种类型的实验。本发明的方法可以进行多种虚拟实验，所以首先选择需要进行模拟的实验的类型。
步骤S12，接收所选类型实验的参数。不同类型的实验所需要的参数是不同的，所以在步骤S12接收步骤S11中所确定的实验类型对应的参数；步骤S13，按照所选类型和参数建立数学模型。根据选定的实验类型和给定类型实验对应的参数建立数学模型。
步骤S14，根据步骤S13中建立的数学模型进行计算。
步骤S15，根据步骤S14中数学模型计算的结果显示相对应的图像。图像是与数学模型的结果相对应的。
图2是本发明的方法的一个实施例，内容是虚拟饲养鱼类，如图2所示的其流程图，包括：步骤S21，接收实验类型选择指令选择其实验类型为虚拟饲养鱼类；步骤S22，虚拟饲养鱼类实验所需要的参数包括鱼的种类、鱼的数量、温度、喂饵量、剩余饲料量、水草数量、换水频率，氧气棒数量、鱼缸体积和鱼缸的水表面积。当然鱼的种类这个参数中还包括鱼的大小、鱼的体重几个子参数；步骤S23，根据上述参数，按照以下公式建立水中溶氧量的数学模型，由于水中有无水草对溶氧量的大小有影响，所以对于有水草和没有水草采用的是不同的计算公式：首先考虑没有水草的情况，在鱼缸养了m种小鱼，第i种(i＝1-8)重量为wi的小鱼ni尾，氧气棒为a个，不养水草，每天多余lmg饵料时有如下鱼缸中溶氧量的方程：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：为在环境温度为T时的水体的饱和溶氧，V：为鱼缸的体积，S为鱼缸的水表面积；Wi：小鱼的重量t：为从开始养鱼或者从换水到当前的时间段。
在其他情况同上，但增加了p棵水草的条件下，可分别根据以下公式得出如下白天(12小时)和黑夜(12小时)鱼缸中溶氧量，因为水草在白天是释放氧气，而在晚上是吸收氧气的：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)＝Y1；(白天转黑夜或者黑夜转白天时的瞬间值)。
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：白天为白天的时间，晚上为黑夜的时间；t0：为从开始养鱼或换水到现在的时间。
对于需要投放的食物量，采用如下的方法进行计算，每条鱼的食物摄入量由喂饵量、鱼的数量、鱼的种类确定，一般来说大鱼的食量大，其争夺食物的能力也较强，小鱼的食量和争夺食物的能力都较小。
对于食物需求量采用如下数学模型，设定每尾鱼每天所需的饵量为其体重的3％，如连续30天达不到这个摄入量则会饿死。当鱼缸中有k1尾大型鱼，k2尾中型鱼和k3尾小型鱼，并且每天投入h毫克饵料时的食物分配情况：h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＝0为饵料正合适；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＞0为饵料过剩；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03为剩余饵料，这些饵料对水中的溶氧情况产生影响；h-k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03＜0为饵料不足；当h＜k1×w1×0.03+k2×w2×0.03+k3×w3×0.03时，就有鱼吃不饱，而且在30天后饿死。
对于食物的分配情况，采用如下数学模型，假设大鱼争食能力是小鱼争食能力的8倍，中鱼争食能力是小鱼争食能力的4倍，此时可以把投饵的情况想象成朝若干个盒子里扔球的数学模型，则此时共有8×k1+4×k2+k3个盒子，把h个小球投入，则大鱼共可获得：8×k1×h8×k1+4×k2+kmg]]>食饵，则每尾大鱼可获得4×h8×k1+4×k2+kmg]]>食饵；中、小型鱼获得食饵的情况讨论如下：当8×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w1]]>时，则以0.03×w1计，多余的食饵留下给中、小型鱼分配；若8×h8×k1+4×k2+k<0.03×w1,]]>每尾中型鱼分得4×h8×k1+4×k2+kmg]]>食饵；若4×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w2,]]>则以0.03×w2计，多余的食饵留下给小型鱼分配；当8×h8×k1+4×k2+k≥0.03×w1]]>时，则有h-0.03×k1×w1mg食饵留给中小型鱼分配，同理，每尾中型鱼可分得4×(h-0.03×k1×w1)4×k2+k3;]]>若4×(h-0.03×k1×w1)4×k2+k3≥0.03×w2,]]>则以0.03×w2计，多余的食饵留下给小型鱼分配。
步骤S24，根据上述各数学模型计算结果。
步骤S25，根据步骤S24中的计算结果，显示相应的图像。例如，溶氧量的高低直接决定鱼类的活动能力，当计算出的溶氧量不足时，鱼类的活动能力下降，长时间的溶氧量不足，就回导致鱼类的死亡。此时就显示鱼类死亡的图像。同理，对于食物需求量，由于大鱼和小鱼争夺食物的能力不同，因此投放的食物量不足时，会导致争夺食物能力较弱的小鱼吃不到食物，如果这种情况延续30天，则显示小鱼死亡的图像。
当然，熟悉本领域的人员应该清楚的知道，上述实施例中还可以加入水温、气温、水的混浊程度等因素，但这并不应该被认为是脱离了本发明的范围，因为上述的这些改变对于本领域内的技术人员来说是很容易的。
图3是本发明的另一个实施例，内容是单摆，如图2所示的其流程图，包括：
步骤S31，接收实验类型选择指令选择其实验类型为单摆；步骤S32，单摆实验所需要的参数包括单摆摆杆长度、摆动周期和重力加速度。
步骤S33，根据上述参数，按照以下公式建立单摆的数学模型，本实验的理论依据如下，由于重力加速度是通过以下物理公式推算的：9＝978.03185(1+0.005278895sin2+0.000023462sin4cm/s2(式1)当摆动角度小于5°时，摆动周期和摆动角度无关，在本实验中，为了简化操作，规定摆动角度不能大于5°，采用以下的简化公式计算重力加速度：g=4π2LT2]]>根据上述参数，按照以下公式建立单摆摆动的数学模型：θ=θ0×cos(gL×T)]]>其中θ0为初始角度，g为重力加速度，L为摆长，T为摆动周期，θ为计算结果，即当前摆动角度。
步骤S34，根据上述数学模型进行计算。
步骤S35，根据步骤S24的计算结果显示单摆摆动的图像。
这个单摆的实施例可以用于演示使用单摆测定重力加速度的实验，首先将事先定义好的g值作为参数输入，然后会显示出单摆摆动的图像。接下来再跟据该单摆摆动的图像来测量出其摆动周期和摆长，并计算出g值，最后将计算得到的g值与预先设定的g值进行比较。
图4是本发明的又一个实施例，实验内容是混和气体爆炸极限实验，如图所示流程，包括：步骤S41，接收实验类型选择指令选择其实验类型为混合气体爆炸极限；步骤S42，混合气体爆炸极限实验所需要的参数包括可燃气体种类、可燃气体与氧气的混合比例；步骤S43，根据上述参数，建立混合气体爆炸极限的数学模型。该实施例模拟的混和气体的化学反应方程式如下：H2：CH4：
CO：C4H10：步骤S44，根据步骤S43中的数学模型进行计算。
步骤S45，首先按照步骤S42中的输入参数显示可燃气体充入一虚拟容器的图像，再根据步骤S44中的计算结果显示相应等级的爆炸现象，爆炸现象与计算的结果相对应。
用计算机模拟混合气体爆炸极限的实验不会发生爆炸的危险，同时又能够模拟多种比例混合时的爆炸效果。
上述详细说明的实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种富硒鱼类的养殖监测信息处理系统及方法 | 2020-05-11 | 193 |
| 一种新型生物絮团及应用和利用其标粗凡纳滨对虾的方法 | 2020-05-12 | 31 |
| 一种草莓大田栽培方法 | 2020-05-13 | 673 |
| 一种含有明胶蚯蚓红虫的鱼饵 | 2020-05-16 | 840 |
| 屏幕钓鱼装置 | 2020-05-15 | 801 |
| 一种新型捕鸽装置 | 2020-05-12 | 860 |
| 一种便于挂饵的三锚鱼钩 | 2020-05-13 | 95 |
| 一种VIB假饵 | 2020-05-12 | 851 |
| 一种耐拉力的防脱鱼钩 | 2020-05-08 | 679 |
| 假魚餌 | 2020-05-16 | 876 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
