物理老师教你学Java语言（中篇）

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!

第四章 物质的基本结构——类与对象

4.1 分子与原子的关系（类与实例）

物理类比：

• 类 = 分子结构式（定义物质特性）
• 对象 = 实际存在的分子（具体实例）

实验代码：

// 定义"电路元件"类（分子结构式） class CircuitComponent { // 属性：电压、电阻（相当于原子） double voltage; int resistance; // 方法：计算电流（分子功能） double calculateCurrent() { return voltage / resistance; } } // 创建真实元件（对象实例化） CircuitComponent led = new CircuitComponent(); led.voltage = 3.0; led.resistance = 150; System.out.println("LED电流：" + led.calculateCurrent() + "A"); 

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!

4.2 力的三要素（方法参数与返回值）

物理要素对照表：

实验演示：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!class ForceCalculator { // 计算浮力的方法（参数：液体密度、体积） double buoyancy(double density, double volume) { return density * 9.8 * volume; // 返回浮力值 } } ForceCalculator archimedes = new ForceCalculator(); System.out.println("浮力：" + archimedes.buoyancy(1000, 0.5) + "N"); 

4.3 惯性定律（对象的状态保持）

牛顿第一定律编程版：

“对象在未被外部方法作用时，将保持原有状态不变”

状态保持实验：

class MovingCar { double speed = 0; void accelerate(double force) { speed += force * 0.1; // 力改变速度 } } MovingCar tesla = new MovingCar(); tesla.accelerate(200); System.out.println("当前车速：" + tesla.speed + "km/h"); // 输出20.0 tesla.accelerate(0); // 不施加外力 System.out.println("惯性行驶：" + tesla.speed + "km/h"); // 保持20.0 

第五章 能量守恒系统——面向对象特性

5.1 安全实验规范（封装思想）

封装三原则：

1. 危险化学品要密封保存（私有化属性 private）
2. 通过专用工具操作（公有方法 public）
3. 设置安全防护层（访问控制 getter/setter）

安全电压调节器：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!class VoltageRegulator { private int maxVoltage = 220; // 密封属性 // 安全调节方法 public void setVoltage(int newVoltage) { if (newVoltage > 240) { System.out.println("超过安全阈值！"); } else { maxVoltage = newVoltage; } } public int getVoltage() { return maxVoltage; } } 

5.2 生物分类法（继承体系）

生物学类比继承：

classDiagram class 电子元件 电子元件 <|-- 电阻 电子元件 <|-- 电容 电子元件 <|-- 电感 

电路家族代码：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!class ElectronicComponent { String name; void displayType() { System.out.println("基础元件"); } } class Resistor extends ElectronicComponent { @Override void displayType() { System.out.println("阻碍电流"); } } class Capacitor extends ElectronicComponent { @Override void displayType() { System.out.println("储存电荷"); } } 

5.3 水的三态变化（多态实现）

物态变化与多态：

// 父类：水 class Water { void state() { System.out.println("液态"); } } // 子类：冰 class Ice extends Water { @Override void state() { System.out.println("固态"); } } // 子类：水蒸气 class Steam extends Water { @Override void state() { System.out.println("气态"); } } // 实验演示 Water[] states = {new Water(), new Ice(), new Steam()}; for (Water w : states) { w.state(); // 同一方法不同表现 } 

第六章 物理实验方法论——接口与异常

6.1 标准电源插头（接口抽象性）

接口的物理意义：

定义实验设备的通用连接标准，不关心内部实现

USB接口模拟：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!interface USBPower { void transferData(); // 必须实现的方法 default void charge() { // 默认方法（Java8+特性） System.out.println("5V充电中..."); } } class Mouse implements USBPower { @Override public void transferData() { System.out.println("传输坐标数据"); } } 

6.2 保险丝保护机制（异常处理）

电路安全系统：

class Circuit { void powerOn(int voltage) throws OverloadException { if (voltage > 250) { throw new OverloadException("电压过高！"); } System.out.println("电路正常启动"); } } // 自定义保险丝异常 class OverloadException extends Exception { public OverloadException(String message) { super(message); } } // 实验操作 try { new Circuit().powerOn(300); } catch (OverloadException e) { System.out.println("触发保护：" + e.getMessage()); } 

6.3 误差分析报告（日志记录）

实验记录规范：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!import java.util.logging.Logger; class ExperimentLogger { private static final Logger LOG = Logger.getLogger("Lab"); void runExperiment() { LOG.info("实验开始"); try { // 模拟危险操作 int result = 10 / 0; } catch (Exception e) { LOG.severe("实验出错：" + e.toString()); } LOG.info("实验结束"); } } 

中篇实验室任务：

1. 设计一个”智能温控系统”类，当温度超过阈值时触发熔断机制（封装+异常）
2. 创建电路元件继承体系：电阻、电容、电感均继承基础元件类，实现各自特性
3. 模拟三相态变化系统：通过多态实现水在不同温度下的状态切换

// 任务3示例代码框架 class TemperatureSystem { public static void main(String[] args) { Water substance = new Water(); substance.state(); // 默认液态 substance = new Ice(); substance.state(); // 固态 substance = new Steam(); substance.state(); // 气态 } } 

下篇预告：下篇将进入”电磁综合篇”，用磁感线理解集合存储，用变压器原理掌握数据流转换，最终完成能自动生成实验报告的完整系统！