漫談中學(xué)物理和數(shù)學(xué)

　　 摘 要：中學(xué)物理和數(shù)學(xué)關(guān)系密切，教師在教學(xué)中既要把握好數(shù)學(xué)運(yùn)用的“度”，時刻體現(xiàn)物理的本性，又要應(yīng)用數(shù)學(xué)促進(jìn)物理的學(xué)習(xí)，同時通過數(shù)學(xué)在物理中的應(yīng)用，加深對數(shù)學(xué)的理解，使物理與數(shù)學(xué)達(dá)到最佳組合，以使學(xué)生和諧全面發(fā)展。
　　 關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；教學(xué)；數(shù)學(xué)
　　
　　 物理學(xué)科與數(shù)學(xué)知識有著密切的聯(lián)系，學(xué)生對物理概念、定律、原理的理解，物理問題的定量分析、解決等都需要一定的數(shù)學(xué)知識。隨著高考改革的深入及素質(zhì)教育的全面展開，各學(xué)科之間滲透的不斷加強(qiáng)，中學(xué)物理教師在平時的教學(xué)中，如何靈活地運(yùn)用滲透數(shù)學(xué)知識培養(yǎng)學(xué)生解決物理問題的能力但又不失物理本色，使兩學(xué)科得到和諧發(fā)展，學(xué)生的綜合能力得到提高顯得尤為重要。本文就此談幾點(diǎn)看法。
　　 一、把握數(shù)學(xué)的運(yùn)用尺度，更好地體現(xiàn)物理本性
　　 物理中有大量的物理概念和物理規(guī)律都是通過數(shù)學(xué)語言來描述的，有大量物理問題的解決需要綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)知識。這就需要我們在平時的物理教學(xué)中，既能恰到好處地運(yùn)用數(shù)學(xué)知識，又能更深刻地體現(xiàn)物理的本質(zhì)，把握好一個“度”，我覺得應(yīng)該注意以下問題。
　　 1.對于物理概念和物理規(guī)律、公式和圖像等，一定要使學(xué)生弄清它們的來龍去脈，弄清它們所表示的物理意義，不能單純地從抽象的數(shù)學(xué)意義去理解物理問題，要防止單純從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)將物理公式“純數(shù)學(xué)化”的傾向。這就是說，要注意不能把物理意義淹沒在數(shù)學(xué)表述式中，也只有這樣，學(xué)生才能更好地把握物理概念，才能防止公式運(yùn)用中出現(xiàn)張冠李戴的現(xiàn)象。例如對于力做功問題的教學(xué)，只有讓學(xué)生理解公式中力、位移、夾角的物理意義，才能使學(xué)生理解負(fù)功的含義，也才可能正確比較功的大小。再如，對于電阻的定義式R=U/I，只有讓學(xué)生明白了電阻的物理意義，才不會出現(xiàn)說成“R與U成正比，與I成反比”的錯誤。
　　 二、利用數(shù)學(xué)的邏輯性強(qiáng)等特點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)
　　 充分利用數(shù)學(xué)這一強(qiáng)有力的工具，對于物理知識的理解可以起到事半功倍的效果。
　　 1.利用數(shù)學(xué)概念、圖像等幫助學(xué)生理解某些物理問題。抽象思維在物理學(xué)中很重要，而在物理學(xué)習(xí)中進(jìn)行抽象思維的時候，數(shù)學(xué)是不可缺少的非常有力的工具。例如，通過數(shù)學(xué)中極限的概念，幫助學(xué)生建立瞬時速度的概念，推導(dǎo)出勻變速直線運(yùn)動的位移公式。再如“直線運(yùn)動”一章的學(xué)習(xí)，可利用位移—時間，速度—時間，加速度—時間等的各種圖像，讓學(xué)生判斷物體的運(yùn)動類別，敘述其運(yùn)動特點(diǎn)，這樣利用圖像的特點(diǎn)，使學(xué)生加深了對位移、加速度等概念的理解，自然也就掌握了各種運(yùn)動的特點(diǎn)。
　　 2.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識來推導(dǎo)物理公式的能力，從而擴(kuò)展物理知識，加深對物理知識的理解。例如，學(xué)習(xí)完動量定理后，可引導(dǎo)學(xué)生從牛頓第二定律出發(fā)導(dǎo)出動量定理，再引導(dǎo)學(xué)生理解二者的聯(lián)系與區(qū)別，即牛頓第二定律只表明外力對物體的即時作用（力的瞬時效果），動量定理反映了外力在這段時間里的積累效果（累積效應(yīng)）。這樣既可以使學(xué)生更透徹地理解牛頓第二定律和動量定理，又可以幫助他們領(lǐng)會物理知識間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　 3.利用數(shù)學(xué)的邏輯特點(diǎn)，使物理知識系統(tǒng)化。當(dāng)數(shù)學(xué)賦予物理工具的時候，也就把物理納入它的應(yīng)用范圍。將數(shù)學(xué)的邏輯性特點(diǎn)應(yīng)用于物理，可將物理知識串珠成線、成面，使物理知識系統(tǒng)化，渾然一體。例如各種物理復(fù)習(xí)資料中的知識框架。
　　 三、利用數(shù)學(xué)在物理中的應(yīng)用，加深學(xué)生對數(shù)學(xué)的理解
　　 數(shù)學(xué)進(jìn)行的是抽象思維，當(dāng)將其放之于物理應(yīng)用這一載體，抽象的東西便可形象化一些，使其更適合學(xué)生的認(rèn)知水平。例如，“帶電粒子在洛倫茲力作用下的圓周運(yùn)動”一節(jié)，需要用到大量的圓的知識，簡諧波要用到三角函數(shù)的知識等，這樣就為數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用創(chuàng)設(shè)了具體情景，數(shù)學(xué)知識不再那么抽象枯燥，自然就會加深學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解。更為重要的是，通過數(shù)學(xué)知識在物理中的應(yīng)用，學(xué)生體會到了數(shù)學(xué)知識的價值和學(xué)科間互相滲透交融的喜悅，必將激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。
　　 四、創(chuàng)造物理與數(shù)學(xué)綜合應(yīng)用的機(jī)會，使學(xué)生的綜合能力得到發(fā)展
　　 不斷發(fā)展的社會需要我們培養(yǎng)綜合型的人才，為學(xué)生創(chuàng)造各學(xué)科知識綜合應(yīng)用的機(jī)會是我們教師的首要任務(wù)。我們物理教師應(yīng)當(dāng)抓住物理學(xué)科和數(shù)學(xué)學(xué)科相互滲透的特點(diǎn)，創(chuàng)造一個良好的物理環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，同時又要用到一定的數(shù)學(xué)知識來解決物理問題，這樣使兩種學(xué)科互相促進(jìn)互為提高。例如在物理實驗中要引導(dǎo)學(xué)生把實驗觀測和數(shù)學(xué)推導(dǎo)這兩種手段有機(jī)地結(jié)合起來，以觀察、實驗的感性材料為依據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法（包括公式和圖像）來對其進(jìn)行計算、分析、概括、推理，得出經(jīng)驗規(guī)律，并進(jìn)一步抽象為物理定律。
　　 物理與數(shù)學(xué)有千絲萬縷的聯(lián)系，同時又有著本質(zhì)的區(qū)別。我們物理教師既要防止將物理課變成簡單的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和數(shù)學(xué)運(yùn)用課，又要學(xué)會靈活地運(yùn)用數(shù)學(xué)知識為物理教學(xué)服務(wù)，使二者達(dá)到最佳組合，培養(yǎng)學(xué)生推理、探索的能力和創(chuàng)新精神，從而提高他們的科學(xué)“預(yù)見”能力，使他們得到和諧綜合發(fā)展。
　　 （作者單位 山西省介休市職業(yè)中學(xué)）