淺析數(shù)學(xué)方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用體現(xiàn)

朱娜萱

沈陽(yáng)師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110034

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淺析數(shù)學(xué)方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用體現(xiàn)

朱娜萱*

沈陽(yáng)師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110034

作為一種學(xué)科、一種模型，數(shù)學(xué)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)隨著教育事業(yè)的不斷發(fā)展日漸顯現(xiàn)，數(shù)學(xué)方法既可以幫助學(xué)生提高物理問(wèn)題解決能力，又能夠?qū)⑽锢砀拍睢⒁?guī)律形象直觀的表達(dá)出來(lái)。鑒于此，本文首先介紹了高中物理教學(xué)中涉及到的主要數(shù)學(xué)方法，然后對(duì)高中物理教學(xué)對(duì)物理問(wèn)題的解決應(yīng)用數(shù)學(xué)方法的有效途徑進(jìn)行了深入探索。

數(shù)學(xué)方法；高中；物理教學(xué)；應(yīng)用途徑

長(zhǎng)期以來(lái)，物理學(xué)科始終是很多理科生的弱項(xiàng)與學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，尤其是高中物理。高中物理具有理論抽象、內(nèi)容復(fù)雜，規(guī)律、定律、概念繁多的特點(diǎn)，采用一般的教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方法很難達(dá)到理想的教學(xué)效果。而應(yīng)用數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)方法來(lái)解決物理問(wèn)題，大量實(shí)踐證明，這種教學(xué)方式可以取得較好的教學(xué)效果，對(duì)開(kāi)拓學(xué)生思維、提高學(xué)生物理問(wèn)題解決能力具有重要影響。

一、高中物理教學(xué)中涉及到的數(shù)學(xué)方法

就目前而言，很多數(shù)學(xué)方法都已在高中物理教學(xué)中得到了應(yīng)用，這些方法主要有函數(shù)(三角函數(shù)、二次函數(shù)等)、方程(圓方程、橢圓方程、一元二次方程、二元一次方程等)、極值(均值不等式、函數(shù)求極值等)、幾何圖形法(拋物線、正弦、余弦曲線、向量、三角形的全等、相似等)、數(shù)學(xué)模型(數(shù)列、數(shù)形結(jié)合、數(shù)學(xué)歸納法等)[1]。不同的數(shù)學(xué)方法適合應(yīng)用在不同的物理教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，適合用于解決不同的物理問(wèn)題，即高中物理教學(xué)對(duì)于數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用應(yīng)遵循契合性、適用性、合理性原則，這樣數(shù)學(xué)方法在高中物理教學(xué)方面的優(yōu)勢(shì)才能得到有效發(fā)揮，物理教學(xué)有效性才能得到有效提升。

從當(dāng)前高中物理教學(xué)對(duì)數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用來(lái)看，主要分為兩大方面：第一，對(duì)于物理問(wèn)題的解決運(yùn)用的主要是數(shù)學(xué)模型。在解決一些物理問(wèn)題時(shí)，采用數(shù)學(xué)模型方法找出研究對(duì)象之間的相互關(guān)系，基于定性定量分析，從結(jié)構(gòu)角度出發(fā)構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)該模型對(duì)物理問(wèn)題提供的條件進(jìn)行梳理和分析，找出解決問(wèn)題的突破口，如幾何法、圖形法、代數(shù)法等。第二，對(duì)于物理知識(shí)理論的學(xué)習(xí)運(yùn)用的主要是數(shù)學(xué)邏輯思維和方法。物理知識(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生邏輯思維能力和表達(dá)能力有著較高的要求，而本身邏輯性很強(qiáng)的數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)方法在物理教學(xué)中的應(yīng)用無(wú)疑可以強(qiáng)化學(xué)生的抽象邏輯思維，幫助學(xué)生更深刻的來(lái)認(rèn)識(shí)和剖析事物的本質(zhì)與發(fā)展規(guī)律[2]。

二、高中物理教學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的有效途徑

(一)加強(qiáng)學(xué)生物理與數(shù)學(xué)知識(shí)的結(jié)合能力

運(yùn)用數(shù)學(xué)方法開(kāi)展物理教學(xué)的根本目的在于培養(yǎng)學(xué)生形成這樣的思維能力——善于用數(shù)學(xué)思維、方法、理論來(lái)學(xué)習(xí)物理知識(shí)、解決物理問(wèn)題，對(duì)于物理知識(shí)的學(xué)習(xí)視野和問(wèn)題的解決思路靈活、開(kāi)拓。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，加強(qiáng)學(xué)生自身對(duì)物理與數(shù)學(xué)的有效結(jié)合能力是基礎(chǔ)和關(guān)鍵，只有學(xué)生本身形成這種意識(shí)，養(yǎng)成這種習(xí)慣，才會(huì)以主動(dòng)方式去運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，才可能提高物理成績(jī)[3]。高中物理教師應(yīng)充分發(fā)揮自身主導(dǎo)作用，將物理教學(xué)內(nèi)容中數(shù)、理聯(lián)系緊密的、典型的、較為綜合的問(wèn)題篩選出來(lái)，加以合理的分類歸納，引導(dǎo)學(xué)生嘗試用數(shù)學(xué)方法來(lái)解決這些物理問(wèn)題，并主動(dòng)尋求數(shù)學(xué)老師的指導(dǎo)與幫助，向數(shù)學(xué)教師詢問(wèn)那些數(shù)學(xué)知識(shí)、方法可以運(yùn)用到物理知識(shí)的學(xué)習(xí)和物理問(wèn)題的解決當(dāng)中。以這種方式在長(zhǎng)期不斷的教學(xué)過(guò)程中，使學(xué)生數(shù)、理結(jié)合的思想意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)于高中物理教學(xué)中涉及到的數(shù)學(xué)方法掌握不斷豐富、熟練。

例如，在學(xué)習(xí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，聲波、光波的傳播規(guī)律時(shí)可以運(yùn)用數(shù)學(xué)中的向量來(lái)解決物理運(yùn)動(dòng)方面的矢量運(yùn)算問(wèn)題，運(yùn)用三角函數(shù)來(lái)表示質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)用極值法求解物理中的極值問(wèn)題，電磁感應(yīng)、電場(chǎng)分布等可以運(yùn)用幾何圖形來(lái)學(xué)習(xí)等。

(二)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)知識(shí)、思想來(lái)推導(dǎo)物理公式、規(guī)律

對(duì)于物理公式的記憶由于公式多，對(duì)公式的推導(dǎo)過(guò)程不甚理解，造成了學(xué)生記憶的困難。物理公式作為科學(xué)家們長(zhǎng)期不懈探索驗(yàn)證的重要成果，是解決物理問(wèn)題的核心，準(zhǔn)確記憶各章節(jié)物理公式，全面掌握重要的物理公式對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)非常重要。以學(xué)生為中心，為了幫助學(xué)生更好的理解和記憶物理公式，教師應(yīng)運(yùn)用數(shù)學(xué)方法來(lái)開(kāi)展物理教學(xué)，根據(jù)物理課堂教學(xué)具體內(nèi)容，選擇適合的數(shù)學(xué)方法。

例如，在學(xué)習(xí)直線運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)時(shí)，對(duì)于速度、加速度、位移之間的關(guān)系和公式的學(xué)習(xí)，可以運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)中的極限定理、幾何圖形來(lái)表示物體作直線運(yùn)動(dòng)的軌跡與規(guī)律，用矢量運(yùn)算來(lái)描述速度與位移的合成分解[4]。在多種數(shù)學(xué)方法的綜合運(yùn)用下，物體的直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律、軌跡、與之相關(guān)的參數(shù)變量表示和求解變得更加直觀形象，便于學(xué)生理解和吸收，可以在一定程度上改善物理教學(xué)效果，提高學(xué)生公式推導(dǎo)與記憶能力。

又如，在研究質(zhì)量與加速度之間關(guān)系時(shí)，根據(jù)物體質(zhì)量越大，加速度就越小的特點(diǎn)，可以先從簡(jiǎn)單情況考慮，假設(shè)質(zhì)量(或質(zhì)量平方)與加速度成反比，即加速度與質(zhì)量的倒數(shù)成正比，以質(zhì)量倒數(shù)作為橫坐標(biāo)、加速度作為縱坐標(biāo)繪制坐標(biāo)系，看直線是否過(guò)原點(diǎn)即可判斷出質(zhì)量與加速度是否存在反比關(guān)系。

三、總結(jié)

總之，物理與數(shù)學(xué)是存在十分緊密的聯(lián)系的，隨著數(shù)學(xué)方法在高中物理教學(xué)中應(yīng)用的不斷廣泛成熟，相信越來(lái)越多的高中物理教師會(huì)加強(qiáng)對(duì)此的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用，從而推動(dòng)我國(guó)教學(xué)改革更進(jìn)一步執(zhí)行，革新我國(guó)高中物理教學(xué)理念、方法與模式，培養(yǎng)出更多高端物理人才。

[1]張榮奎.高中物理教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的方法與實(shí)踐[D].山東師范大學(xué)，2014.

[2]李滌非.數(shù)形結(jié)合思想方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].蘇州大學(xué)，2015.

[3]何德力格日呼.淺析高中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用[J].新課程(下)，2015，07：202.

[4]白正欽.高中物理教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的方法與實(shí)踐[J].中華少年，2016，15：74.

朱娜萱(1994-)，女，遼寧蓋州人，沈陽(yáng)師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，物理學(xué)專業(yè)。

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