淺談應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力

摘 要：數(shù)學(xué)和物理雖然是兩門不同的學(xué)科知識，但是二者之間卻存在著較為密切的聯(lián)系，很多時候，數(shù)學(xué)知識以及方法都是解決物理問題的重要工具，由此可見，加強學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力則顯得尤為必要。可是部分物理教師在實際的教學(xué)過程中也時常發(fā)現(xiàn)一個問題，即學(xué)生極度缺乏利用數(shù)學(xué)知識解題的主動性和靈活性，而這其實也是不利于提高學(xué)生物理知識學(xué)習(xí)能力的。鑒于此，本文主要對“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力”這一主題進(jìn)行淺談。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用數(shù)學(xué)；處理物理問題；能力；進(jìn)行淺談

一、 引言

物理作為一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，它主要是以研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、運動與相互作用等內(nèi)容為主。通過對這幾年各省市的高考物理試進(jìn)行分析，可知對于學(xué)生的應(yīng)用數(shù)學(xué)知識的能力提出了較高要求，主要就包括對幾何圖形、函數(shù)圖像等內(nèi)容的分析，由此也可以看出數(shù)學(xué)和物理之間的緊密聯(lián)系。本文對此進(jìn)行淺析，旨在加強學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力，進(jìn)而再從根本上提高學(xué)生的物理知識學(xué)習(xí)能力。

二、 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題能力的必要性

1. 物理問題的處理依賴于數(shù)學(xué)知識

嚴(yán)格意義上講，物理這一學(xué)科知識的發(fā)展其實也是建立在數(shù)學(xué)這一學(xué)科之上的，由此可見，相關(guān)物理問題的處理必須要依賴于數(shù)學(xué)知識。

比如：在物理電學(xué)相關(guān)內(nèi)容教學(xué)中，電容、電量、電流和電壓等知識點之間的關(guān)系，既需要通過相應(yīng)的物理理論來理解，也需要學(xué)會運用數(shù)學(xué)知識去測量和計算。又比如：法拉第電磁感應(yīng)定律，對于其揭示的電動勢正比于單位時間內(nèi)線圈所切割的磁力線數(shù)量，就需要通過數(shù)學(xué)知識來理解。

培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力，不但能夠鍛煉學(xué)生活學(xué)活用的能力，而且還能夠讓他們加深對物理，以及數(shù)學(xué)學(xué)科的認(rèn)識?？偠灾?，忽略應(yīng)用數(shù)學(xué)知識，而只是單純的去解決物理問題其實是非常困難的。

2. 能夠有效地提高學(xué)生思維能力

隨著時代的發(fā)展和變化，現(xiàn)代社會對于復(fù)合型人才的需求也變得越來越高了，所以對于學(xué)生培養(yǎng)也更加傾向于素質(zhì)化的教育理念。因此，教師在實際的教學(xué)過程中也是更加注重實現(xiàn)各學(xué)科的協(xié)同發(fā)展，進(jìn)而避免學(xué)生出現(xiàn)各種偏科的問題或者現(xiàn)象，并將書本上所學(xué)的知識真正意義上轉(zhuǎn)換為是自己的。

而在高中物理課堂知識教學(xué)過程中，盡量的將應(yīng)用數(shù)學(xué)的理念灌輸?shù)綄W(xué)生的腦海中，他們在解決一些棘手物理問題的時候，也會更加注重自身數(shù)學(xué)思維能力的調(diào)動，久而久之，其思維等各方面的能力都將會得到有效的提升，并實現(xiàn)更加全面的發(fā)展，而中學(xué)也將會培養(yǎng)出更多適應(yīng)社會發(fā)展的人才。

三、 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題能力的有效途徑

1. 教會學(xué)生基本的數(shù)學(xué)知識

應(yīng)用于高中物理知識教學(xué)中的數(shù)學(xué)知識，常見的就是圖像法、幾何法、極值法等等。其中，圖像法在高中物理解題中的應(yīng)用則十分廣泛，主要是因為它不但能夠形象地表達(dá)物理規(guī)律，而且也能夠直觀地敘述物理過程，因此也成為了解決物理問題的一種重要方法。

比如：兩輛完全相同的汽車，沿水平直路一前一后勻速行駛，速度均為v0，如果前車突然以恒定的加速度剎車，在它剛停住時，后車以前車剎車時的加速度開始剎車，且已知前車在剎車過程中所行駛的距離為s，如果要保證兩輛車在上述情況中不相撞，那么兩車在勻速行駛時保持的距離至少應(yīng)為多少？

想要解決這一問題，就需要根據(jù)已知條件畫出顯影的圖像，比如：前車剎車后做勻減速運動的速度圖像等等；后車做勻速運動的圖像等等。

2. 借助生活場景展開相應(yīng)教學(xué)

其實，生活中很多的問題以及現(xiàn)象都和物理知識有著極為密切的聯(lián)系。為了讓學(xué)生能夠深入體會到數(shù)學(xué)知識在解決物理問題過程中的有效作用，那么教師在實際教學(xué)的時候，則可以設(shè)置一些生活化的場景。

比如：一輛汽車在十字路口等候綠燈，當(dāng)綠燈亮?xí)r汽車以3 m/s的加速度開始行駛，恰在這時一輛自行車以6 m/s的速度駛來，從后邊趕過汽車，請問：汽車從路口開動后，在追上自行車之前經(jīng)過多長時間相距最遠(yuǎn)？此時距離是多少？什么時候汽車能夠追上自行車，而此時汽車的速度又是多少？

這一問題解決的關(guān)鍵在于數(shù)學(xué)中等量關(guān)系的運用，所以在明白數(shù)學(xué)等量相關(guān)知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行探討，此問題必定也將迎刃而解。

3. 通過實驗教學(xué)提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力

不管是物理，還是數(shù)學(xué)都是非?？菰锏膶W(xué)科知識，為此，教師想要有效應(yīng)用數(shù)學(xué)知識去處理相應(yīng)的物理問題，就需要注重趣味性教學(xué)方法的運用。

以“研究彈簧的伸長與彈力的關(guān)系”這一物理實驗為例，為了確保實驗活動有效開展并獲得良好的成效，那么就要經(jīng)常將得到的數(shù)據(jù)在F-x坐標(biāo)系中表示出來，而這實際也就運用到了相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識，尤其是在描點、畫線過程中，圖像的數(shù)學(xué)解析式法更是起到了指導(dǎo)性的作用。又比如：F=kx這個公式中，我們已知的F與x關(guān)系，其實也就是數(shù)學(xué)中的直線方法，從而也就使得學(xué)生在實驗過程中對于數(shù)據(jù)進(jìn)行連線時，其實已經(jīng)早就知道這些點連成線后的形狀了。

又比如：“油膜法測分子大小”這一實驗中，將分子做為一個球模型，則會使得分子成為一個實體，并且也將變得更加簡單化和直觀化，同時，學(xué)生也更容易把分子這個微觀實物與我們所熟悉的宏觀物體進(jìn)行對比，從而也為教師之后進(jìn)行更加深入的實驗教學(xué)奠定有效基礎(chǔ)。

四、 結(jié)語

一直以來，數(shù)學(xué)都是研究物理學(xué)的重要工具，通過各種有效的數(shù)學(xué)方法，很多的高中物理難題也將得到有效的解決。比如：函數(shù)圖象、三角函數(shù)、二次函數(shù)等知識，就是解決物理問題常用的辦法。所以，在現(xiàn)階段大力倡導(dǎo)高中物理教師在實際教學(xué)過程中，盡可能的將物理和數(shù)學(xué)知識進(jìn)行有效融合則顯得尤為必要和迫切，也對提高學(xué)生的綜合能力起到了推波助瀾作用。

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作者簡介：

曹鏃，福建省石獅市，廈門外國語學(xué)校石獅分校。endprint