淺談高考物理怎樣使用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題

摘 要：著名的學(xué)者馬克思曾經(jīng)說過，任何一門科學(xué)只有利用數(shù)學(xué)才能達(dá)到完美的境界，而對(duì)于高中物理來說，也是一樣的。并且根據(jù)相關(guān)的調(diào)查和教育資訊就不難得知，國內(nèi)高中生在物理的高考當(dāng)中的平均成績呈現(xiàn)出來的是逐漸降低的狀態(tài)，在這種情況下，高中教師就要教會(huì)學(xué)生能夠在解決物理問題的過程中去利用一定的數(shù)學(xué)知識(shí)，這種方式能夠快速的提升高中生的邏輯思維能力，這對(duì)于高中生的物理知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)都能夠帶來比較大的積極效應(yīng)，而且數(shù)學(xué)知識(shí)本身就是解決物理知識(shí)非常有效的工具，教師要善于引導(dǎo)高中生去使用。

關(guān)鍵詞：高中教育;高考物理;數(shù)學(xué)知識(shí);高中物理;研究分析

前言：其實(shí)，數(shù)學(xué)知識(shí)在很多高中科目當(dāng)中都能夠進(jìn)行一定的應(yīng)用，例如化學(xué)以及物理等等，而對(duì)于高中物理來說，其在解題的過程當(dāng)中是會(huì)經(jīng)常用到數(shù)學(xué)知識(shí)的，并且在相關(guān)的文件資料當(dāng)中對(duì)于這一點(diǎn)也有一定的提及：應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問題。所以，高中物理教師在實(shí)際的教學(xué)過程當(dāng)中，應(yīng)該培養(yǎng)高中生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)的能力，數(shù)學(xué)知識(shí)當(dāng)中的圖像法、幾何法以及數(shù)列求和法其實(shí)都能夠在高中物理的解題過程中進(jìn)行應(yīng)用。所以，在接下來的文章當(dāng)中會(huì)對(duì)當(dāng)前的高中物理教學(xué)存在的問題進(jìn)行一定的提及，并且針對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用也會(huì)提出一定的建議。

一、當(dāng)代高中生在解決物理問題時(shí)數(shù)學(xué)知識(shí)利用不當(dāng)?shù)脑?/p>

（一）教學(xué)觀念比較落后

在新時(shí)代的課程改革的相關(guān)文件當(dāng)中已經(jīng)詳細(xì)的說明，在實(shí)際的教學(xué)過程當(dāng)中，理應(yīng)將高中生作為課堂的主體地位，但是跟據(jù)一定的調(diào)查和了解之后就能夠發(fā)現(xiàn)，在國內(nèi)高中教育組織、機(jī)構(gòu)當(dāng)中，物理課程的教學(xué)模式幾乎沒有任何改變，也就是說，其承襲的教學(xué)理念依舊是傳統(tǒng)的教學(xué)理念：教師負(fù)責(zé)完成教學(xué)的任務(wù)，高中生負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)的任務(wù)。在這種教學(xué)觀念之下，高中生對(duì)于科學(xué)精神的理解就會(huì)不深刻，也就沒有辦法愛上高中物理的學(xué)習(xí)。另外，物理的解題過程中運(yùn)用一定的數(shù)學(xué)知識(shí)的前提一定是高中生已經(jīng)對(duì)物理學(xué)習(xí)具有足夠的了解才能達(dá)成的，而就目前現(xiàn)狀來看，是很難達(dá)到這一點(diǎn)的。除此之外，教學(xué)觀念對(duì)于高中物理教師的影響也是比較大的，這種影響體現(xiàn)在物理教師的教學(xué)方式上，因此，教學(xué)觀念比較落后的話，在實(shí)際的教學(xué)過程當(dāng)中，高中物理教師所使用的教學(xué)方式、方法很可能就不能符合當(dāng)代的高中生。這一點(diǎn)從現(xiàn)階段的國內(nèi)高中物理的教學(xué)現(xiàn)狀也能夠看出來，大多數(shù)物理教師都會(huì)選擇壓迫學(xué)生去學(xué)習(xí)物理，并且這種壓迫學(xué)習(xí)的情況普遍存在。

（二）教學(xué)方式傳統(tǒng)且缺乏新意

其實(shí)，高中時(shí)期的數(shù)學(xué)知識(shí)和物理知識(shí)是存在著一定的共同性的，但是現(xiàn)階段的高中教師所使用的依舊是傳統(tǒng)的教學(xué)方式，這就導(dǎo)致現(xiàn)階段的高中物理的教學(xué)獨(dú)立性非常強(qiáng)，教師單獨(dú)站在課堂上進(jìn)行授課，而學(xué)生在課堂中只能被動(dòng)的接受知識(shí)。久而久之，高中物理課堂的教學(xué)方式就會(huì)消磨掉學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2]，在嚴(yán)重的情況下還會(huì)使得高中生產(chǎn)生不同程度的厭學(xué)情緒，在這種情況下，高中物理的實(shí)際學(xué)習(xí)問題已經(jīng)比較多，也就不用說數(shù)學(xué)知識(shí)的使用了。而且高中物理的知識(shí)系統(tǒng)比較龐大，其中的內(nèi)容也比較多，如果沒有學(xué)習(xí)的興趣作為支撐的話，在后期的物理學(xué)習(xí)中很可能會(huì)出現(xiàn)多種問題，例如無法跟上正常的教學(xué)速度等等。在前文也有一定的提及，在高中物理教學(xué)當(dāng)中存在一定的壓迫學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，例如在高中生不理解物理題目的情況下，就會(huì)產(chǎn)生一定的死記硬背的行為，而教師如果能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行物理題目的解析，就能夠?qū)⑦@種現(xiàn)狀進(jìn)行比較明顯的改觀。

（三）忽略實(shí)驗(yàn)教學(xué)

高中物理教學(xué)固然與數(shù)學(xué)教學(xué)存在一定的共同性質(zhì)，但歸根結(jié)底來說還是不同的兩門學(xué)課，對(duì)于高中物理的知識(shí)來說，其在自然界的各個(gè)層面當(dāng)中都有一定的體現(xiàn)，例如各種有趣的物理現(xiàn)象的產(chǎn)生，其中包括蒸發(fā)現(xiàn)象、凝固現(xiàn)象以及升華現(xiàn)象等等。由此課件，在高中物理當(dāng)中，其實(shí)驗(yàn)性是非常強(qiáng)的，但是在現(xiàn)如今的高中物理教學(xué)當(dāng)中，教師和高校本身在實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中都存在一定的忽視現(xiàn)象，使得高中物理課堂變得枯燥異常，變成了一股腦的向高中生進(jìn)行物理知識(shí)的教學(xué)，在這種情況下，盡管高中物理和高中數(shù)學(xué)知識(shí)存在共同性，高中生自身也無暇顧及，也就不用說在實(shí)際的物理解題過程中去利用數(shù)學(xué)知識(shí)了。除此之外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還能夠有效的提升高中生的學(xué)習(xí)興趣，物理知識(shí)本身就具有非常多的抽象理論和知識(shí)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)無疑是其中活力的象征，因此，在后續(xù)的教學(xué)工作當(dāng)中，教師和高校對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)都應(yīng)該進(jìn)行重新的認(rèn)識(shí)，使得這種教學(xué)方式能夠發(fā)揮出其主要的作用[3]。

二、高考物理解決物理問題中數(shù)學(xué)知識(shí)的使用

（一）數(shù)學(xué)圖像法的運(yùn)用

其實(shí)，在高考物理題目的解題過程當(dāng)中，數(shù)學(xué)圖像法的運(yùn)用是十分廣泛的，在高考物理的填空題、選擇題當(dāng)中都能夠進(jìn)行應(yīng)用。數(shù)學(xué)圖像法能夠形象的將高考物理中的規(guī)律展現(xiàn)出來，并且能夠直觀的將物理運(yùn)動(dòng)過程展現(xiàn)出來，在這一前提之下，高考物理題目中各種物理量的關(guān)系也能夠得到一定的體現(xiàn)，這有助于高中生快速的理解物理題目的涵義，而且眾所周知的，高考物理的答題時(shí)間是非常有限的，數(shù)學(xué)圖像法的運(yùn)用能夠爭取到更多的解題時(shí)間，這對(duì)于高中生來說是至關(guān)重要的。而且，在高考物理題目當(dāng)中，追及問題的存在是非常多的，高中生在數(shù)學(xué)圖像法的幫助之下能夠快速的畫出兩個(gè)物體之間的位移-時(shí)間圖像或者速度-時(shí)間圖像，從圖像當(dāng)中，二者之間的關(guān)系得到了快速的體現(xiàn)，解題過程變得輕松且簡單，得到的答案的正確率也能夠提升。

（二）極值法在物理解題中的應(yīng)用

極值法是一種重要的數(shù)學(xué)思想和分析方法。在高考物理當(dāng)中也是經(jīng)常考察的一種解題方法，在使用了這一數(shù)學(xué)方法之后，一些抽象的復(fù)雜物理問題就會(huì)變得具體化、簡單化，進(jìn)而可以達(dá)到事半功倍之效果。這一數(shù)學(xué)方法在連接體之間的繩索承受能力的問題當(dāng)中經(jīng)常進(jìn)行應(yīng)用，應(yīng)用這一方式之后，物理問題將會(huì)變得比較具象化，便于學(xué)生進(jìn)行解題過程[5]。

13.一列簡諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示，比較介質(zhì)中的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c，則

A.此刻a的加速度最小

B.此刻b的速度最小

C.若波沿x軸正方向傳播，此刻b向y軸正方向運(yùn)動(dòng)

D.若波沿軸負(fù)方向傳播，a比c先同到平衡位置

【答案】C

【解析】

本題考査的知識(shí)點(diǎn)為機(jī)槭振動(dòng)和機(jī)械波，題目難度較簡單

A：點(diǎn)a在位移最大處，加速度最大，所以A錯(cuò);

B：點(diǎn)b在平衡位置處，速度最大，所以B錯(cuò);

C：若波向x軸正方向傳播，根據(jù)同側(cè)法，所以b點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng);

D：若波向x軸負(fù)方向傳播，科根據(jù)同側(cè)法，所以a點(diǎn)東沿y中軸負(fù)小方向運(yùn)動(dòng)，c沿東y軸正方向運(yùn)動(dòng)，由于c的位移大小比a小，所以a先回到平衡位置。

其中A選項(xiàng)和B選項(xiàng)的判斷是依靠極值圖像來進(jìn)行判斷的，因此可以看到數(shù)學(xué)當(dāng)中的極值法是能夠在高考物理題目當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用的。

故答案選C。

（三）極限法在物理解題中的應(yīng)用

所謂極限法，其實(shí)就是指用極限概念分析問題和解決問題的一種數(shù)學(xué)方法，在物理解題過程中這種方式也是經(jīng)常進(jìn)行使用的，極限法的好處是能夠大大的提升高中生的接替效率，進(jìn)而給出相關(guān)的物理結(jié)論的判斷。這類方式經(jīng)常在物理的最高時(shí)速或者是最大輸出功率大的物理問題當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用[6]。

18.2019年5月17日，我國成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）。該衛(wèi)星

A.入軌后可以位于北京正上方

B.入軌后的速度大于第一宇宙速度

C.發(fā)射速度大于第二宇宙速度

D.若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少

解析：

A：同步衛(wèi)星軌道都位于赤道的上空，故此A錯(cuò)誤

B：第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度，故B錯(cuò)誤

C：第二宇宙速度是脫離速度，衛(wèi)星速度大于第二宇宙速度時(shí)，會(huì)脫離地球的引力范圍，故C錯(cuò)誤

D：近地圓軌道半徑小于同步衛(wèi)星軌道半徑，軌道低的衛(wèi)星需要的能量較少，故D正確

在這一例題當(dāng)中就對(duì)極限法ji你醒了一定的利用，使得正確選項(xiàng)能夠顯現(xiàn)出來。

故答案選D

結(jié)論：綜上所述，就是目前為止對(duì)于高考物理怎樣使用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的相關(guān)論述和分析了，但是除卻文中介紹的幾種主要數(shù)學(xué)知識(shí)、方式的使用之外，還具有其他的數(shù)學(xué)方式的使用，因此，在實(shí)際的教學(xué)過程當(dāng)中，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生使用這些數(shù)學(xué)方式、方法，其主要的目的就是提升高中生在高考物理中的解題能力，而且數(shù)學(xué)和物理的相互滲透對(duì)于高中生后續(xù)的學(xué)習(xí)過程也是具有重要意義的。

參考文獻(xiàn)

[1]葛益平.淺析高中數(shù)學(xué)教學(xué)策略優(yōu)化[J].文理導(dǎo)航，2017，0（29）.

[2]段小峰.小議數(shù)學(xué)方法在高中物理中的靈活運(yùn)用[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)（上），2018，（6）：232.

[3]黃瓊娥.高中物理《力的分解》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)（上），2019，（6）：294.

[4]趙潔.探討如何將數(shù)學(xué)知識(shí)更好地應(yīng)用在物理教學(xué)之中[J].新課程·中學(xué)，2018，（7）：62.

作者簡介：姓名：王永慶;出生年月：1973年3月;性別：男;籍貫：河南焦作;最高學(xué)歷：大學(xué)本科;職稱：中學(xué)高級(jí);研究方向：中學(xué)物理教學(xué);郵編：453000;單位：新鄉(xiāng)市基礎(chǔ)教育教學(xué)研究室