淺談如何在初中物理解題中運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)

徐丹丹

【摘要】初中物理，是一門培育初中生物理知識(shí)的基礎(chǔ)性學(xué)科，由于知識(shí)過于抽象，且內(nèi)容較為枯燥，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。在此，以初中物理人教版教材內(nèi)容解題為例，分析在其中運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)的基本策略。

【關(guān)鍵詞】初中物理解題 數(shù)學(xué)知識(shí) 解題效率 學(xué)習(xí)規(guī)律

新課改的背景下，對于教育工作者賦予更高要求。培育學(xué)生物理知識(shí)，能夠幫助學(xué)生建立物理體系，進(jìn)而進(jìn)行思維創(chuàng)新，從而逐步應(yīng)用于社會(huì)科技實(shí)踐之中，對于國家的發(fā)展有重要作用。而初中物理作為基礎(chǔ)性學(xué)科，理應(yīng)受到重視。然而，由于物理知識(shí)比較枯燥，而且內(nèi)容較為復(fù)雜，許多學(xué)生缺乏興趣。相關(guān)工作者可以利用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

一、淺析數(shù)學(xué)知識(shí)在初中物理解題中應(yīng)用的意義

1.提高解題效率，促進(jìn)學(xué)習(xí)效率

數(shù)學(xué)知識(shí)與物理知識(shí)在一些方面是可以互相轉(zhuǎn)化的，由于都需要利用到計(jì)算方法，以及需要學(xué)生具備一定的邏輯思維能力，因此，數(shù)學(xué)知識(shí)的許多目標(biāo)與物理知識(shí)不謀而合。而相比之下，物理是在初二開始進(jìn)入學(xué)生視野，大部分學(xué)生很難短時(shí)間內(nèi)接受大量的復(fù)雜知識(shí)。而數(shù)學(xué)知識(shí)可以幫助學(xué)生簡化物理知識(shí)的復(fù)雜性，能夠統(tǒng)籌數(shù)學(xué)與物理共通的相關(guān)因素，從而讓學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)自然而然的學(xué)會(huì)相關(guān)的物理知識(shí)。在物理解題中，學(xué)生缺乏一定的技巧，尤其是對一些物理數(shù)據(jù)和相應(yīng)的名詞感覺難以理解，因此無法做題。而數(shù)學(xué)知識(shí)就可以對物理問題進(jìn)行綜合性分析和考量，將物理學(xué)科相關(guān)現(xiàn)象解釋上的流程進(jìn)行簡化。這樣不僅可以幫助學(xué)生歸納物理知識(shí)，從而及時(shí)運(yùn)用技巧在解題之中，還可以提升學(xué)生對相關(guān)物理現(xiàn)象的感知度，從而提升思考能力。例如，在人教版八年級(jí)上冊的物理課程中第一課為《時(shí)間和長度的測量》，這門課中給出了相對長度的概念，其中有一副戴帽子的圖片，另一副是太陽的圖片，老師讓學(xué)生比較這兩幅圖中圓帽和圓形的太陽長度大小，學(xué)生通過肉眼觀察很輕易的覺得帽子大于太陽，而老師提出了一個(gè)相對長度的概念，學(xué)生就很難理解了，在做題的過程中也很難進(jìn)行。這時(shí)候利用數(shù)學(xué)知識(shí)中的水平角度問題可以進(jìn)行代入，在人教版八年級(jí)數(shù)學(xué)課程中有角度一課，也存在不同角度看同一個(gè)物體出現(xiàn)大小偏差的問題。老師通過引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注這些數(shù)學(xué)知識(shí)可以舉一反三。另外，例如，“在人教版八年級(jí)物理上冊中有一課是《質(zhì)量》，其中有質(zhì)量等于密度乘以體積的知識(shí)，還有質(zhì)量的換算公式等，大量的公式如果不進(jìn)行歸納，學(xué)生很難加深記憶。而數(shù)學(xué)知識(shí)中就有關(guān)于速度、密度和功率等的數(shù)學(xué)符號(hào)以及公式，能夠通過代入這些數(shù)學(xué)公式進(jìn)行記憶歸納。

2.轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)規(guī)律，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)

數(shù)學(xué)知識(shí)不僅能夠幫助學(xué)生將物理知識(shí)歸納和簡化，也能夠提供一種具有價(jià)值規(guī)律的學(xué)習(xí)方法。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，針對解題有許多規(guī)律解題方法，進(jìn)行數(shù)學(xué)解題的創(chuàng)新能夠?yàn)槲锢斫忸}提供新的思路。例如，數(shù)學(xué)在計(jì)算方程式中有配方法、交換法等各種規(guī)律方法，而在物理學(xué)習(xí)中也可以通過變換某一種公式尋求其它解題公式。如人教版八年級(jí)物理下冊中的《壓強(qiáng)》一章節(jié)，其中就有關(guān)于液體壓強(qiáng)以及大氣壓強(qiáng)的計(jì)算公式，而在物理解題中，常常會(huì)覺得效率很慢。這時(shí)候利用人教版八年級(jí)下冊中數(shù)學(xué)知識(shí)中的勾股定理，將大氣壓強(qiáng)中的大氣流動(dòng)形狀與勾股定理函數(shù)整合，將P=ρgh中的g與h代入cos與sin中的數(shù)值，進(jìn)而通過勾股定理的幾種變換公式嘗試著將g、h在壓強(qiáng)公式里面進(jìn)行變換。就可以得到好幾個(gè)壓強(qiáng)公式的解題規(guī)律，從而為學(xué)生學(xué)習(xí)提供思路，讓學(xué)生不僅可以解題，而且具備思考能力。另外，除了讓學(xué)生思考以外，數(shù)學(xué)知識(shí)還能幫助學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)行研究對比拓展視野，進(jìn)行物理知識(shí)的創(chuàng)新。例如，在人教版八年級(jí)物理上冊中有《測量平均速度》一課，物理教材中只有平均速度等知識(shí)，在具體的解題中也圍繞著這幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)展開，而利用數(shù)學(xué)知識(shí)中的路程問題和最短距離問題等知識(shí)，可以進(jìn)行平均速度的延伸，讓學(xué)生當(dāng)做課題進(jìn)行平均速度的研究。

二、淺析數(shù)學(xué)方法在初中物理解題中的具體應(yīng)用策略

1.加強(qiáng)意識(shí)引導(dǎo)，融合數(shù)學(xué)物理知識(shí)

雖然數(shù)學(xué)知識(shí)能夠幫助物理解題，但是由于數(shù)學(xué)和物理是兩門獨(dú)立的系統(tǒng)性學(xué)科，知識(shí)內(nèi)容都較為繁雜。首先，學(xué)生不具備數(shù)學(xué)知識(shí)解題的意識(shí)，因?yàn)檫€沒有完全將二者進(jìn)行聯(lián)系。其次，在具體解題過程中，不能選擇正確的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用。因此，教學(xué)工作者需要圍繞這兩個(gè)方面進(jìn)行相關(guān)課程的融合。首先，教學(xué)工作者需要優(yōu)化物理課程以及課題，脫離傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在進(jìn)行物理課程的講解時(shí)盡量的對學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)知識(shí)的引導(dǎo)，從而將二者結(jié)合，同時(shí)在課題的選擇上可以開發(fā)出一些與數(shù)學(xué)知識(shí)密切相關(guān)的課題，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的奧秘。例如，在人教版八年級(jí)下冊中的學(xué)習(xí)課程里，有一課為《重力》學(xué)習(xí)，首先針對重力的概念，老師可以將重力知識(shí)與數(shù)學(xué)中的函數(shù)知識(shí)進(jìn)行結(jié)合，首先，重力與質(zhì)量的換算公式可以在正比例與反比例圖像中表示，進(jìn)而研究其變化規(guī)律。例如，重力隨著地球和月球落地的質(zhì)量不同而變化。老師可以開發(fā)出地球和月球的兩副函數(shù)圖像，讓學(xué)生辨別哪一副屬于地球，哪一副屬于月球。還可以通過重力與質(zhì)量的公式，在坐標(biāo)系中標(biāo)出，根據(jù)相關(guān)數(shù)值代入規(guī)劃三角形，沿著三角形軌跡發(fā)現(xiàn)重力與質(zhì)量的變化規(guī)律。例如，某物理課題為當(dāng)?shù)厍蛏系闹亓p少了二分之一，相應(yīng)的質(zhì)量如何變化？可以將質(zhì)量與重力分別放在縱橫坐標(biāo)系上，利用公式采用1到3幾個(gè)質(zhì)量的數(shù)值，得出重力的數(shù)值，標(biāo)在坐標(biāo)系中，完成連線，形成三角形形狀，然后將Y軸壓縮一半，觀察X軸三角形的走向以及變化情況，進(jìn)而找出相應(yīng)的規(guī)律。另外，可以將物理中的《浮力》知識(shí)與數(shù)學(xué)中的直線、線段知識(shí)結(jié)合。一般來說浮力越大，反映在三角形圖形中則是曲線越明顯，通過構(gòu)建浮力與體積的相關(guān)公式，運(yùn)用數(shù)學(xué)中圖形的體積問題進(jìn)行結(jié)合。例如，某題為在正方體中灌入液體，當(dāng)正方體的液體達(dá)到一半時(shí)投入一枚硬幣，它的浮力為多少？因此可以通過數(shù)學(xué)知識(shí)求得正方體的體積，再運(yùn)用浮力的變換單位公式進(jìn)行創(chuàng)建。在這一過程中還需要發(fā)散學(xué)生的想象力，需要想象出浮力隨著體積變化運(yùn)動(dòng)的狀況，因此可以結(jié)合正方體的三視圖進(jìn)行研究，通過對三視圖內(nèi)部的中心點(diǎn)和虛線的描繪，找出硬幣所在地位置，然后將該位置與正方體的四條軸線相聯(lián)系，得出硬幣的運(yùn)動(dòng)狀況和運(yùn)動(dòng)之后的位置，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)浮力增大還是減小。另外，教學(xué)工作者需要將數(shù)學(xué)與物理的相關(guān)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后作為輔助課外學(xué)習(xí)資料，讓學(xué)生進(jìn)行研究。例如，將力學(xué)換算公式與工程結(jié)合、液體壓強(qiáng)與流速呈現(xiàn)數(shù)學(xué)函數(shù)圖像等知識(shí)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，開發(fā)出課題資料。

2.加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)

教學(xué)工作者可以逐步加強(qiáng)數(shù)學(xué)與物理結(jié)合的難度，讓學(xué)生通過關(guān)系相對不那么密切的知識(shí)點(diǎn)尋找到互通的關(guān)系，嘗試著找出規(guī)律進(jìn)行解題。例如，在人教版八年級(jí)物理下冊中有《動(dòng)能和勢能》一課，老師讓學(xué)生通過不等式進(jìn)行解題，學(xué)生需要掌握其中的變量再進(jìn)行邏輯推算，才能得出答案，相對來說比較復(fù)雜。老師可以加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐，優(yōu)化課程比例，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候增設(shè)實(shí)踐課程，通過多媒體教學(xué)將不等式深層次的變量關(guān)系進(jìn)行剖析，讓學(xué)生加深理解。

三、結(jié)語

綜上所述，在物理解題中應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)事半功倍。教學(xué)工作者需要加強(qiáng)教學(xué)研究，具備相關(guān)引導(dǎo)技能，逐步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，從而提高教學(xué)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]李冰.數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用于初中物理解題的策略[J].初中物理，2019.

[2]黃旭.初中物理解題過程中應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)的策略[J].物理課堂，2019.