初中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)知識的配合應(yīng)用研究

蔡寧寧

【摘 ?要】近些年來，隨著新課程改革的不斷推進，素質(zhì)教育理念已經(jīng)融入了各個教學(xué)階層。在初中教育中，物理是一門非常關(guān)鍵性的學(xué)科，其對于提高學(xué)生的邏輯思維能力、空間想象能力、認(rèn)知自然法則，提高學(xué)生科學(xué)文化素養(yǎng)具有關(guān)鍵性意義。物理學(xué)科的學(xué)習(xí)離不開良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)知識和物理知識之間具有千絲萬縷的聯(lián)系，二者相輔相成，互為補充，共同構(gòu)成一個有機整體。物理讓數(shù)學(xué)知識具體化，數(shù)學(xué)知識則讓物理更加嚴(yán)謹(jǐn)，更加精密。

【關(guān)鍵詞】初中物理;課堂教學(xué);數(shù)學(xué)知識;配合應(yīng)用

中圖分類號：G633.7 ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：0493-2099（2021）15-0108-02

Research on the Application of Mathematics knowledge in physics teaching in junior middle school

（Xiamen No.6 Middle School， Fujian Province，China） CAI Ningning

【Abstract】In recent years， with the continuous advancement of new curriculum reforms， the concept of quality education has been integrated into all teaching levels. In junior high school education， physics is a very critical subject， which is of key significance for improving students' logical thinking ability， spatial imagination ability， cognition of natural laws， and improving students' scientific and cultural literacy. The study of physics is inseparable from a good mathematical foundation. There are inextricable connections between mathematical knowledge and physics knowledge. The two complement each other and complement each other， forming an organic whole. Physics makes mathematical knowledge specific， and mathematical knowledge makes physics more rigorous and precise.

【Keywords】Junior high school physics; Classroom teaching; Mathematical knowledge; Coordinated application

一、數(shù)學(xué)函數(shù)圖像在物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用

在整個初中階段，數(shù)形結(jié)合思想是非常重要的解題手段。通過一系列的函數(shù)圖像，我們能夠精確地描述物理過程，通過眼睛進行觀察，學(xué)生也能夠更加直觀地認(rèn)知的物理規(guī)律，學(xué)習(xí)整個運動過程。因此，數(shù)形結(jié)合是一種非常高效的教學(xué)形式，也是學(xué)生所必須掌握的一種學(xué)習(xí)理念。初中物理知識內(nèi)容較為豐富，內(nèi)容難度比較低，所涉及的數(shù)學(xué)函數(shù)知識基本上都是一次函數(shù)。因此，通過引入函數(shù)圖像，學(xué)生們能夠非常高效地掌握數(shù)形結(jié)合思想，并且提高物理解題能力，培養(yǎng)邏輯思維能力，增加物理解題自信心，形成一種良性循環(huán)，構(gòu)建良好的物理解題思維。例如，在學(xué)習(xí)經(jīng)典的“勻速直線運動”這部分內(nèi)容的時候，很多學(xué)生難以理解路程和時間之間的內(nèi)在關(guān)系，此時，教師可以利用函數(shù)圖像的手段將[s-t]圖像轉(zhuǎn)換成一次函數(shù)圖像，自變量為[t]，因變量為[s]，[s]隨著[t]的變化而發(fā)生變化。

二、數(shù)學(xué)方程與方程組在物理教學(xué)中的應(yīng)用

在初中物理課堂教學(xué)過程中，我們經(jīng)常會使用方程以及方程組相關(guān)的數(shù)學(xué)知識來對物理過程進行描繪。此種數(shù)學(xué)形式能夠?qū)ξ锢矶珊鸵?guī)律進行精確的描繪和表達，數(shù)學(xué)的簡潔性是文字所達不到的，學(xué)生如果能夠?qū)W會使用方程組解答物理問題，就可以簡化題目，提高解題效率，減少出錯的可能性。

例如，火車在進入隧道前必須鳴笛，若火車速度為[80km/h]，聲音在空氣中的傳播速度是[340m/s]，司機在鳴笛后2秒時聽到自隧道口處的山崖反射的回聲，則鳴笛時火車到隧道口的距離是多少米？解析：如圖1所示，設(shè)火車在[A]點鳴笛到隧道口[C]的距離為[S]，因為火車從[A]點鳴笛發(fā)出的聲音傳播到隧道口[C]再反射回來到[B]點經(jīng)過的距離，與火車從[A]點到[B]點的距離之和等于[2S]，所以，建立一元一次方程如下：[v聲t+v火t=2S]，由于[v火=80km/h=22m/s]，所以解方程可得[S=362m]，鳴笛時火車到隧道口的距離是362米。

由此可見，數(shù)學(xué)方程以及方程組在物理習(xí)題解答中具有非常重要的作用，是高質(zhì)量的解題工具。

三、比例與比值在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

在初中物理課堂教學(xué)過程中，數(shù)學(xué)知識中的比例和比值關(guān)系經(jīng)常被應(yīng)用到其中。例如，當(dāng)[a∶b]等于[c∶d]時，則有數(shù)量關(guān)系[ad=bc]。在初中物理知識體系中，比例比值工具能夠有效提升解題效率，還能夠被應(yīng)用到物理量的定義過程中。例如，[U=S/TR=U/I]都是經(jīng)典的比值定義物理量實例。當(dāng)學(xué)生需要用這些物理進行解題時，就可以通過比值關(guān)系思考物理量的內(nèi)在聯(lián)系，將自變量比值帶入公式之中，最終得出因變量之間的關(guān)系。

四、數(shù)學(xué)極值在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

在物理課堂教學(xué)過程中，我們經(jīng)常會探討和研究某物體物理狀態(tài)的變化，當(dāng)其從狀態(tài)[a]轉(zhuǎn)化成狀態(tài)[b]時，部分參數(shù)可能會出現(xiàn)極值，此時，我們利用數(shù)學(xué)工具對這種狀態(tài)進行分析和研究，從而觀察其臨界狀態(tài)和轉(zhuǎn)化點。利用極值的方式求解物理問題，能夠幫助學(xué)生在腦海中進行相關(guān)物理模型的構(gòu)建，提高學(xué)生對物理問題的理解深度和理解廣度，加強記憶能力和思考能力，一般的極限條件詞匯包括最大、至少等，這會涉及相關(guān)的二次函數(shù)三角函數(shù)的數(shù)學(xué)知識，通過極值數(shù)學(xué)思想的輔助，能夠有效提高物理解題效率。例如，在研究兩端電阻串聯(lián)總電阻為10歐，那么兩電阻并聯(lián)時，總電阻最大值為多少？這一經(jīng)典題目時，我們可以利用二次函數(shù)求極值的方式進行解題，從而快速得到標(biāo)準(zhǔn)答案，深化對數(shù)學(xué)知識的理解和應(yīng)用。

五、科學(xué)記數(shù)法和有效數(shù)字

首先是科學(xué)記數(shù)法。科學(xué)記數(shù)法對于物理知識的教學(xué)而言具有很大的幫助作用，在人類的生活和工作實踐中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些非常巨大的數(shù)字，為了方便記錄，科學(xué)記數(shù)法被創(chuàng)造出來。所謂科學(xué)記數(shù)法，主要是指把一個大于10的數(shù)字轉(zhuǎn)化成為[a×10n]這種類型的表現(xiàn)形式，這種方法能夠減少書寫量，并且是一種標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字表示方法，被廣泛應(yīng)用到各個學(xué)科中。

六、受力分析圖

在初中物理課堂教學(xué)過程中，力學(xué)是最為基礎(chǔ)的知識內(nèi)容，受力分析是每一位學(xué)生必須掌握的基本性技能，其既屬于學(xué)習(xí)物理的入門基礎(chǔ)，又屬于后續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展的前提。因此，我們應(yīng)當(dāng)充分借助數(shù)學(xué)知識開展受力分析教學(xué)，將物理題目進行解構(gòu)，深入分析物理條件，進而正確畫出受力分析圖，然后，通過圖片列出相應(yīng)的物理方程式進行題目的解答。初中物理中的很多題目都需要進行受力分析，與此同時，受力分析也能夠被融入很多類型之中，做到多部份、多角度考查。受力分析中最為主要的內(nèi)容是做出力的示意圖，包括力的方向和大小。我們經(jīng)常使用單向箭頭線段，把力的作用點、方向、大小表示出來，這是理解物理題目的有效手段，同時，能夠鍛煉學(xué)生數(shù)形結(jié)合的能力。有很多經(jīng)典例題都需要進行受力分析。如圖所示，一個物體始終只受兩個力[F1]和[F2]的作用，一開始物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，且[F1=F0]，在[t1]的時間內(nèi)保持[F1]不變，只改變[F2]的大小，此過程中物體所受合力的方向始終與[F1]的方向相同。圖2中可以表示[F2]大小隨時間變化的圖像是（ ? ）。

在自然科學(xué)中，物理和數(shù)學(xué)二者是不可分割的有機整體，是結(jié)合得最完美的兩個學(xué)科。為了更加深刻地理解物理問題，并且將物理與生活實際進行有機結(jié)合，我們就需要研究物理過程中的定量關(guān)系，而數(shù)學(xué)則是一項非常有效的輔助工具。

注：本文為廈門市第五批基礎(chǔ)教育課程改革課題“指向深度學(xué)習(xí)的物理實驗教學(xué)設(shè)計與實踐研究”（課題編號：Z504）的研究成果。

參考文獻：

[1]張恩德.基于課程整合的若干數(shù)學(xué)與物理教材的內(nèi)容與形式探析[J].嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報，2012（07）.

（責(zé)任編輯 ?袁 ?霜）