浅析数学方法在高中物理教学中的应用体现

2016-02-04朱娜萱

山西青年 2016年22期

关键词：数学方法加速度公式

朱娜萱

沈阳师范大学物理科学与技术学院，辽宁沈阳 110034

浅析数学方法在高中物理教学中的应用体现

朱娜萱*

沈阳师范大学物理科学与技术学院，辽宁沈阳 110034

作为一种学科、一种模型，数学在高中物理教学中的应用优势随着教育事业的不断发展日渐显现，数学方法既可以帮助学生提高物理问题解决能力，又能够将物理概念、规律形象直观的表达出来。鉴于此，本文首先介绍了高中物理教学中涉及到的主要数学方法，然后对高中物理教学对物理问题的解决应用数学方法的有效途径进行了深入探索。

数学方法；高中；物理教学；应用途径

长期以来，物理学科始终是很多理科生的弱项与学习中的难点，尤其是高中物理。高中物理具有理论抽象、内容复杂，规律、定律、概念繁多的特点，采用一般的教学方法、学习方法很难达到理想的教学效果。而应用数学思想、数学方法来解决物理问题，大量实践证明，这种教学方式可以取得较好的教学效果，对开拓学生思维、提高学生物理问题解决能力具有重要影响。

一、高中物理教学中涉及到的数学方法

就目前而言，很多数学方法都已在高中物理教学中得到了应用，这些方法主要有函数(三角函数、二次函数等)、方程(圆方程、椭圆方程、一元二次方程、二元一次方程等)、极值(均值不等式、函数求极值等)、几何图形法(抛物线、正弦、余弦曲线、向量、三角形的全等、相似等)、数学模型(数列、数形结合、数学归纳法等)[1]。不同的数学方法适合应用在不同的物理教学内容当中，适合用于解决不同的物理问题，即高中物理教学对于数学方法的应用应遵循契合性、适用性、合理性原则，这样数学方法在高中物理教学方面的优势才能得到有效发挥，物理教学有效性才能得到有效提升。

从当前高中物理教学对数学方法的应用来看，主要分为两大方面：第一，对于物理问题的解决运用的主要是数学模型。在解决一些物理问题时，采用数学模型方法找出研究对象之间的相互关系，基于定性定量分析，从结构角度出发构建相应的数学模型，通过该模型对物理问题提供的条件进行梳理和分析，找出解决问题的突破口，如几何法、图形法、代数法等。第二，对于物理知识理论的学习运用的主要是数学逻辑思维和方法。物理知识的学习对学生逻辑思维能力和表达能力有着较高的要求，而本身逻辑性很强的数学知识、数学方法在物理教学中的应用无疑可以强化学生的抽象逻辑思维，帮助学生更深刻的来认识和剖析事物的本质与发展规律[2]。

二、高中物理教学应用数学方法解决物理问题的有效途径

(一)加强学生物理与数学知识的结合能力

运用数学方法开展物理教学的根本目的在于培养学生形成这样的思维能力——善于用数学思维、方法、理论来学习物理知识、解决物理问题，对于物理知识的学习视野和问题的解决思路灵活、开拓。为了实现这一目标，加强学生自身对物理与数学的有效结合能力是基础和关键，只有学生本身形成这种意识，养成这种习惯，才会以主动方式去运用数学方法，才可能提高物理成绩[3]。高中物理教师应充分发挥自身主导作用，将物理教学内容中数、理联系紧密的、典型的、较为综合的问题筛选出来，加以合理的分类归纳，引导学生尝试用数学方法来解决这些物理问题，并主动寻求数学老师的指导与帮助，向数学教师询问那些数学知识、方法可以运用到物理知识的学习和物理问题的解决当中。以这种方式在长期不断的教学过程中，使学生数、理结合的思想意识不断增强，对于高中物理教学中涉及到的数学方法掌握不断丰富、熟练。

例如，在学习物体的运动规律，声波、光波的传播规律时可以运用数学中的向量来解决物理运动方面的矢量运算问题，运用三角函数来表示质点的运动轨迹，运用极值法求解物理中的极值问题，电磁感应、电场分布等可以运用几何图形来学习等。

(二)培养学生学会用数学知识、思想来推导物理公式、规律

对于物理公式的记忆由于公式多，对公式的推导过程不甚理解，造成了学生记忆的困难。物理公式作为科学家们长期不懈探索验证的重要成果，是解决物理问题的核心，准确记忆各章节物理公式，全面掌握重要的物理公式对学生来说非常重要。以学生为中心，为了帮助学生更好的理解和记忆物理公式，教师应运用数学方法来开展物理教学，根据物理课堂教学具体内容，选择适合的数学方法。

例如，在学习直线运动相关知识时，对于速度、加速度、位移之间的关系和公式的学习，可以运用数学知识中的极限定理、几何图形来表示物体作直线运动的轨迹与规律，用矢量运算来描述速度与位移的合成分解[4]。在多种数学方法的综合运用下，物体的直线运动规律、轨迹、与之相关的参数变量表示和求解变得更加直观形象，便于学生理解和吸收，可以在一定程度上改善物理教学效果，提高学生公式推导与记忆能力。

又如，在研究质量与加速度之间关系时，根据物体质量越大，加速度就越小的特点，可以先从简单情况考虑，假设质量(或质量平方)与加速度成反比，即加速度与质量的倒数成正比，以质量倒数作为横坐标、加速度作为纵坐标绘制坐标系，看直线是否过原点即可判断出质量与加速度是否存在反比关系。