初中物理教学中学生数理能力的培养途径

毛叶英 安岳县云峰乡初级中学

物理的学习通常要运用数学的知识作为基础,使用数学的解题方法与技巧进行物理的求解.但是,就目前的情况来看,初中生几乎没有数理结合的意识,对于在物理的解题中使用数学的思维和方法的能力比较弱.

一、通过对概念的翻译,让学生掌握数理语言

由图形语言、符号语言和文字语言构成了数理语言.通常情况下,物理的定律或是概念,都可以由这三种语言表述出来.比如,对"匀速直线运动"概念的描述,用文字语言来表述,即为"匀速直线运动是最简单的机械运动,是指运动快慢不变(即速度不变)、沿着直线的运动";用符号语言来表述,即为"s=vt";用图形语言来表述,即为正比例函数图像.

若想培养学生的数理能力,那首先就要训练学生对数理语言的掌握,这是最基础的也是最关键的.

在初中阶段的物理学习中,对概念的解析,能够帮助学生建立数理模型.先让学生用比较常用的文字语言来对概念进行描述.比如在进行"阿基米德原理"这一实验的学习时,让学生进行分组实验,并对实验数据进行讨论,最终得出结论,由学生进行整理最后文字的形式进行输出.由于物理的概念都是非常精准并严谨的,学生的表述可能会不完整,这个时候教师可以进行适当的帮助,不但可以培养学生的语言转化意识,也能够帮助学生加深理解,强化记忆.

二、通过题型特点,构建数理模型

对于物理的学习,主要是知识架构的形成以及对知识的运用两大过程,通过对概念的解析进而掌握语言的转化,是对知识架构的训练.另外一个重要的过程,是如何将所学知识进行运用,在进行物理解题时,结合数学思维进行分析并完成解题.数理能力的培养,最重要的就是构建数学模型.即根据物理学科的概念内容和物理规律以及各个物理量之间的关系进行转换,把物理思维转换成数学思维,并且根据实际情况进行具体的分析.所以,在训练数理能力时,要注重对问题的本质分析,寻找数量关系以及对问题进行归类是培养数理能力的关键.问题归类,意思是把分析需要解决的问题所考查的知识点,进行知识点的模块分类,比如是欧姆定律的问题还是电与磁的问题,是浮力问题还是简单机械的问题等等.对于知识点进行分类,就缩小了解题的范围,有助于解题.接下来便是寻找数量关系,即题中给的物理量之间有哪些数量上的关系,常见的是几何条件间的关系,也有某些原理间的关系,或是元件结构的关系等等.无论是进行问题分类还是对数量关系的寻找,最关键的还是要认真审题.因此通过对题型进行审题训练,也是构建数理模型的途径之一.

三、运用经典例题,引导学生运用数理方法解题

数学的特点是对定量的分析,而在物理中一旦涉及到这方面内容,就离不开数学的方法.初中阶段的物理知识相对简单,但也可以利用简单的知识点进行情景创造,进而变形为复杂的难题.对于这类问题的解决方法,运用数理方法进行解决,通常会达到事半功倍的效果.接下来用下面的例子来进行说明.

比如,小明在斜向下运动的手扶电梯上,以相对手扶梯不变的速度,从三楼走到四楼,得到手扶梯的台阶数为60,接着从四楼走到三楼,得到手扶梯的台阶数为20,问题:求出从三楼到四楼的手扶梯台阶数.

单从物理学科角度来看,这道题是考察相对运动以及匀速运动的知识点,相对比较简单,但是题中给的条件只有上楼时的60个台阶,和下楼时的20个台阶,没有更多的信息,难倒大片学生.对于这类问题,主要运用数理方法以及数理模型的构建.针对题中信息不充足的情况,利用数理模型的构建,先假设一定的物理量,接着再用这些假设的物理量运用数理方法建立方程.

数理模型构建:设小明运动的速度是每秒a个台阶,手扶梯自身运动速度为每秒b个台阶,从三楼到四楼的手扶梯台阶数是N个.因此我们可以得出,小明从四楼到三楼相对于地面的速度为(a+b)/s,到达的时间是t1=N/(a+b),由小明下楼时的条件列出方程Na/(a+b)=20……(1),同理能够得出,小明上楼时相对地面的速度为(a-b)/s,(小明的速度大于手扶梯的速度,不然不能够到达四楼,即a>b)上楼的时间t2=N/(a-b),由小明上楼时的条件列出方程Na/(a-b)=60……(2)

数理方法解方程:根据模型列出的方程中含有三个未知数,在初中阶段没有涉及这方面内容,学生还是不会解.这个时候还是要运用数理方法进行解方程,运用等式的基本性质"等式两边同时乘或除以一个不为0的整式,等式仍然成立"来进行解题.使两个方程的等号两边同时除以a,使得方程变形为只含有b/a和N两个未知数的形式,接下来按照解二元一次方程组的方法进行求解,得出N=30.

以上便是运用数学思维以及数学方法求解物理题的过程,充分的体现出数理方法运用的能力在物理学科中的重要性.

结束语:

总体来说,初中生数理能力的培养,需要教师在授课过程中不断的渗透,通过对概念的解析,帮助学生掌握数理语言,把物理思维转化成数学思维.通过对题型特点的分析,帮助学生构建数理模型,通过对经典题型的不断训练,使学生能够不断提升数理能力的运用.在教学中的结合各种方法的配合,使学生能够更深入的理解整个物理过程.