高中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用

（1河北省承德市雙灤區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)，河北 承德 067000；2承德廣播電視大學(xué)，河北 承德 067000）

物理是高中重要的學(xué)科之一，對學(xué)生的擇業(yè)起著關(guān)鍵性的作用，但是這個(gè)學(xué)科是學(xué)生們公認(rèn)比較難的學(xué)科，其原因是物理本身這個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)所決定的。物理這門學(xué)科具備很強(qiáng)的應(yīng)用性、抽象性、邏輯性和知識性，若要將高中物理學(xué)好，學(xué)生就需要具備數(shù)學(xué)工具應(yīng)用能力、分析綜合能力、推理能力、理解能力和實(shí)驗(yàn)觀察能力。在進(jìn)行物理教學(xué)的過程中，許多教師只對學(xué)生的物理思維能力進(jìn)行培養(yǎng)，卻忽略了培養(yǎng)數(shù)學(xué)工具應(yīng)用能力這一方面，使得學(xué)生存在數(shù)學(xué)運(yùn)算不規(guī)范、數(shù)學(xué)語言不準(zhǔn)確的情況。這種情況下，許多學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)熱情和興趣會受到很大的影響，因此教師在教學(xué)過程中需要將數(shù)學(xué)方法和思想加以運(yùn)用。

一、用數(shù)學(xué)符號和語言闡述物理量之間的關(guān)系

物理概念和物理規(guī)律的教學(xué)不僅是物理課程的重點(diǎn)內(nèi)容，也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的重要基礎(chǔ)，因而讓學(xué)生正確理解和掌握物理概念和規(guī)律具有重要意義。為了使理論性強(qiáng)的物理理論知識更加通俗易懂，教師可以應(yīng)用數(shù)學(xué)知識這種形式化語言來開展理論教學(xué)，通過簡明的數(shù)學(xué)符號和公式來講解物理概念和物理規(guī)律，然后再分析、比較和運(yùn)算各物理量之間的關(guān)系、量的變化等來進(jìn)行定量描述和理論概括，從而讓學(xué)生深刻理解和掌握物理概念和規(guī)律。例如，電阻R，加速度a，電場強(qiáng)度E，電容器電容C等物理概念，伽利略自由落體定律，牛頓第一定律，牛頓第二定律，牛頓第三定律等物理規(guī)律都可以通過精辟的數(shù)學(xué)語言來表達(dá)和描述?？梢姡瑪?shù)學(xué)知識在物理理論教學(xué)中具有重要作用，合理的應(yīng)用不僅有利于學(xué)生清楚認(rèn)識到物理現(xiàn)象背后的本質(zhì)和規(guī)律，還有利于化解教學(xué)難點(diǎn)，從而促進(jìn)高效課堂的生成。

二、利用函數(shù)圖形揭示物理量之間的關(guān)系

物理中很多的結(jié)論離不開實(shí)驗(yàn)，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師同樣的可以應(yīng)用數(shù)學(xué)知識來優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教師可以通過運(yùn)用公式法、圖像法等數(shù)學(xué)方法將物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀的呈現(xiàn)給學(xué)生，讓他們通過觀察就能清晰的認(rèn)識到物理現(xiàn)象的變化規(guī)律。同時(shí)，在處理物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，各種數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用不僅能使處理過程變得簡單、直觀，還能有效減少物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備性。例如，在教學(xué)“測量電源電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，面對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生很難從測量結(jié)果中判斷哪些結(jié)果符合實(shí)際，哪些結(jié)果存在較大誤差。如果這時(shí)候采用數(shù)學(xué)作圖，通過在平面坐標(biāo)系中描繪實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，就能直觀的判斷各數(shù)據(jù)的變化趨勢，從而篩選出誤差較大的點(diǎn)。然后，再通過作U-I圖就能很快得到電動勢和內(nèi)阻值。

三、在物理問題解答中應(yīng)用數(shù)學(xué)知識

物理與數(shù)學(xué)的密切關(guān)系決定了高中物理教學(xué)離不開數(shù)學(xué)知識的有效應(yīng)用，數(shù)學(xué)知識在物理教學(xué)中的重要作用還體現(xiàn)在解答物理問題中。應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解答物理問題不僅是物理新課程改革的客觀要求，也是新時(shí)期高考物理內(nèi)容中的一個(gè)側(cè)重考點(diǎn)。因此，教師在物理教學(xué)過程中還需要積極運(yùn)用數(shù)學(xué)知識，如幾何知識、代數(shù)知識、極值知識等，來擴(kuò)寬物理解題思路，提高物理解題速度，從而簡便而有效的將物理問題各個(gè)擊破，讓學(xué)生在掌握用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的同時(shí)提高物理實(shí)踐能力，進(jìn)而更好地適應(yīng)新形勢下高中物理考核的要求。

如在電學(xué)、力學(xué)的教學(xué)中，經(jīng)常會遇到簡單的比例問題計(jì)算，在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生通常會運(yùn)用這一比例法，對解題過程進(jìn)行簡化，從而促進(jìn)解題速度的提升，使得學(xué)習(xí)效率得到提高，但這一方法的缺點(diǎn)就在于容易計(jì)算錯(cuò)誤。因此學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)非常重要，如果學(xué)生具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，就能對解題步驟進(jìn)行掌握。其步驟為首先將題目對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行探索分析，隨后以物理規(guī)律和概念為基礎(chǔ)，進(jìn)行對應(yīng)方程的建立。三步是運(yùn)用消除法，將無需求出的物理量直接約掉，隨后進(jìn)行新的物理方程的建立。第四步，將已知量代入其中，將其結(jié)果求出。

四、用數(shù)學(xué)知識適當(dāng)修改教學(xué)設(shè)計(jì)提高效率

物理很的程度上都是研究量與量之間的關(guān)系，要對二者之間的關(guān)系進(jìn)行考慮，讓學(xué)生對數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)概念進(jìn)行了解，隨后傳授物理知識，讓學(xué)生在物理課堂開始前進(jìn)行預(yù)習(xí)，從而更好地促進(jìn)數(shù)學(xué)方法和思想在高中物理教學(xué)中的運(yùn)用。在物理教學(xué)的過程中，要讓學(xué)生做到基礎(chǔ)扎實(shí)、循序漸進(jìn)，保證學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中不會出現(xiàn)落后其他學(xué)生的情況，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣，使其在今后的物理學(xué)習(xí)中能夠端正心態(tài)。

例如，在進(jìn)行物理教學(xué)的過程中，經(jīng)常會碰到分析受力的題目，這類題目中有許多難以解決。在教學(xué)的過程中，教師可以將數(shù)學(xué)的相似三角形知識進(jìn)行應(yīng)用，對比幾何三角形和力三角形，對其相似點(diǎn)進(jìn)行探索分析。在這一過程中可以以對應(yīng)邊成比例為基礎(chǔ)，將比例式列舉出來，以不變量為根據(jù)進(jìn)行待變量的求解。運(yùn)用列比例式進(jìn)行求解，將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚挠?jì)算，從而解決問題，與此同時(shí)也能讓學(xué)生將數(shù)學(xué)思維融入到物理問題的解答中，對學(xué)生的物理思維進(jìn)行拓展。解決這類問題的核心就在于將幾何圖形畫出來，對比兩個(gè)三角形，發(fā)現(xiàn)其相似之處，從而將其對應(yīng)邊找出來，通過比例式進(jìn)行解決。

總之，在物理學(xué)習(xí)中，數(shù)學(xué)具有非常重要的作用，因此教師在物理教學(xué)中，要將數(shù)學(xué)方法作為工具運(yùn)用起來，使得學(xué)生能夠?qū)W會運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題。