摘 要:物理和數(shù)學都是理科科目,數(shù)學是基礎(chǔ)性、邏輯性較強的科目,物理是與生活聯(lián)系緊密的科目,想要學好物理首先數(shù)學要學好,數(shù)學是一種工具,在解物理題目時要用到數(shù)學方法。諸如高斯、愛因斯坦等物理學巨頭,往往在數(shù)學界也有一定的造詣,他們從數(shù)學的角度上去審視物理學問題。隨著物理學的不斷進步,數(shù)學思維被用在了對物理題目的作圖、計算和推導上,故而,數(shù)學在物理中發(fā)揮著極為重要的作用,文章將選取幾個重點題目闡述數(shù)學思維在初中物理中的相關(guān)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:數(shù)學思維;物理;計算;應(yīng)用
一、 數(shù)學在初中物理中的應(yīng)用較為突出的方面
(一) 數(shù)學為學習物理的概念、規(guī)律和結(jié)論等提供了簡潔、嚴謹?shù)倪壿嬚Z言
1. 物理中的大部分結(jié)論都是用數(shù)學式子來表達的,這樣的表達方式更通俗易懂,簡潔。
2. 物理中的一些物理量和變化規(guī)律通常用數(shù)學圖像等數(shù)學語言來表達,從而更直觀。例如:UI圖像,st圖像,vt圖像等。
3. 在概念的學習中,數(shù)學語言有助于學生對概念的進一步理解和記憶,例如:密度(ρ)的學習,密度是某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量,僅根據(jù)概念來理解密度是較困難的,但如果給出數(shù)學公式ρ=m/V,就可以較容易的推導密度的概念和單位,并能夠理解密度是物質(zhì)的特性,與物質(zhì)的質(zhì)量與體積無關(guān),質(zhì)量隨著體積的增大而增大,而比值不變。
(二) 數(shù)學為物理推理、論證提供了最有力的工具
在認識物理規(guī)律了解內(nèi)在聯(lián)系的過程中,都要借助數(shù)學的思維,利用數(shù)學方法,我們可以把若干實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律。還可以從某個物理規(guī)律出發(fā),進行科學演繹,推導出新的結(jié)論??茖W家們正是這樣一步一步地發(fā)現(xiàn)各種規(guī)律的。如探究阿基米德原理F浮=G排的過程中,需要用物理中的稱重法測出F浮,也要用到數(shù)學中一些演算過程得出G排,從而比較兩者的關(guān)系,得出結(jié)論。
(三) 數(shù)學為解決物理問題提供了計算工具
解決各種物理問題時,通過分析比較,抽象概括,從而提煉出數(shù)學模型后,物理問題就變成了數(shù)學問題,物理問題的求解也就轉(zhuǎn)化成了數(shù)學方程的求解了。能不能順利的解答出物理問題,就看對數(shù)學運算方法是不是運用得非常熟練了。在處理物理問題時,會涉及大量的計算,都離不開數(shù)學這一工具。
二、 數(shù)學思維在初中物理教學中的具體體現(xiàn)
(一) 用數(shù)學比值方法解決物理問題
“比例法”是指用兩個已知的物理量的比值來表示第三個物理量的方法。比值法可以充分體現(xiàn)出在兩個物理量同時變化的條件下影響物理過程的真正因素。數(shù)學中的比例知識可以使一些復(fù)雜的物理問題顯示出明顯的規(guī)律性,簡便地解決問題。在定義一個物理量的時候采用比值定義,如速度、功率、壓強、熱值等等。解決物理計算題時用數(shù)學比例式也往往會簡化解題過程,達到意想不到的效果。
(二) 數(shù)學圖像方法解決物理問題
中學物理中有一些比較抽象的題目常常很難求解,如果能與數(shù)學圖形相結(jié)合,再適當?shù)匾胛锢韴D像,就可以變抽象為形象,突破難點,使解答物理題目大大地化簡,圖像法是近幾年中考的熱點,所以在解決物理題目中要密切關(guān)注圖像。
(三) 數(shù)學函數(shù)方法解決物理問題
用函數(shù)可以準確地把握各個物理量之間的關(guān)系,將物理問題轉(zhuǎn)化為簡單的數(shù)學問題,物理量的關(guān)系往往是相互制約的,當某個量發(fā)生變化的時候其他量常常伴隨著變化,在變化的過程中常常會出現(xiàn)函數(shù)問題,利用函數(shù)經(jīng)常能夠化簡解題過程。
(四) 數(shù)學方程解決物理問題
“方程法”是指在求解某個物理量時,根據(jù)因變量與自變量之間的因果對應(yīng)關(guān)系,列出方程,通過求解方程從而求出物理量的方法。方程法可以減少學生的數(shù)學過程思維,解決問題簡捷明了,便于學生發(fā)現(xiàn)因變量與自變量的因果關(guān)系。中學物理的計算中,絕大多數(shù)問題可以用方程法來解決。具體過程為:先找出與所要研究問題有關(guān)的各個量,確定因變量和自變量,根據(jù)與之相對應(yīng)的規(guī)律,寫出公式和方程,代入數(shù)據(jù)即可計算。如果問題中有多個自變量,可根據(jù)問題中不同的物理過程及規(guī)律,找出其共同的參量,列出多個方程,組合成方程組一并計算。例:2018泉州物理質(zhì)檢33題要利用到電源電壓不變聯(lián)立方程求解問題。
三、 結(jié)語
綜上所述,對數(shù)學知識掌握得好有利于學生對物理知識的理解,也有助于物理成績的提升,數(shù)學知識中掌握得不好的地方也會對物理學習造成影響,如果學生能夠在初中物理的學習過程中,靈活的使用數(shù)學思維,那么必將極大地提升學生的物理學習能力,搭建數(shù)學與物理之間的橋梁,通過數(shù)學語言來幫助學生理解物理知識,這不論是對它們之后的求學,還是自身素質(zhì)的提升,都是大有裨益的。
參考文獻:
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作者簡介:
李寒菊,福建省漳州市,漳州市正興學校。