高中物理力學(xué)學(xué)習(xí)中的數(shù)學(xué)方法

單磊

摘要：在新課程不斷深入和改革的大背景下，所有學(xué)科之間的貫穿已變得愈加普遍，在此之中，數(shù)學(xué)與物理之間的聯(lián)系也愈加緊密和顯而易見。因此，高中物理教師在開展力學(xué)課程時，就要充分認(rèn)識到運(yùn)用數(shù)學(xué)方法的重要性和必要性，并始終基于學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展需求視角，讓數(shù)學(xué)知識充分在力學(xué)課程中發(fā)揮引導(dǎo)價值和教學(xué)優(yōu)勢，從而使學(xué)生能夠更加直觀、立體、清晰地掌握抽象的力學(xué)知識，為學(xué)生將來學(xué)習(xí)更高層次的物理知識奠定堅(jiān)固而夯實(shí)的根基。

關(guān)鍵詞：高中物理；力學(xué)課程；數(shù)學(xué)方法；應(yīng)用措施

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2021）28-0095

對于物理教學(xué)而言，教師運(yùn)用數(shù)學(xué)方法及數(shù)學(xué)思維推動學(xué)生展開探索，能夠強(qiáng)化學(xué)生的科目融合性，并能使學(xué)生有針對性地將物理問題與數(shù)學(xué)方法有機(jī)融合，并自主地展開雙向探究，從而實(shí)現(xiàn)將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，從數(shù)學(xué)表達(dá)式中領(lǐng)悟物理問題的內(nèi)涵。因此，在高中物理的力學(xué)教學(xué)時，教師就要始終堅(jiān)持“以學(xué)生為主體”的教育理念，深入挖掘數(shù)學(xué)方法與物理教學(xué)有機(jī)結(jié)合的措施，從而真正實(shí)現(xiàn)提高高中物理教學(xué)效果、扎實(shí)雙科基礎(chǔ)知識的目的。

一、我國高中物理的教學(xué)現(xiàn)狀

其一，高中物理不僅是高考科目之一，物理知識在生活中的應(yīng)用也很廣泛。但是高中物理知識比較抽象和復(fù)雜，對于一些自主學(xué)習(xí)能力較差又不善于思考的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)起來比較困難。其二，受應(yīng)試教育的影響，教師一味地使用題海戰(zhàn)術(shù)，不注重對學(xué)生解題思路和方法的引導(dǎo)，學(xué)生靠死記硬背不僅不能提高物理成績，而且降低了學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣，甚至對物理產(chǎn)生了抵觸情趣，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。其三，高中物理涉及的知識比較廣泛也比較復(fù)雜，教師應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和解題能力。但受應(yīng)試教育影響，教師過于看重學(xué)生的考試成績，忽略了對學(xué)生能力的培養(yǎng)。其四，有些教師在課堂上把知識點(diǎn)面面俱到地都教授給學(xué)生，課下就是瘋狂的題海戰(zhàn)術(shù)，這樣做不僅增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，而且沒有從根本上解決問題。常言說得好：“授人以魚，不如授人以漁?！苯處煈?yīng)該教授學(xué)生解題的方法，提升學(xué)生的解題能力，只有這樣才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提升教師自身的教學(xué)質(zhì)量。

二、高中物理和數(shù)學(xué)的緊密聯(lián)系

物理學(xué)和數(shù)學(xué)是現(xiàn)代自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科，二者密切聯(lián)系在一起，關(guān)系深遠(yuǎn)。物理學(xué)最早起源于哲學(xué)，最早出現(xiàn)在希臘文，隨著人類對于自然科學(xué)界的不斷深入探究，物理這門學(xué)科逐漸發(fā)展?；仡櫸锢淼陌l(fā)展過程，不難發(fā)現(xiàn)存在著很多例如伽利略、牛頓、麥克斯韋等眾多既在物理領(lǐng)域又在數(shù)學(xué)領(lǐng)域有杰出貢獻(xiàn)的偉大人物。從這點(diǎn)來看，一直以來物理的學(xué)習(xí)和發(fā)展始終和數(shù)學(xué)是有聯(lián)系的。在某種意義上，物理是數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，而數(shù)學(xué)是物理的根底，二者相輔相成，缺一不可。

在高中物理和數(shù)學(xué)的教學(xué)與學(xué)習(xí)中，無論作為教師還是學(xué)生，對于二者的聯(lián)系更是深有體會。一方面，在物理和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程中，都要求學(xué)生具備空間想象、抽象邏輯、逆向思維和分析理解等不同程度的能力；另一方面，就物理和數(shù)學(xué)的解題思路和方法而言，二者也有相似之處，例如它們需要根據(jù)題目要求進(jìn)行合理的建模，然后結(jié)合圖形關(guān)系和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，從而對題目要求進(jìn)行正確的論證或驗(yàn)證。從這兩點(diǎn)來看，也就不難理解為什么在物理中也出現(xiàn)數(shù)學(xué)計(jì)算公式。

三、數(shù)學(xué)知識在高中物理解題中運(yùn)用的關(guān)鍵策略

1.從函數(shù)出發(fā)

學(xué)生在小學(xué)階段認(rèn)識函數(shù)、在初中階段深化函數(shù)、在高中階段探究函數(shù)，經(jīng)過各個階段的學(xué)習(xí)，函數(shù)逐漸完善化和具體化，反比例函數(shù)、正弦函數(shù)和余弦函數(shù)等知識被大范圍運(yùn)用于數(shù)學(xué)學(xué)科中?；诖?，教師可以有效轉(zhuǎn)換教學(xué)思路，將函數(shù)的知識和要點(diǎn)運(yùn)用于高中物理的解題中。例如，以《研究拋體運(yùn)動的規(guī)律》為例，題目為：一條渡船正在渡河，河寬為260m，船在靜水中的速度為36km/h，水的流速是18km/h，為了讓船能垂直于河岸渡河，船應(yīng)該怎樣運(yùn)動？此問題落腳點(diǎn)是船的行駛角度問題，求出船渡河的時間后，根據(jù)余弦定理，cosα=河水相對于河岸的速度/船相對于靜水的速度=5/10=1/2，即可得到α=60°。在這個過程中，我們利用余弦定理能輕松解決問題。

2.結(jié)合法的應(yīng)用

數(shù)與形之間可以進(jìn)行相互補(bǔ)充、相互轉(zhuǎn)化。比如，教師就可在物理力學(xué)的教學(xué)中運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的方法，使抽象的物理關(guān)系和知識以立體、清晰的幾何形象展示在學(xué)生面前。同時，也能夠?qū)缀螆D形轉(zhuǎn)化為物理數(shù)量關(guān)系。如：在學(xué)習(xí)有關(guān)力和運(yùn)動的合成與分解時，將其和數(shù)學(xué)上平面幾何、立體幾何與三角函數(shù)關(guān)系相結(jié)合，學(xué)生或許在解決物理問題時就會很容易地通過數(shù)學(xué)幾何關(guān)系找到物理關(guān)系，從而提高解題效率。

3.極限法的應(yīng)用

極限法在高中力學(xué)應(yīng)用中相對較為普遍。比如，教師可通過極限法的應(yīng)用，將力學(xué)中的傾斜面轉(zhuǎn)化為垂直面或者水平面，進(jìn)而使其中所涉及的復(fù)雜問題簡單化。另外，通過極限法也能夠?qū)⒄诋a(chǎn)生運(yùn)動的物體看作靜止物體，將非理想物理模型轉(zhuǎn)化成理想的物理模型。在實(shí)際應(yīng)用中，教師在帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行定性分析力學(xué)問題時，運(yùn)用極限法可以在解決問題時減少大量不必要的煩瑣運(yùn)算，只需展開簡單的計(jì)算，就能得出結(jié)論，解決實(shí)際問題。

綜上所述，數(shù)學(xué)知識被運(yùn)用于學(xué)習(xí)和生活中。我們可以利用數(shù)學(xué)知識解決生活問題，也可以利用數(shù)學(xué)知識滲透其他學(xué)科，促進(jìn)其他學(xué)科學(xué)習(xí)的開展和進(jìn)步。高中物理學(xué)科中有效利用數(shù)學(xué)知識解題能幫助學(xué)生轉(zhuǎn)換思路，從物理視角和數(shù)學(xué)視角的雙重滲透下準(zhǔn)確快速地得到答案，從而在高效學(xué)習(xí)物理的同時保證數(shù)學(xué)內(nèi)容的加強(qiáng)和鞏固。高中教師在開展物理力學(xué)課程的教學(xué)時結(jié)合數(shù)學(xué)方法是提高課堂效率、優(yōu)化學(xué)生學(xué)科質(zhì)量的重要手段。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：安徽省鳳臺縣第二中學(xué)232101）