數(shù)學(xué)在物理教學(xué)上的應(yīng)用教育論文
在實(shí)際教學(xué)中，我們常遇到一些學(xué)生因數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不好而影響物理學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，如公式不會(huì)變形、比例式不會(huì)運(yùn)算、物理量之間的關(guān)系難以明白等。數(shù)學(xué)是物理學(xué)的語言和工具，如概括物理現(xiàn)象、形成物理概念、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行邏輯分析、建立物理定律、利用數(shù)學(xué)圖像展示物理規(guī)律等等，物理學(xué)的研究和學(xué)習(xí)過程都離不開數(shù)學(xué)，而數(shù)學(xué)知識(shí)在初中物理中也展現(xiàn)了非凡的作用，所以學(xué)好物理一定要有好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生能力，提高課堂教學(xué)水平，我們物理教師應(yīng)該重視數(shù)學(xué)在物理教學(xué)中的滲透，做好數(shù)、理的有機(jī)結(jié)合。
一、利用數(shù)學(xué)知識(shí)幫助學(xué)生理解物理概念
物理學(xué)中常用數(shù)學(xué)知識(shí)表示物理概念、描述物理規(guī)律，例如應(yīng)用數(shù)學(xué)中的比例關(guān)系描述物質(zhì)的密度（=m/v）、物體的運(yùn)動(dòng)速度（v=s/t）等。在平日教學(xué)中用數(shù)學(xué)知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生理解物理概念，可以提高學(xué)生對(duì)概念的理解程度和分析問題的能力。如講密度時(shí)，可以用m=V,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)m是V的正比例函數(shù)，也就是y=kx的`形式，因此就相當(dāng)于k，是一個(gè)常數(shù)，不隨m和V的變化而變化，從而得出密度是物質(zhì)本身的一種屬性，只與物質(zhì)的種類有關(guān)，而與m和V無關(guān)。這就會(huì)避免出現(xiàn)物質(zhì)的密度與物質(zhì)質(zhì)量成正比、與物體體積成反比的錯(cuò)誤。
二、利用函數(shù)知識(shí)幫助學(xué)生理解物理量之間的關(guān)系
物理學(xué)中常用數(shù)學(xué)中函數(shù)及圖像的方法描繪物理量之間的關(guān)系，例如物體受到的重力G=mg（正比例函數(shù)）、表示某種物質(zhì)的熔解與凝固過程（溫度─時(shí)間圖像）等。在日常教學(xué)中用函數(shù)來描述物理量及其關(guān)系，既便于學(xué)生理解又便于學(xué)生記憶。如物體受到的重力G和它的質(zhì)量m，G=mg,應(yīng)該讓學(xué)生明白G是m的正比例函數(shù)，也可以讓學(xué)生畫出函數(shù)圖像，從圖像上直觀地得到這兩個(gè)物理量的關(guān)系，也就明白了g的意義了。
三、利用比例法來解物理問題
比例法就是用比例式來解物理題的方法，在解題中，依據(jù)物理定律、公式或某些量相等、成多少比例等，用比例式建立起未知量和已知量之間的關(guān)系，再利用比例性質(zhì)來計(jì)算未知量。比例法解題在許多情況下是很簡單的，只要比量的單位相同就可求解，不必統(tǒng)一為國際單位。
例如：我國開始實(shí)施彩電能效新標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定待機(jī)功率高于9W的彩電不能進(jìn)入市場銷售。小明想了解家中彩電是否符合新能效標(biāo)準(zhǔn)，他將100W的燈泡單獨(dú)接入電路中，觀察電能表1min轉(zhuǎn)了5轉(zhuǎn)；再讓這臺(tái)彩電單獨(dú)接入電路中并處于待機(jī)狀態(tài)，電能表5min轉(zhuǎn)了2轉(zhuǎn)，由此判斷該彩電的待機(jī)功率為_____W。
解法如下：我們可以設(shè)彩電的待機(jī)功率為px。
一步就可以解出px=8W，可以看出利用比例法大大簡化了計(jì)算過程。不過對(duì)此進(jìn)行處理時(shí)對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求非常高。在教學(xué)過程中教師要針對(duì)不同層次的學(xué)生采用不同的方法。
四、利用幾何知識(shí)解決物理問題
用幾何知識(shí)解決物理問題的地方很多。例如：在學(xué)習(xí)“光的反射定律和平面鏡成像規(guī)律”時(shí)，要讓學(xué)生明白反射光線和入射光線是關(guān)于法線成軸對(duì)稱的，物體與它在平面鏡中的像是關(guān)于平面鏡成軸對(duì)稱的。知道了這一點(diǎn)，學(xué)生在作光的反射光路、平面鏡成像圖時(shí)，利用幾何中的軸對(duì)稱關(guān)系就會(huì)比利用光的反射定律方便得多，只需利用一把直尺就可以既快又準(zhǔn)確地作出光路圖來。
例如：如圖所示，當(dāng)以方向始終水平的力F緩慢地使豎直杠桿移到水平位置，在此過程中力F的大小情況是？
分析：在本題目中我們首先作出力臂，然后由杠桿平衡條件列出方程式。我們?nèi)我馊∫恢虚g過程，設(shè)杠桿和豎直虛線成角θ，杠桿長為L，杠桿自身重力為G。
則由數(shù)學(xué)知識(shí)我們可以列出方程式：
這樣由三角函數(shù)知識(shí)我們可以分析研究出力F的變化情況是漸漸增大。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用數(shù)學(xué)方法和技巧，往往能夠化繁為簡、出奇制勝。
五、逆向思維能力在物理學(xué)中有不可磨滅的作用
逆向思維是一種反向考慮問題的方法，應(yīng)用時(shí)有邏輯反向、順序反向、路徑反向等各種具體應(yīng)用方法。應(yīng)用逆思法，我們可以從事物發(fā)展的結(jié)果來探究事物發(fā)展的原因，可以將事物發(fā)展的過程顛倒過來考慮問題，可以逆著事物發(fā)展的時(shí)間順序去考慮問題。應(yīng)用逆向思維我們可以突破常規(guī)的思維方式，巧妙分析問題并簡潔地解決問題，取得意想不到的效果。如：滿足二力平衡條件的物體一定也處于平衡狀態(tài)；反過來，處于平衡狀態(tài)的物體也一定滿足于二力平衡的條件。在教學(xué)過程中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維方式。
綜上所述，在平時(shí)的教學(xué)中，物理教師只有引導(dǎo)學(xué)生恰當(dāng)而有效地使用好數(shù)學(xué)這一重要工具，才能讓學(xué)生更好地學(xué)好物理，達(dá)到事半而功倍的效果。
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