数学方法在高中物理的运用:高中物理和数学

数学方法在高中物理的运用

本文以学生的思维视角为切入点，对数学方法在高中物理学 习中所产生的效用展开分析探讨，意在主张教师在物理教学 当中合理引导学生有效应用数学方法，从而使难点题目迎刃 而解。

关键词：高中物理；
数学方法；
物理教学；
策略 在物理教学当中合理应用数学方法，可以使相应概念变 得更为直观，有利于学生加深理解与认识，它是一种极为关 键的辅助教学方式。再通过大量实践之后，我们发现在应用 该方式之时，常常出现如下问题：第一，使用数学工具具有 较大困难；
第二，直接将物理问题转化为数学问题，过于倾 向量值运算，使得物理含义被忽视。

一、高中物理中的数学方法 在教学期间，不但需要将知识传输给学生，而且还需要 培养其自主处理问题的意识及能力。就物理课程而言，学生 分析及解决问题的能力的提升都可以通过解题而完成。对当 前高中生的学习状况调查之后，发现虽然一些学生对理论知 识掌握较好，同时也具备一定的学习能力，但是却在技巧方 面存在不足。只有学生完全认识数学方法的实质，才可以将 其在物理学习当中良好应用，进而提升相应的学习成效。１． 物理学习中常用的数学思维方法在物理学习期间应用数学 方法并非毫无要求。高中学生已经具备一定的思维及表达能力，可以用日常生活当中积累的成功经验诠释理论知识，对 于事物的本质及规律的认知程度也在不断加深。在物理学习 中常用的数学思维方法如下：第一，观察和实验。各个物理 量之间的关系可以通过观察实验而得出，譬如机械能守恒实 验等。学生逐渐产生一种创建模型的思维，借助数学公式将 其直观展现，有助于其对世界产生全新认识，同时提升其思 维能力。第二，分析及综合。简言之，分析即为将事物分隔 成多个小部分，而后进行注意思考研究以及处理，而综合主 要是指将多个具有相同特征的问题聚合整理成一个问题，而 后再展开整体剖析。２．以定量和结构为基础的数学方法一 般而言，解答高中物理题目的数学方法即为创建相应模型， 合理展示出研究目标间的关联，物理教学当中常常运用以定 量和结构为基础的数学方法。第一，图像法。其具体指的是 用图像表达复杂的已知条件，从而精准分析获取答案的方式。

在物理教学期间，相较于文字来说，通过图像展示已知条件 更具直观性，很容易发现各个变量间的关联。通过此方法解 答题目，可以使学生的思路更加清晰，同时也使问题化繁为 简。例如，在ｖ－ｔ图像中，可以用图线与横坐标所围的面 积表示位移的大小，用图线的斜率表示运动的加速度；
在简 谐振动曲线中，两个相邻振动状态完全相同的质点间水平距 离表示波长，经历的时间表示周期，质点离开平衡位置的最 大距离表示振幅等。第二，三角几何法。其具体指的是在解 答物理空间题目的时候借助三角函数知识展开思考，进而找出答案的方式。高中物理题目的难度较大，存在较多的矢量 合成及分解问题，而此类问题都与三角几何法存在内在关联。

例如平抛运动，可以分解为水平方向匀速直线运动和竖直方 向自由落体运动两个分运动，而这两个分运动合成的结果是 运动轨迹为抛物线的平抛运动。再如斜面上物体的受力情况， 可以将物体所受的力向平行于斜面和垂直于斜面方向分解， 从而判断物理的运动情况。高中阶段很多物理问题，凡是涉 及矢量的合成和分解的问题，都离不开三角几何法。第三， 代数法。其具体指的是在解答物理题目期间按照题中已知信 息及已经掌握的物理公式，通过算式将各个相关量的关系展 示出来，进而借助方程式找出答案的方式。而物理内涵无法 通过单纯的数学问题进行诠释，必须借助相应的知识来衡量 结果是否正确无误。例如，物体做自由落体运动，下落时间 为非负值，物体运动时所具有的动能为非负值，势能根据所 取的零势能面可正可负。

二、通过数学方法解决物理问题的有效途径 当前，部分老师对于数学方法在物理教学当中的应用掌 握的还不甚熟练，可以通过以下两方面进行改进提升：第一， 对物理过程进行深度分析，选取合理有效的数学方法。在分 析之时，应当将物理的性质、特征等作为关键，同时除却自 身因素，创设物理理想化模型，从而更好地发现各个物理量 之间的存在的相互关联，进而找出更加适用的数学方法对相 应的问题进行解答。第二，借助数学知识对验证结果进行总结。在对物理问题研究期间，可借助数学知识创设一个理想 化模型，借助相应的阐释方式将各个物理量之间的关联进行 直观展现，从而获取正确答案。以物理规律作为切入点，正 确判断相关物理量之间的所有关联，从而将其转化为数学问 题，进而化繁为简，快速计算出相应答案，也可以加以验证， 不但能够对已有知识进行巩固，而且还可以使题目解答能力 大幅提升。在课堂讲解期间，老师应当将数学技巧融入到教 学当中，从而使学生的数学能力得到强化，进而在面对物理 问题的时候能够更加快速的处理。同时，这样的方式也易于 吸引学生的注意力，使其乐于参加课堂活动，发现物理的奥 妙之处，从而使其综合能力得以强化。

参考文献：
［１］张维宁．高中物理教学中数学思维能力的培养 ［Ｊ］．南方论谈，２０１５． ［２］高知静．高中物理学科中数理方法的应用实践与 研究［Ｊ］．考试周刊，２０１３．