數學物理知識在生活中的應用

馬雨濤

摘 要:本文從中學數學、物理知識出發,總結分析了這兩門基礎學科在日常生活、工業、環境、天文等領域的廣泛應用,說明數學物理知識在人類文明進程中的重要作用,認為中學生學好數學物理基礎知識對以后從事各種社會工作具有重要的作用。

關鍵詞:中學物理知識數學知識應用

中圖分類號:g420 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0231-01

1 數學在生活中的應用

早在原始社會人們就學會了利用數學知識,那時的人們在計算日子的時候,在繩子上打個結,就表示一天。可見數學在生活中的應用真是源遠流長了。

數學源于生活,它最終的目的是服務于生活。數學是人們生活、勞動和學習必不可少的工具,能夠幫助人們處理數據、進行計算、推理和證明,數學模型可以有效地描述自然現象和社會現象;數學為其他科學提供了語言、思想和方法,是一切重大技術發展的基礎;數學在提高人的推理能力、抽象能力、想像力和創造力等方面有著獨特的作用;數學是人類的一種文化,它的內容、思想、方法和語言是現代文明的重要組成部分。

如今,數學知識和數學思想在工農業生產和人們日常生活中有極其廣泛的應用。譬如,人們購物后須記賬,以便年終統計查詢;去銀行辦理儲蓄業務;查收各住戶水電費用等,這些便都利用了算術及統計學知識。此外,社區和機關大院門口的“推拉式自動伸縮門”;運動場跑道直道與彎道的平滑連接;底部不能靠近的建筑物高度的計算;隧道雙向作業起點的確定;折扇的設計以及黃金分割等,則是平面幾何中直線圖形的性質及解直角三角形有關知識的應用。

還有生活中很多數學應用的例子:如我們知道生活中茶葉筒大部分都是圓柱體的,這是因為同樣周長的圖形,圓形的面積比較大,使用圓柱體的茶葉筒不僅可以裝下更多的茶葉,還可以節省材料。

數學在生活中的實際應用例子還有很多,可以說,數學不止在科學研究中至關重要,在日常生活中也是無處不在的。

2 物理學的實際應用

物理是一門基于自然的有趣科學,他經歷了亞里士多德的自然哲學,到牛頓的經典力學,再到現代物理的相對論和量子論,無數科學家為了探索新的物理規律而時刻努力。物理學無論是在日常生活中、工業生產上,還是在天文科學上都有著廣泛的應用,細心觀察我們就會發現,我們正生活在一個各種物理理論架設的時代里,每一次的工業革命,技術的巨大進步,無不滲透著物理科學的新的應用。

2.1 物理學在人體方面應用

現在困擾著許多人的一個問題就是近視眼,眼睛是人們觀察世界的窗口。它是由在眼球前部凸出的堅韌的透明角膜、含有纖維膠質的透明囊狀的晶狀體、無色透明的水樣液、視網膜及無色透明的膠狀玻璃體構成的。它們的共同作用相當于一個凸透鏡。從物體射進眼里的光線經過一個凸透鏡折射后,在視網膜上形成倒立、縮小的實像,刺激分布在視網膜上的感光細胞,通過視神經傳給大腦,于是我們就看見了物體。眼睛不僅能看見近處的物體,而且還能看清遠處的物體,當物距改變時,它能靠改變晶狀體表面的彎曲程度來改變眼睛這個凸透鏡的焦距,因此,眼睛實際上是一種精巧的變焦系統,所以弄清楚了這些中學物理知識后,人們就利用了適合的的凸透鏡來幫助調節人眼的焦距,從而可以看清周圍的事物。我們生活中使用的照相機就是根據這樣一個原理來成像、調焦。

2.2 物理學在生活中的應用

在汽車上有著許多物理知識的應用:我們都知道汽車的輪胎都是有花紋的,汽車的輪胎之所以做成花紋樣式就是為了增大摩擦的,使汽車在路面上行駛能夠更安全,防止“打滑”;另外汽車駕駛室外面的觀后鏡是一個凸鏡。利用凸鏡對光線的發散作用和成正立、縮小、虛像的特點,使看到的實物小,觀察范圍大,而保證行車安全,這些都是中學基礎物理學知識在生活中的具體應用

還有一個現在我們每天離不開的日常應用工具——電話,也是物理學知識實際應用的例子。電話話筒相當于大小變化的電阻,而聽筒是一個揚聲器。電話里傳遞的信息通過交換機傳遞到另一方。而手機則是利用電磁波,以中轉站為媒介,實行異地通話的高科技設備。

在生活中還有其他許多應用,如水龍頭的水越向下滴越細,澡巾能漂浮在水面上而香皂能下沉,這些都是物理規律在起作用。

2.3 物理學在天文上的應用

隨著航天事業的不斷發展,我國在航天事業上已經取得了很大的成就,從無人探月到載人登月,實現了國人幾千年的飛天夢想。不過要真正實現建設月球基地與開發利用月球,還有很多工作要做,特別在技術上需要更大進步。在航天領域,萬有引力的作用、向心力的利用、行星繞太陽的運動、天體質量的計算等物理科學知識無處不在。

物理學在人類探索天體的過程中始終起著極其重要的作用,一個著名的例子萬有引力定律引發海王星的發現。我們都知道行星繞太陽的運動軌道并不是正圓,而是橢圓;每顆行星受到的引力也不僅由太陽提供,除太陽的引力最大外,還要受到其他行星的引力。這就需要更復雜一些的運算,而這種運算,導致了海王星、冥王星的發現。200年前,人們認識的太陽系有7大行星:水星、金星、地球、火星、土星、木星和天王星,后來,人們發現最外面的行星——天王星的運行軌道與用萬有引力定律計算出的有較大的偏差。于是,有人推測,在天王星的軌道外側可能還有一顆行星,它對天王星的引力使天王星的軌道發生偏離。而且人們計算出這顆行星的可能軌道,并且在計算出的位置終于觀測到了這顆新的行星,將它命名為海王星。再后,又發現海王星的軌道也與計算值有偏差,人們進一步推測,海王星軌道外側還有一顆行星,于是用同樣的方法發現了冥王星,可見萬有引力定律在天文學中的應用價值。

3 數學與物理的關系

在物質世界許多事物都是不可分割的個體,從不同的角度去看就會有不同的結論,同時許多事物與事物之間也是相輔相成的,同樣在物理和數學這兩門學科上也有著這樣一種復雜的關系。

物理和其它自然科學都是研究自然規律的,它們的任務之一是找出描述現象的物理量之間的規律,而表述幾個變量之間關系,恰是數學的特長,這是數學的普適性所在。數學使一門學問由定性變為定量,從而使其變為科學的?？梢哉f,數學是打開各個自然學科大門的鑰匙,在物理等學科發展過程中起著重要的作用,反之,物理等學科的進步也促進數學的不斷發展。

4 結語

物理和數學這兩門學科知識在在古代、現代乃至今后都有非常廣泛的實際應用,它們相與相輔相成、缺一不可。作為每一個現代人,學好、掌握好這兩門學科的知識,才能踏著前人的足跡繼續探索、尋求,揭示更多的宇宙未解之謎,解決生活中的新問題,為人類社會文明進步服務。

參考文獻

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[2] 中國校外教育理論,2007,5.

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