在物理教學中強調數學的應用

黃建新(重慶市璧山來鳳中學校，重慶 402763)

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在物理教學中強調數學的應用

黃建新
(重慶市璧山來鳳中學校，重慶 402763)

摘要：“要想成為一個物理學家，首先必是一個數學家”，高考中要考查學生運用數學知識處理物理問題的能力，如何讓學生在學習物理的過程中，能用好數學這個工具？物理教師在其中將如何發揮其作用呢？在平常的教學中，物理教師要不斷的強化學生的數學、物理聯系的意識，物理教師在教學中做到主動與數學教學相結合，精選例題進行數理結合的專題講解，在學生的平常練習中注重強化計算的過程。數學作為工具對于認識物理現象的規律是多么重要，數學、物理的成績較好的都表現出很強的適應能力和深造的潛力，也正是高校所需要的人才。

關鍵詞：數學知識；物理教學；結合專題講解

在現實中，有相當多的學生，將學習數學和學習物理兩者截然分開。一方面他們學習了各種函數及其圖像、直線和平面、三角函數方程、圓、橢圓、雙曲線等數學知識，另一方面在需要運用這些知識來解答物理問題時，如分析物體運動中的位移——時間圖像和速度——時間圖像，機械振動中的振動圖像和波動圖像，分析帶電粒子在磁場中的偏轉問題，矢量的運算，磁場方向、電流方向和電流所受磁場力的方向這三者之間的立體關系，討論一些物理現象中某一些物理量的臨界值，甚至比這更為簡單的問題，如涉及到物理量大小的數量級的運算和科學記數法等，都表現出滯后和茫然，無法用所學到的數學知識正確解答物理問題。筆者認為，正是教和學這兩方面存在著對數學、物理之間特有的聯系認識不夠，在很大程度上影響了眾多學生學習這物理的興趣和成績，造成許多學生學習物理心理上存在畏懼感。針對上述現象。我在教學過程中作了以下工作：

一、在平常的教學中物理教師要不斷強化學生的數學、物理聯系的意識

數學是一門基礎學科，它為人們進行科學探究提供了一種研究問題的一種方法，處理問題的一個工具，如何用它來幫我們解決問題，非常重要。對學生在學習物理的過程中，無論是物理規律的學習，還是物理概念的學習、物理實驗的學習，都離不開數學知識的運用，對于物理規律、物理概念的描述，一般最后都要用數學表達式進行定量的描述，對于物理實驗數據的處理一般要用公式法或圖像法進行解決，在運用物理規律解決題的過程中，無可避免地要進行大量的數學運算，但這些問題也不會讓很多學生都知道數學和物理的聯系之緊，到了何種程度。對此，結合教學內容，反復不斷地向他們講述數學在物理學的創立和發展中所起的作用。在十七世紀之前的漫長歲月里，人們對許多物理現象的認識，多從“原因”和“效果”上進行思考，那時的物理學里包含在自然哲學之中的。隨著生產和技術的發展，正是以伽利略、牛頓為代表的一批學者，創立了在系統的實驗基礎之上，運用精確的數學方法去探索物理現象的規律。才使得物理從自然哲學中分離出來。伽利略關于時間和空間的數學論證和科學定量的實驗方法，牛頓在伽利略、開普勒等前人工作的基礎之上，并用簡練的數學表達式加以闡明，這種科學的思維方法和研究方法，更是影響到近、現代物理學和其他學科的研究，可以說正是數學才使得物理比化學、生物學等學科更早成為一門精密科學，通過這樣的反復不斷的講解，學生認識到數學和物理確實密不可分的，數學作為一門基礎課的重要性，正是學習物理過程中突出地體現出來，而學習物理又可促使學生更好的學習數學知識。

二、物理教師在教學中要做到主動與數學教學相結合

我們要不但給學生強調數學和物理之間的緊密聯系，而且還要與數學教學相結合。在物理教學中首先身體力行，給學生以表率。經過精心準備，請數學教師在講解有關的數學知識時，點明這些知識在學習物理過程中的作用。例如在講解三角函數及圖像時，指明作物理中所學的簡諧振動的質點的運動過程、交流電的產生、都可以用正弦函數規律表示，講解立體幾何時，強調空間概念的建立對學習電場、磁場和電磁感應部分的物理知識會起到十分重要有作用。講解圓的一些知識時，使學生知道在解帶電粒子在磁場中的運動的些問題，圓的知識的重要性。而物理教師在公式的推導中，也力求用準確的科學家語言和規范的數學推算來充實講解。例如從“平均速度”過渡到“瞬時速度”的講解過程中，運用數學“極限”知識；在用速度圖像推導位移公式的過程中，運用數學中的“無限小”的知識；在分析直流電源的最大輸出功率時，用數學中的“基本不等式”和“二次函數求極值”的知識，在推導單擺的周期公式和分析水的“視深”比“實深”的現象時，運用近似運算的知識等。教學實踐證明，當學生從數學教師那里聽到有關物理概念和規律時，或者從物理教師那里看到數學知識所起的突出作用時，驟然產生了一種新鮮感和好奇心，他們從中進一步體會到知識的價值，和運用知識得到成功的滿足，這樣做的確起到了誘發學生學習動機，增加了學習的興趣的作用。

三、精選例題進行數理結合的專題講解

在物理學的一個公式與數學上的公式的區別，變形后的物理意義將會有所不同，而數學上并不嚴格意義。函數分析法和圖像法是解決物理問題較常規的方法之一。比如：在高中物理學習中遇到的各類習題，不乏能夠說明數、理之間這種緊密聯系程度的題目，將它們精選出來介紹給學生，運用物理知識進行分析講解的同時，指明在計算過程中用到的數學知識，這樣做起到了觸類旁通，加深印象的作用。這類習題的共同特點是，在運用物理知識建立模型、并進行分析、綜合、歸納、推理等基礎之上，數學知識運用的好壞，對最后結果的得出起著十分重要的作用。最近幾年的高考試題和物理競賽試題中，有較多的題考查了學生應用數學知識處理物理問題的能力。教師在平常的教學中，要不斷要教給學生處理問題的方法，而不是教會學生去死記一些東西，教育的最高境界是教會學生如何求知。

四、在學生的平常練習中注重強化計算的過程，加強運算量，定時、定量的進行一些測試，讓學生的計算能力得以提高

正是我在常年的教學實踐中不斷進行引導并率先垂范，使得學生逐步明白：數學作為工具對于認識物理現象的規律是多么重要。沒有扎實的數學知識就不能以更深層次的認識物理現象，就不可能理解規律去解決遇到的問題，一句話，物理科的學習就不可能達到較高的水平。不僅如此，他們還認識到今后若要在物理或其它學科上繼續深造，還必須同步學好相應的數學知識才行。正因為有了這樣的認識，不少學生在高中階段就做到數學、物理的成績齊頭并進。進入大學之后。數學、物理的成績較好的都表現出很強的適應能力和深造的潛力，也正是高校所需要的人才。

中圖分類號：G633

文獻標識碼：A

文章編號：1671-864X（2016）04-0247-01