試論高中物理學習中掌握數(shù)學方法的必要性

倪偉凱

【摘要】數(shù)學方法研究的對象是抽象事物，并且主要研究事物的數(shù)量和結構。此外，高中物理具有非常強的嚴謹性，是一門定量的課程。因此，在學習高中物理時離不開數(shù)學方法的應用。本文主要闡述了高中物理中數(shù)學方法的應用，進而幫助我們更好地學習物理。

【關鍵詞】高中物理學習 數(shù)學方法 必要性

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）05-0177-01

一、引言

從物理學科的發(fā)展歷史來看，其發(fā)展總離不開數(shù)學方法的應用。正如著名物理學家伽利略所說：“物理科學的發(fā)展離不開數(shù)學工具，必須以數(shù)學工具為基礎，再加上各種物理實驗”。不管是一位著名的物理學家，還是一位普通的高中生，在研究物理問題時都離不開數(shù)學方法的使用；同樣的，數(shù)學方法的發(fā)展也離不開物理知識的使用。比如：著名物理學家牛頓在研究物體即時運動的基礎上建立了微積分；偉大的科學家愛因斯坦提出相對論，引起無數(shù)科學家熱烈的追捧。這些事實正是驗證了俗語：數(shù)理不分家。數(shù)學與物理之間具有密切的關系，兩門學科共同發(fā)展，相互推進。

二、數(shù)學方法的含義以及高中物理學習涉及的數(shù)學方法

所謂的數(shù)學方法是指用專業(yè)的數(shù)學語言展示兩個事物之間的關系。簡單舉個生活中和數(shù)學有關的例子，商場一件上衣90元，6件上衣多少錢？在這個過程中，衣服與消費者扮演著兩個不同的角色：被消費、消費，這一過程體現(xiàn)了兩個事物發(fā)生聯(lián)系，隨后在結算的時候，利用簡單的數(shù)學方法將6件衣服的價格計算出來并完成交易，這是變化的過程。同樣地，在高中物理學習中，許多學生經常遇見求物理方程組的解，在這個變化過程中就是利用數(shù)學方法解答物理問題的過程。

三、高中物理學習中掌握數(shù)學方法的必要性

（一）數(shù)學方法中的圖像法是分析物理問題的前提

圖像法作為最直接、最簡單的數(shù)學方法對解決高中物理問題具有非常大的作用。在圖像下，學生可以非常直觀地看到物體運動的方式以及運動的軌跡，在解答問題時十分方便。比如：一輛汽車從A城開往B城，兩地之間的距離有1.6km，汽車在加速時的加速度為1.6m/s2，在減速時的加速度為6.4m/s2，問汽車從A城開往B城所用的最短時間是多少，以及在運動過程中汽車的最大速度是多少？

針對上述問題，如果只是使用常規(guī)的物理公式進行計算，計算過程非常復雜，首先要算出汽車在不同路段上的加速度，再進行比較得出哪段路程下的加速度最快，最終還要計算出汽車在行駛時總共花費的時間。但是如果我們利用圖像法進行分析就相對比較簡單，只需要將A、B兩城市在數(shù)軸上用圖像中表示出來，然后用直線將汽車的速度在圖像中表示出來，直線的傾斜度越大，說明汽車在行駛的過程中速度越快，用時也就越少，所以只需要將圖像中直線傾斜度最高的一部分計算出來，汽車的最大速度就可以知道了。由此可見，利用數(shù)學方法分析物理問題可以使其簡單化。

（二）數(shù)學方法是研究物體運動極限的基礎

物理研究的對象是客觀事物，在客觀事物下，每個物體都有自己運動的軌跡以及運動的方式。數(shù)學是一門定量的學科，在數(shù)學方法下，人們可以對物理進行更加準確的研究。在研究物理物體運動極限的問題中，最常見的數(shù)學方法就是極值法。所謂的極值法就是在三角函數(shù)、二次函數(shù)等多次函數(shù)的基礎上進行求值。

在高中物理學習中，我們會經常涉及函數(shù)方程的使用。每一個函數(shù)都有自己的定義域以及值域。當某一物體在一個小的定義域或者值域內進行運動時，必然會產生一個最值（最大值或者最小值），這個最值就是我們要求的值。因此，將數(shù)學函數(shù)中的極值法應用到數(shù)學中可以幫助我們比較容易解決物理問題。

（三）數(shù)學中轉化思想是研究物理問題的“法寶”

在高中物理學習中，除了極值法、圖像法之外還有一種解決物理的方法，那就是微元法。所謂的微元法就是將某一事物進行拆分，分解成多個小原件，然后建立各個小原件之間的關系。比如：半徑為r的均勻帶電圓環(huán)，電量為+p，圓心所在的直線上有一點A，求圓上一點到點A最強的方向。這樣的物理問題從表面上看，我們會覺得無從下手，其實只要將圓進行拆分，把圓環(huán)看作是由無數(shù)帶電的點組成，由于圓上的點與點A之間距離不同，進而產生不同的電流。根據(jù)這樣的解題思路進行解答就會使該題目計算起來比較方便。

五、結語

總而言之，學習不在于公式、定義的背誦和使用，而在于掌握學習的方法。高中生在物理學習的過程中還有很多需要注意的地方，只有掌握了物理學習中的數(shù)學方法，才能幫助學生進一步掌握物理學習的技巧。同時，將數(shù)學方法應用到物理學習中有利于提高學生學習的興趣，提高學生解答物理問題的效率。

參考文獻：

[1]倪亞賢.在高中物理學習中引入數(shù)值計算的探索[D].蘇州大學，2003（5）.