高中物理教學中數學方法的應用

（1河北省承德市雙灤區實驗中學，河北 承德 067000；2承德廣播電視大學，河北 承德 067000）

物理是高中重要的學科之一，對學生的擇業起著關鍵性的作用，但是這個學科是學生們公認比較難的學科，其原因是物理本身這個學科的特點所決定的。物理這門學科具備很強的應用性、抽象性、邏輯性和知識性，若要將高中物理學好，學生就需要具備數學工具應用能力、分析綜合能力、推理能力、理解能力和實驗觀察能力。在進行物理教學的過程中，許多教師只對學生的物理思維能力進行培養，卻忽略了培養數學工具應用能力這一方面，使得學生存在數學運算不規范、數學語言不準確的情況。這種情況下，許多學生對物理的學習熱情和興趣會受到很大的影響，因此教師在教學過程中需要將數學方法和思想加以運用。

一、用數學符號和語言闡述物理量之間的關系

物理概念和物理規律的教學不僅是物理課程的重點內容，也是學生學習物理知識的重要基礎，因而讓學生正確理解和掌握物理概念和規律具有重要意義。為了使理論性強的物理理論知識更加通俗易懂，教師可以應用數學知識這種形式化語言來開展理論教學，通過簡明的數學符號和公式來講解物理概念和物理規律，然后再分析、比較和運算各物理量之間的關系、量的變化等來進行定量描述和理論概括，從而讓學生深刻理解和掌握物理概念和規律。例如，電阻R，加速度a，電場強度E，電容器電容C等物理概念，伽利略自由落體定律，牛頓第一定律，牛頓第二定律，牛頓第三定律等物理規律都可以通過精辟的數學語言來表達和描述。可見，數學知識在物理理論教學中具有重要作用，合理的應用不僅有利于學生清楚認識到物理現象背后的本質和規律，還有利于化解教學難點，從而促進高效課堂的生成。

二、利用函數圖形揭示物理量之間的關系

物理中很多的結論離不開實驗，在高中物理實驗教學中，教師同樣的可以應用數學知識來優化實驗教學。教師可以通過運用公式法、圖像法等數學方法將物理實驗結果直觀的呈現給學生，讓他們通過觀察就能清晰的認識到物理現象的變化規律。同時，在處理物理實驗結果時，各種數學工具的應用不僅能使處理過程變得簡單、直觀，還能有效減少物理實驗數據的誤差，提高數據的準備性。例如，在教學“測量電源電動勢和內阻”的實驗中，面對實驗數據，學生很難從測量結果中判斷哪些結果符合實際，哪些結果存在較大誤差。如果這時候采用數學作圖，通過在平面坐標系中描繪實驗數據對應的坐標點，就能直觀的判斷各數據的變化趨勢，從而篩選出誤差較大的點。然后，再通過作U-I圖就能很快得到電動勢和內阻值。

三、在物理問題解答中應用數學知識

物理與數學的密切關系決定了高中物理教學離不開數學知識的有效應用，數學知識在物理教學中的重要作用還體現在解答物理問題中。應用數學知識解答物理問題不僅是物理新課程改革的客觀要求，也是新時期高考物理內容中的一個側重考點。因此，教師在物理教學過程中還需要積極運用數學知識，如幾何知識、代數知識、極值知識等，來擴寬物理解題思路，提高物理解題速度，從而簡便而有效的將物理問題各個擊破，讓學生在掌握用數學知識解決物理問題的同時提高物理實踐能力，進而更好地適應新形勢下高中物理考核的要求。

如在電學、力學的教學中，經常會遇到簡單的比例問題計算，在物理學習中，學生通常會運用這一比例法，對解題過程進行簡化，從而促進解題速度的提升，使得學習效率得到提高，但這一方法的缺點就在于容易計算錯誤。因此學生的數學基礎非常重要，如果學生具有良好的數學基礎，就能對解題步驟進行掌握。其步驟為首先將題目對應關系進行探索分析，隨后以物理規律和概念為基礎，進行對應方程的建立。三步是運用消除法，將無需求出的物理量直接約掉，隨后進行新的物理方程的建立。第四步，將已知量代入其中，將其結果求出。

四、用數學知識適當修改教學設計提高效率

物理很的程度上都是研究量與量之間的關系，要對二者之間的關系進行考慮，讓學生對數學和數學概念進行了解，隨后傳授物理知識，讓學生在物理課堂開始前進行預習，從而更好地促進數學方法和思想在高中物理教學中的運用。在物理教學的過程中，要讓學生做到基礎扎實、循序漸進，保證學生在學習物理的過程中不會出現落后其他學生的情況，激發學生物理學習的興趣，使其在今后的物理學習中能夠端正心態。

例如，在進行物理教學的過程中，經常會碰到分析受力的題目，這類題目中有許多難以解決。在教學的過程中，教師可以將數學的相似三角形知識進行應用，對比幾何三角形和力三角形，對其相似點進行探索分析。在這一過程中可以以對應邊成比例為基礎，將比例式列舉出來，以不變量為根據進行待變量的求解。運用列比例式進行求解，將其進行轉化，轉變為簡單的計算，從而解決問題，與此同時也能讓學生將數學思維融入到物理問題的解答中，對學生的物理思維進行拓展。解決這類問題的核心就在于將幾何圖形畫出來，對比兩個三角形，發現其相似之處，從而將其對應邊找出來，通過比例式進行解決。

總之，在物理學習中，數學具有非常重要的作用，因此教師在物理教學中，要將數學方法作為工具運用起來，使得學生能夠學會運用數學方法解決物理問題。