高中物理力學學習中的數學方法

單磊

摘要：在新課程不斷深入和改革的大背景下，所有學科之間的貫穿已變得愈加普遍，在此之中，數學與物理之間的聯系也愈加緊密和顯而易見。因此，高中物理教師在開展力學課程時，就要充分認識到運用數學方法的重要性和必要性，并始終基于學生學習和發展需求視角，讓數學知識充分在力學課程中發揮引導價值和教學優勢，從而使學生能夠更加直觀、立體、清晰地掌握抽象的力學知識，為學生將來學習更高層次的物理知識奠定堅固而夯實的根基。

關鍵詞：高中物理；力學課程；數學方法；應用措施

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）28-0095

對于物理教學而言，教師運用數學方法及數學思維推動學生展開探索，能夠強化學生的科目融合性，并能使學生有針對性地將物理問題與數學方法有機融合，并自主地展開雙向探究，從而實現將物理問題轉化為數學問題，從數學表達式中領悟物理問題的內涵。因此，在高中物理的力學教學時，教師就要始終堅持“以學生為主體”的教育理念，深入挖掘數學方法與物理教學有機結合的措施，從而真正實現提高高中物理教學效果、扎實雙科基礎知識的目的。

一、我國高中物理的教學現狀

其一，高中物理不僅是高考科目之一，物理知識在生活中的應用也很廣泛。但是高中物理知識比較抽象和復雜，對于一些自主學習能力較差又不善于思考的學生來說，學習起來比較困難。其二，受應試教育的影響，教師一味地使用題海戰術，不注重對學生解題思路和方法的引導，學生靠死記硬背不僅不能提高物理成績，而且降低了學生對物理的學習興趣，甚至對物理產生了抵觸情趣，影響了學生的學習效率。其三，高中物理涉及的知識比較廣泛也比較復雜，教師應該注重培養學生的邏輯思維能力和解題能力。但受應試教育影響，教師過于看重學生的考試成績，忽略了對學生能力的培養。其四，有些教師在課堂上把知識點面面俱到地都教授給學生，課下就是瘋狂的題海戰術，這樣做不僅增加了學生的學習壓力，而且沒有從根本上解決問題。常言說得好：“授人以魚，不如授人以漁。”教師應該教授學生解題的方法，提升學生的解題能力，只有這樣才能提高學生的學習效率，提升教師自身的教學質量。

二、高中物理和數學的緊密聯系

物理學和數學是現代自然科學中的基礎學科，二者密切聯系在一起，關系深遠。物理學最早起源于哲學，最早出現在希臘文，隨著人類對于自然科學界的不斷深入探究，物理這門學科逐漸發展。回顧物理的發展過程，不難發現存在著很多例如伽利略、牛頓、麥克斯韋等眾多既在物理領域又在數學領域有杰出貢獻的偉大人物。從這點來看，一直以來物理的學習和發展始終和數學是有聯系的。在某種意義上，物理是數學的實際應用，而數學是物理的根底，二者相輔相成，缺一不可。

在高中物理和數學的教學與學習中，無論作為教師還是學生，對于二者的聯系更是深有體會。一方面，在物理和數學學習的過程中，都要求學生具備空間想象、抽象邏輯、逆向思維和分析理解等不同程度的能力；另一方面，就物理和數學的解題思路和方法而言，二者也有相似之處，例如它們需要根據題目要求進行合理的建模，然后結合圖形關系和數學公式進行數學計算，從而對題目要求進行正確的論證或驗證。從這兩點來看，也就不難理解為什么在物理中也出現數學計算公式。

三、數學知識在高中物理解題中運用的關鍵策略

1.從函數出發

學生在小學階段認識函數、在初中階段深化函數、在高中階段探究函數，經過各個階段的學習，函數逐漸完善化和具體化，反比例函數、正弦函數和余弦函數等知識被大范圍運用于數學學科中。基于此，教師可以有效轉換教學思路，將函數的知識和要點運用于高中物理的解題中。例如，以《研究拋體運動的規律》為例，題目為：一條渡船正在渡河，河寬為260m，船在靜水中的速度為36km/h，水的流速是18km/h，為了讓船能垂直于河岸渡河，船應該怎樣運動？此問題落腳點是船的行駛角度問題，求出船渡河的時間后，根據余弦定理，cosα=河水相對于河岸的速度/船相對于靜水的速度=5/10=1/2，即可得到α=60°。在這個過程中，我們利用余弦定理能輕松解決問題。

2.結合法的應用

數與形之間可以進行相互補充、相互轉化。比如，教師就可在物理力學的教學中運用數形結合的方法，使抽象的物理關系和知識以立體、清晰的幾何形象展示在學生面前。同時，也能夠將幾何圖形轉化為物理數量關系。如：在學習有關力和運動的合成與分解時，將其和數學上平面幾何、立體幾何與三角函數關系相結合，學生或許在解決物理問題時就會很容易地通過數學幾何關系找到物理關系，從而提高解題效率。

3.極限法的應用

極限法在高中力學應用中相對較為普遍。比如，教師可通過極限法的應用，將力學中的傾斜面轉化為垂直面或者水平面，進而使其中所涉及的復雜問題簡單化。另外，通過極限法也能夠將正在產生運動的物體看作靜止物體，將非理想物理模型轉化成理想的物理模型。在實際應用中，教師在帶領學生進行定性分析力學問題時，運用極限法可以在解決問題時減少大量不必要的煩瑣運算，只需展開簡單的計算，就能得出結論，解決實際問題。

綜上所述，數學知識被運用于學習和生活中。我們可以利用數學知識解決生活問題，也可以利用數學知識滲透其他學科，促進其他學科學習的開展和進步。高中物理學科中有效利用數學知識解題能幫助學生轉換思路，從物理視角和數學視角的雙重滲透下準確快速地得到答案，從而在高效學習物理的同時保證數學內容的加強和鞏固。高中教師在開展物理力學課程的教學時結合數學方法是提高課堂效率、優化學生學科質量的重要手段。

參考文獻：

[1]倪偉凱.試論高中物理學習中掌握數學方法的必要性[J].課程教育研究，2018（5）：177.

[2]陳佳欣.高中物理力學學習中數學方法的應用[J].中國高新區，2018（1）：85.

（作者單位：安徽省鳳臺縣第二中學232101）