秦　柏長嶺縣第三中學(xué)

高中生物理學(xué)習(xí)與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)相關(guān)性探討

秦柏
長嶺縣第三中學(xué)

數(shù)學(xué)和物理之間的關(guān)系十分密切。在高中物理學(xué)習(xí)過程中，主要是物理概念將研究對象分成若干個范圍，而每一個范圍又都是由單獨的物理模型構(gòu)成。解決這些物理模型問題通常又離不開數(shù)學(xué)。在高中生物理學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)之間的相關(guān)性究竟是怎樣的，是一個值得探討的話題。本文首先探討了物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)合性在高考考綱中的體現(xiàn)，隨后舉例說明了高中物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的相互滲透，并在理論層面上說明了物理與數(shù)學(xué)的相關(guān)性，以及在文章的最后闡述了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)在物理學(xué)習(xí)中的意義。

高中；物理學(xué)習(xí)；數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)；相關(guān)性

長期以來，高中物理教師一直在尋找有效的提高高中生物理學(xué)習(xí)成績的方法，也在不斷的進行著嘗試和改進，但是想要解決普遍的學(xué)生學(xué)習(xí)物理困難，仍然沒有找到最佳的方法。同時，也有很多教師和學(xué)者開始研究和物理學(xué)習(xí)有關(guān)的因素，究竟那些因素和物理學(xué)習(xí)有著密切的聯(lián)系一時也成為了研究熱點和重點。高中學(xué)習(xí)過程中，高中生普遍認為物理是很難學(xué)習(xí)的一門課程。因此，學(xué)生以及學(xué)生家長都希望能夠找到學(xué)好物理的秘密，進而提高學(xué)習(xí)物理的效率。但是實際上，在以往的物理教學(xué)和高中生物理學(xué)習(xí)過程中都存在著誤區(qū)，即習(xí)慣了就事論事，物理老師的教學(xué)往往在物理概念和物理規(guī)律上糾結(jié)，總是擔心講解的太多會容易招人非議。

通常，物理學(xué)習(xí)與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的相關(guān)性的程度可以分為三個階段：初中，高中和大學(xué)。在大學(xué)階段，人們已經(jīng)普遍接受和認可數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和物理學(xué)習(xí)有著緊密的聯(lián)系，《數(shù)學(xué)物理方法》在大學(xué)專業(yè)教學(xué)中也成為了一門專業(yè)課程。在初中階段，物理學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容主要是生活中常見的物理現(xiàn)象介紹，僅在熱、力、光和電這四個方面涉及到少量的數(shù)值計算。而目前在國內(nèi)，有關(guān)高中生物理學(xué)習(xí)與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)相關(guān)性研究的報道還相對較少。本文則在以下幾個方面簡要探討了高中生物理和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中存在的相關(guān)性。

一 物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)合性在高考考綱中的體現(xiàn)

在高考考綱中，物理和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)合主要體現(xiàn)在以下幾個能力上：

首先，理解能力；在考綱中要求學(xué)生能夠在高中的學(xué)習(xí)過程中，理解所學(xué)自然科學(xué)基礎(chǔ)知識的涵義，以及所學(xué)知識的運用條件，并可以使用適當?shù)奈淖中问健⒐降确绞竭M行描述。可以正確理解和說明自然科學(xué)現(xiàn)象和問題。具體包括兩個方面的內(nèi)容：一是對概念的認識以及如何正確表達規(guī)律。用科學(xué)的方式對自然現(xiàn)象和規(guī)律進行定量以及定性描述或是進行科學(xué)的解釋。二是理解自然科學(xué)的基本概念和原理。同時，在具體的學(xué)習(xí)之后，需要了解產(chǎn)生的原因以及可以適用的條件等。并可以總結(jié)和歸納出它們之間的聯(lián)系和區(qū)別。

其次，設(shè)計和完成實驗?zāi)芰?；在學(xué)習(xí)物理過程中，通過讓學(xué)生設(shè)計實驗可以鍛煉和提高學(xué)生的邏輯思維能力，設(shè)計過程中，通過合理的數(shù)學(xué)計算和物理邏輯推理，有助于學(xué)生對自然科學(xué)概念、原理以及規(guī)律的理解。同時也在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新方面起到積極作用。

再次，培養(yǎng)學(xué)生使用數(shù)學(xué)知識解決物理問題；通過對物理問題的分析，理解文字或是圖表中涵蓋的特征，以及通過學(xué)習(xí)到的數(shù)學(xué)知識來解決遇到的物理問題。主要包括在閱讀物理方面資料的同時，當遇到和物理量之間定性與定量時，可以運用數(shù)學(xué)的定量函數(shù)關(guān)系進行合理的解答。

最后，邏輯推理能力；通俗的講，就是在已有知識的基礎(chǔ)上，在給出的題目中，找出存在的條件，并根據(jù)提出的問題進行歸納和分析相關(guān)信息。進而對題目中的問題給予合理的推理和解釋，最后做出正確的判斷。

二 高中物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的相互滲透

單從字面上，物理和數(shù)學(xué)之間好像沒有太多的聯(lián)系，但是仔細研究之后發(fā)現(xiàn)，高中物理學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)之間是相互滲透的。這樣一種相互滲透的關(guān)系吸引著數(shù)學(xué)教育者的同時，也被物理教學(xué)者所關(guān)注。而且，我們發(fā)現(xiàn)在2005年由人民教育出版社出版的高中一年級數(shù)學(xué)教課書中的第二章中，在函數(shù)的應(yīng)用舉例中，專門用一節(jié)的篇幅討論了物理學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)之間的相互滲透。

在本節(jié)中，通過物理教學(xué)內(nèi)容中的自由落體運動的數(shù)學(xué)模型，即h(t)=1/2gt2，闡述了數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型方法在物理學(xué)習(xí)中的運用。并以自由落體這一物理運動過程為例，詳細說明了數(shù)學(xué)模型方法解決物理問題的基本步驟。

在伽利略研究自由落體運動的過程中，他使用了數(shù)學(xué)模型中的函數(shù)語言對自由落體運動規(guī)律和現(xiàn)象進行了描述。也就是函數(shù)關(guān)系式h(t)=1/2gt2，在物理中這是重力加速度，1/2g這個常數(shù)正是h與t2的正比例系數(shù)。也正是h(t)=1/2gt2這個數(shù)學(xué)模型體現(xiàn)出了物理學(xué)習(xí)中物體自由落體運動這一生活現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律。

三 理論上物理學(xué)習(xí)與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)之間的相關(guān)性

事物之間存在著聯(lián)系是具有普遍性的。世界上存在的一切事物都不能不依賴其他而獨立的存在。就物理學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)而言，除了上述具體實例之間的相互滲透，其實在很多方面都存在著聯(lián)系，比如思維方式。邏輯推理等。在物理學(xué)習(xí)中通常會受到數(shù)學(xué)思維等的影響，相反，在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中也會受到物理推理思維的影響。

可以將物理和數(shù)學(xué)在理論上存在的相關(guān)性總結(jié)如下：數(shù)學(xué)——聯(lián)系——物理；通過數(shù)學(xué)中的一些知識可以聯(lián)想到物理中的知識，如數(shù)學(xué)幾何學(xué)中的點、面等聯(lián)想到物理中的電場和磁場；物理學(xué)中的直線運動和曲線運動可以聯(lián)想到數(shù)學(xué)代數(shù)中的函數(shù)圖像；數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的解析幾何中的幾何圖和函數(shù)式可以聯(lián)想到物理中的氣體狀態(tài)方程。

四 數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)在物理學(xué)習(xí)中的意義

在物理學(xué)習(xí)中，數(shù)學(xué)的意義不僅僅是提供解題方式，更重要的是應(yīng)用在物理的思維語言和方法上。物理和數(shù)字之間的關(guān)系決定了對于學(xué)習(xí)物理的人，需要具備良好的數(shù)學(xué)水平以及可以利用數(shù)學(xué)方法處理物理問題。在高中階段的物理學(xué)習(xí)中，對學(xué)生數(shù)學(xué)知識和能力的要求體現(xiàn)在很多方面，在很多情況下，需要用數(shù)學(xué)知識來解答物理問題，無論是在理論和物理實驗中，都離不開數(shù)學(xué)。

物理中的所有定律都是以數(shù)學(xué)公式的形式體現(xiàn)出來的，如果想要將這些表達方式清晰的展現(xiàn)出來，即需要要有物理方面的邏輯思維能力，同時也需要具有良好的數(shù)學(xué)思維能力。除此之外，在物理問題中經(jīng)常涉及到一些需要用數(shù)學(xué)公式對物理條件進行表達，這同樣要求學(xué)生具備數(shù)學(xué)方面的邏輯思維能力。

總之，在高中生物理和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中能夠科學(xué)、合理的將兩者相互滲透，融會貫通。在物理學(xué)習(xí)中，根據(jù)數(shù)學(xué)運算的結(jié)果得到物理結(jié)論，隨后在利用物理邏輯思維來判斷結(jié)果是否合理，是否符合實際。在物理和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，如果可以將復(fù)雜的物理現(xiàn)象通過一種簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系表現(xiàn)出來，這將是最佳的結(jié)果。

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