張博宇
摘 要:在高中階段,物理學科和數(shù)學學科存在一定的關聯(lián)性。很多數(shù)學計算方法都可以應用在物理解題過程中,很多物理概念都可以在數(shù)學學習中得到驗證。物理學科和數(shù)學學科都對我們的理性思維提出要求,我們在學習物理時,可以挖掘其與數(shù)學學科的關系,采用高效的數(shù)學解析方法。本文將具體探討在高中物理力學學習中應用數(shù)學方法的可行性及具體舉措,希望能為相關人士提供一些參考。
關鍵詞:高中物理;力學;數(shù)學方法
引言:高中物理知識點存在聯(lián)系,我們需要形成基礎的知識體系,判斷知識點之間的關系。高中物理學科和數(shù)學學科存在相通之處,將數(shù)學方法應用在物理學習中,可以解決許多物理問題。我們處在成長期,認知能力受到限制,對具象知識點的把握比較好,對抽象知識點的把握比較差。高中物理知識具有抽象性特征,我們在學習過程中容易遇到阻礙。為了將復雜問題簡單化,將抽象問題具象化,我們需要以數(shù)學方法作為引導,把握物理問題的內涵。
1在高中物理力學學習中應用數(shù)學方法的可行性
1.1明確物理概念
高中物理有許多概念定義,常見的定義方法有比值法等,所謂的比值法,就是把這一物理概念和其他物理量放在一起,通過探索其他物理量的相互關系,來明確這一物理概念和定義[1]。在高中物理中,比值定義方法最為常見,而這一方法明顯應用了數(shù)學思維。比值定義并不會改變物理量,僅僅能對數(shù)形關系進行反應。以密度為例,密度是某種物質的質量與體積的比值;以加速度為例,加速度是速度變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值。除了概念定義之外,高中物理還有許多定律,這些定律都可以通過物理實驗進行證明。在做題實踐中,我們經(jīng)常要應用物理定律,如牛頓第二定律等等。定律的物理意義比較難以理解,教材中為我們提供了數(shù)學思維的闡釋式,有利于輔助我們理解定律,實現(xiàn)抽象理論知識和解題實踐的密切結合。
1.2推導物理概念
高中物理有一些問題,數(shù)學知識不僅能闡述問題的由來,還能闡述問題的發(fā)展路徑。以高中物理直線運動知識為例,在闡述這一問題時,我們需要應用數(shù)學代數(shù)方法,構建三角模型,以此為依托把握直線運動的運動規(guī)律,得到直線運動的運動規(guī)矩。除了代數(shù)方法、三角方法之外,我們還經(jīng)常要應用數(shù)學矢量方法,對位移、速度等進行大小和方向的判斷。高中物理學科中有許多基本公式,這些基本公式可以推導出其他關系式,對物理解題起著至為關鍵的作用。我們應用數(shù)學方法得到基本公式和其他關系式,能夠深入理解物理概念與物理概念之間的關系,讓物理學習簡單起來。
2在高中物理力學學習中應用數(shù)學方法的具體舉措
2.1解析方法
在學習高中物理力學知識時,經(jīng)常要對物理運動軌道進行分析。一切物理理論知識都是從物理實驗中衍生而來的,如果沒有物理實驗,理論知識就會成為無本之末。因此我們還需要關注物理實驗,通過物理實驗總結物理定律、理解抽象物理概念等。解析方法是高中物理力學學習的常用數(shù)學方法,可以對物理問題進行解析和推導,得到具象的解析結果[2]。以拋物體運動為例,我們在學習這一模塊的知識點時,可以應用數(shù)學解析方法,對拋物體運動現(xiàn)象進行科學觀察對物體以一定的初速度向空中拋出,僅在重力作用下物體所做的運動叫做拋體運動,分為豎直上拋運動、豎直下拋運動、平拋運動和斜拋運動。我們可以把理論內容和生活實踐聯(lián)系在一起,對生活中的拋物體運動現(xiàn)象進行歸納總結,從簡單實驗中分析拋物體運動的初始速度等。
2.2結合方法
數(shù)形結合是最重要的數(shù)學方法之一,將這一方法應用在高中物理力學學習中同樣適用。有很多力學知識都可以轉換為具象的幾何圖像,當我們在理解數(shù)量關系時遇到困境,可以尋求數(shù)學方法的幫助。以彈力和摩擦力為例,我們在學習這一模塊的知識點時,可以應用數(shù)學結合的方法,對彈力、摩擦力定義進行深入理解。彈力的概念定義如圖1所示,物體受外力作用發(fā)生形變后,若撤去外力,物體能恢復原來形狀的力,叫作“彈力”。它的方向跟使物體產(chǎn)生形變的外力的方向相反。因物體的形變有多種多樣,所以產(chǎn)生的彈力也有各種不同的形式。摩擦力的概念定義如圖2所示,阻礙物體相對運動(或相對運動趨勢)的力叫做摩擦力。摩擦力的方向與物體相對運動(或相對運動趨勢)的方向相反。
2.3 極限方法
在對高中物理力學問題進行解析時,經(jīng)常要應用數(shù)學極限方法。以傾角變化的斜面題目為例,我們經(jīng)常要利用極限法,將斜面轉換成為水平面或是豎直面。以物體運動題目為例,我們經(jīng)
常要利用極限法,讓物體處于靜止不動的狀態(tài),形成理想的物理解析模型[3]。
結論:綜上所述,高中物理知識具有抽象性特征,我們在理解物理知識時經(jīng)常會遇到阻礙。將數(shù)學方法應用在高中物理解析中,可以收獲事半功倍的效果,因此我們應該把握數(shù)學方法的使用原則,促進其與物理學習的融合。
[參考文獻]
[1]倪偉凱.試論高中物理學習中掌握數(shù)學方法的必要性[J].課程教育研究,2018(05):177.
[2]陳佳欣.高中物理力學學習中數(shù)學方法的應用[J].中國高新區(qū),2018(01):85.
[3]高克.數(shù)學知識在高中物理解題中運用的幾點思考[J].數(shù)學學習與研究,2017(24):134.
(作者單位:湖南師大附中,湖南 長沙 410000)