淺析數學方法在高中物理教學中的應用體現

朱娜萱

沈陽師范大學物理科學與技術學院，遼寧 沈陽 110034

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淺析數學方法在高中物理教學中的應用體現

朱娜萱*

沈陽師范大學物理科學與技術學院，遼寧 沈陽 110034

作為一種學科、一種模型，數學在高中物理教學中的應用優勢隨著教育事業的不斷發展日漸顯現，數學方法既可以幫助學生提高物理問題解決能力，又能夠將物理概念、規律形象直觀的表達出來。鑒于此，本文首先介紹了高中物理教學中涉及到的主要數學方法，然后對高中物理教學對物理問題的解決應用數學方法的有效途徑進行了深入探索。

數學方法；高中；物理教學；應用途徑

長期以來，物理學科始終是很多理科生的弱項與學習中的難點，尤其是高中物理。高中物理具有理論抽象、內容復雜，規律、定律、概念繁多的特點，采用一般的教學方法、學習方法很難達到理想的教學效果。而應用數學思想、數學方法來解決物理問題，大量實踐證明，這種教學方式可以取得較好的教學效果，對開拓學生思維、提高學生物理問題解決能力具有重要影響。

一、高中物理教學中涉及到的數學方法

就目前而言，很多數學方法都已在高中物理教學中得到了應用，這些方法主要有函數(三角函數、二次函數等)、方程(圓方程、橢圓方程、一元二次方程、二元一次方程等)、極值(均值不等式、函數求極值等)、幾何圖形法(拋物線、正弦、余弦曲線、向量、三角形的全等、相似等)、數學模型(數列、數形結合、數學歸納法等)[1]。不同的數學方法適合應用在不同的物理教學內容當中，適合用于解決不同的物理問題，即高中物理教學對于數學方法的應用應遵循契合性、適用性、合理性原則，這樣數學方法在高中物理教學方面的優勢才能得到有效發揮，物理教學有效性才能得到有效提升。

從當前高中物理教學對數學方法的應用來看，主要分為兩大方面：第一，對于物理問題的解決運用的主要是數學模型。在解決一些物理問題時，采用數學模型方法找出研究對象之間的相互關系，基于定性定量分析，從結構角度出發構建相應的數學模型，通過該模型對物理問題提供的條件進行梳理和分析，找出解決問題的突破口，如幾何法、圖形法、代數法等。第二，對于物理知識理論的學習運用的主要是數學邏輯思維和方法。物理知識的學習對學生邏輯思維能力和表達能力有著較高的要求，而本身邏輯性很強的數學知識、數學方法在物理教學中的應用無疑可以強化學生的抽象邏輯思維，幫助學生更深刻的來認識和剖析事物的本質與發展規律[2]。

二、高中物理教學應用數學方法解決物理問題的有效途徑

(一)加強學生物理與數學知識的結合能力

運用數學方法開展物理教學的根本目的在于培養學生形成這樣的思維能力——善于用數學思維、方法、理論來學習物理知識、解決物理問題，對于物理知識的學習視野和問題的解決思路靈活、開拓。為了實現這一目標，加強學生自身對物理與數學的有效結合能力是基礎和關鍵，只有學生本身形成這種意識，養成這種習慣，才會以主動方式去運用數學方法，才可能提高物理成績[3]。高中物理教師應充分發揮自身主導作用，將物理教學內容中數、理聯系緊密的、典型的、較為綜合的問題篩選出來，加以合理的分類歸納，引導學生嘗試用數學方法來解決這些物理問題，并主動尋求數學老師的指導與幫助，向數學教師詢問那些數學知識、方法可以運用到物理知識的學習和物理問題的解決當中。以這種方式在長期不斷的教學過程中，使學生數、理結合的思想意識不斷增強，對于高中物理教學中涉及到的數學方法掌握不斷豐富、熟練。

例如，在學習物體的運動規律，聲波、光波的傳播規律時可以運用數學中的向量來解決物理運動方面的矢量運算問題，運用三角函數來表示質點的運動軌跡，運用極值法求解物理中的極值問題，電磁感應、電場分布等可以運用幾何圖形來學習等。

(二)培養學生學會用數學知識、思想來推導物理公式、規律

對于物理公式的記憶由于公式多，對公式的推導過程不甚理解，造成了學生記憶的困難。物理公式作為科學家們長期不懈探索驗證的重要成果，是解決物理問題的核心，準確記憶各章節物理公式，全面掌握重要的物理公式對學生來說非常重要。以學生為中心，為了幫助學生更好的理解和記憶物理公式，教師應運用數學方法來開展物理教學，根據物理課堂教學具體內容，選擇適合的數學方法。

例如，在學習直線運動相關知識時，對于速度、加速度、位移之間的關系和公式的學習，可以運用數學知識中的極限定理、幾何圖形來表示物體作直線運動的軌跡與規律，用矢量運算來描述速度與位移的合成分解[4]。在多種數學方法的綜合運用下，物體的直線運動規律、軌跡、與之相關的參數變量表示和求解變得更加直觀形象，便于學生理解和吸收，可以在一定程度上改善物理教學效果，提高學生公式推導與記憶能力。

又如，在研究質量與加速度之間關系時，根據物體質量越大，加速度就越小的特點，可以先從簡單情況考慮，假設質量(或質量平方)與加速度成反比，即加速度與質量的倒數成正比，以質量倒數作為橫坐標、加速度作為縱坐標繪制坐標系，看直線是否過原點即可判斷出質量與加速度是否存在反比關系。

三、總結

總之，物理與數學是存在十分緊密的聯系的，隨著數學方法在高中物理教學中應用的不斷廣泛成熟，相信越來越多的高中物理教師會加強對此的認識，加強對數學方法的運用，從而推動我國教學改革更進一步執行，革新我國高中物理教學理念、方法與模式，培養出更多高端物理人才。

[1]張榮奎.高中物理教學培養學生應用數學能力的方法與實踐[D].山東師范大學，2014.

[2]李滌非.數形結合思想方法在高中物理教學中的應用研究[D].蘇州大學，2015.

[3]何德力格日呼.淺析高中物理教學中數學方法的應用[J].新課程(下)，2015，07：202.

[4]白正欽.高中物理教學培養學生應用數學能力的方法與實踐[J].中華少年，2016，15：74.

朱娜萱(1994-)，女，遼寧蓋州人，沈陽師范大學物理科學與技術學院，物理學專業。

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