在物理教學(xué)中強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的應(yīng)用

黃建新(重慶市璧山來鳳中學(xué)校，重慶 402763)

?

在物理教學(xué)中強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的應(yīng)用

黃建新
(重慶市璧山來鳳中學(xué)校，重慶 402763)

摘要：“要想成為一個(gè)物理學(xué)家，首先必是一個(gè)數(shù)學(xué)家”，高考中要考查學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問題的能力，如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中，能用好數(shù)學(xué)這個(gè)工具？物理教師在其中將如何發(fā)揮其作用呢？在平常的教學(xué)中，物理教師要不斷的強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理聯(lián)系的意識(shí)，物理教師在教學(xué)中做到主動(dòng)與數(shù)學(xué)教學(xué)相結(jié)合，精選例題進(jìn)行數(shù)理結(jié)合的專題講解，在學(xué)生的平常練習(xí)中注重強(qiáng)化計(jì)算的過程。數(shù)學(xué)作為工具對(duì)于認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的規(guī)律是多么重要，數(shù)學(xué)、物理的成績(jī)較好的都表現(xiàn)出很強(qiáng)的適應(yīng)能力和深造的潛力，也正是高校所需要的人才。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)知識(shí)；物理教學(xué)；結(jié)合專題講解

在現(xiàn)實(shí)中，有相當(dāng)多的學(xué)生，將學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和學(xué)習(xí)物理兩者截然分開。一方面他們學(xué)習(xí)了各種函數(shù)及其圖像、直線和平面、三角函數(shù)方程、圓、橢圓、雙曲線等數(shù)學(xué)知識(shí)，另一方面在需要運(yùn)用這些知識(shí)來解答物理問題時(shí)，如分析物體運(yùn)動(dòng)中的位移——時(shí)間圖像和速度——時(shí)間圖像，機(jī)械振動(dòng)中的振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像，分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題，矢量的運(yùn)算，磁場(chǎng)方向、電流方向和電流所受磁場(chǎng)力的方向這三者之間的立體關(guān)系，討論一些物理現(xiàn)象中某一些物理量的臨界值，甚至比這更為簡(jiǎn)單的問題，如涉及到物理量大小的數(shù)量級(jí)的運(yùn)算和科學(xué)記數(shù)法等，都表現(xiàn)出滯后和茫然，無法用所學(xué)到的數(shù)學(xué)知識(shí)正確解答物理問題。筆者認(rèn)為，正是教和學(xué)這兩方面存在著對(duì)數(shù)學(xué)、物理之間特有的聯(lián)系認(rèn)識(shí)不夠，在很大程度上影響了眾多學(xué)生學(xué)習(xí)這物理的興趣和成績(jī)，造成許多學(xué)生學(xué)習(xí)物理心理上存在畏懼感。針對(duì)上述現(xiàn)象。我在教學(xué)過程中作了以下工作：

一、在平常的教學(xué)中物理教師要不斷強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理聯(lián)系的意識(shí)

數(shù)學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，它為人們進(jìn)行科學(xué)探究提供了一種研究問題的一種方法，處理問題的一個(gè)工具，如何用它來幫我們解決問題，非常重要。對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中，無論是物理規(guī)律的學(xué)習(xí)，還是物理概念的學(xué)習(xí)、物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，都離不開數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，對(duì)于物理規(guī)律、物理概念的描述，一般最后都要用數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行定量的描述，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理一般要用公式法或圖像法進(jìn)行解決，在運(yùn)用物理規(guī)律解決題的過程中，無可避免地要進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，但這些問題也不會(huì)讓很多學(xué)生都知道數(shù)學(xué)和物理的聯(lián)系之緊，到了何種程度。對(duì)此，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，反復(fù)不斷地向他們講述數(shù)學(xué)在物理學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展中所起的作用。在十七世紀(jì)之前的漫長(zhǎng)歲月里，人們對(duì)許多物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，多從“原因”和“效果”上進(jìn)行思考，那時(shí)的物理學(xué)里包含在自然哲學(xué)之中的。隨著生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展，正是以伽利略、牛頓為代表的一批學(xué)者，創(chuàng)立了在系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，運(yùn)用精確的數(shù)學(xué)方法去探索物理現(xiàn)象的規(guī)律。才使得物理從自然哲學(xué)中分離出來。伽利略關(guān)于時(shí)間和空間的數(shù)學(xué)論證和科學(xué)定量的實(shí)驗(yàn)方法，牛頓在伽利略、開普勒等前人工作的基礎(chǔ)之上，并用簡(jiǎn)練的數(shù)學(xué)表達(dá)式加以闡明，這種科學(xué)的思維方法和研究方法，更是影響到近、現(xiàn)代物理學(xué)和其他學(xué)科的研究，可以說正是數(shù)學(xué)才使得物理比化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科更早成為一門精密科學(xué)，通過這樣的反復(fù)不斷的講解，學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)和物理確實(shí)密不可分的，數(shù)學(xué)作為一門基礎(chǔ)課的重要性，正是學(xué)習(xí)物理過程中突出地體現(xiàn)出來，而學(xué)習(xí)物理又可促使學(xué)生更好的學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)。

二、物理教師在教學(xué)中要做到主動(dòng)與數(shù)學(xué)教學(xué)相結(jié)合

我們要不但給學(xué)生強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)和物理之間的緊密聯(lián)系，而且還要與數(shù)學(xué)教學(xué)相結(jié)合。在物理教學(xué)中首先身體力行，給學(xué)生以表率。經(jīng)過精心準(zhǔn)備，請(qǐng)數(shù)學(xué)教師在講解有關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，點(diǎn)明這些知識(shí)在學(xué)習(xí)物理過程中的作用。例如在講解三角函數(shù)及圖像時(shí)，指明作物理中所學(xué)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程、交流電的產(chǎn)生、都可以用正弦函數(shù)規(guī)律表示，講解立體幾何時(shí)，強(qiáng)調(diào)空間概念的建立對(duì)學(xué)習(xí)電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)部分的物理知識(shí)會(huì)起到十分重要有作用。講解圓的一些知識(shí)時(shí)，使學(xué)生知道在解帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的些問題，圓的知識(shí)的重要性。而物理教師在公式的推導(dǎo)中，也力求用準(zhǔn)確的科學(xué)家語(yǔ)言和規(guī)范的數(shù)學(xué)推算來充實(shí)講解。例如從“平均速度”過渡到“瞬時(shí)速度”的講解過程中，運(yùn)用數(shù)學(xué)“極限”知識(shí)；在用速度圖像推導(dǎo)位移公式的過程中，運(yùn)用數(shù)學(xué)中的“無限小”的知識(shí)；在分析直流電源的最大輸出功率時(shí)，用數(shù)學(xué)中的“基本不等式”和“二次函數(shù)求極值”的知識(shí)，在推導(dǎo)單擺的周期公式和分析水的“視深”比“實(shí)深”的現(xiàn)象時(shí)，運(yùn)用近似運(yùn)算的知識(shí)等。教學(xué)實(shí)踐證明，當(dāng)學(xué)生從數(shù)學(xué)教師那里聽到有關(guān)物理概念和規(guī)律時(shí)，或者從物理教師那里看到數(shù)學(xué)知識(shí)所起的突出作用時(shí)，驟然產(chǎn)生了一種新鮮感和好奇心，他們從中進(jìn)一步體會(huì)到知識(shí)的價(jià)值，和運(yùn)用知識(shí)得到成功的滿足，這樣做的確起到了誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，增加了學(xué)習(xí)的興趣的作用。

三、精選例題進(jìn)行數(shù)理結(jié)合的專題講解

在物理學(xué)的一個(gè)公式與數(shù)學(xué)上的公式的區(qū)別，變形后的物理意義將會(huì)有所不同，而數(shù)學(xué)上并不嚴(yán)格意義。函數(shù)分析法和圖像法是解決物理問題較常規(guī)的方法之一。比如：在高中物理學(xué)習(xí)中遇到的各類習(xí)題，不乏能夠說明數(shù)、理之間這種緊密聯(lián)系程度的題目，將它們精選出來介紹給學(xué)生，運(yùn)用物理知識(shí)進(jìn)行分析講解的同時(shí)，指明在計(jì)算過程中用到的數(shù)學(xué)知識(shí)，這樣做起到了觸類旁通，加深印象的作用。這類習(xí)題的共同特點(diǎn)是，在運(yùn)用物理知識(shí)建立模型、并進(jìn)行分析、綜合、歸納、推理等基礎(chǔ)之上，數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)用的好壞，對(duì)最后結(jié)果的得出起著十分重要的作用。最近幾年的高考試題和物理競(jìng)賽試題中，有較多的題考查了學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問題的能力。教師在平常的教學(xué)中，要不斷要教給學(xué)生處理問題的方法，而不是教會(huì)學(xué)生去死記一些東西，教育的最高境界是教會(huì)學(xué)生如何求知。

四、在學(xué)生的平常練習(xí)中注重強(qiáng)化計(jì)算的過程，加強(qiáng)運(yùn)算量，定時(shí)、定量的進(jìn)行一些測(cè)試，讓學(xué)生的計(jì)算能力得以提高

正是我在常年的教學(xué)實(shí)踐中不斷進(jìn)行引導(dǎo)并率先垂范，使得學(xué)生逐步明白：數(shù)學(xué)作為工具對(duì)于認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的規(guī)律是多么重要。沒有扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí)就不能以更深層次的認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象，就不可能理解規(guī)律去解決遇到的問題，一句話，物理科的學(xué)習(xí)就不可能達(dá)到較高的水平。不僅如此，他們還認(rèn)識(shí)到今后若要在物理或其它學(xué)科上繼續(xù)深造，還必須同步學(xué)好相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)才行。正因?yàn)橛辛诉@樣的認(rèn)識(shí)，不少學(xué)生在高中階段就做到數(shù)學(xué)、物理的成績(jī)齊頭并進(jìn)。進(jìn)入大學(xué)之后。數(shù)學(xué)、物理的成績(jī)較好的都表現(xiàn)出很強(qiáng)的適應(yīng)能力和深造的潛力，也正是高校所需要的人才。

中圖分類號(hào)：G633

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-864X（2016）04-0247-01