物理中數學思維的運用

時澤宇

[摘要]物理和數學是培養學生邏輯思維的重要學科，是引導學生樹立正確的科研精和理性思想的基礎課程，兩者的關系是相輔想成的，在物理學中運用數學思維能夠有效的提高學生物理學習效率，幫助學生養成良好的解題思路。本文結合具體的數學思維方法，結合相關的教學案例，指出數學思維在物理課程中的運用途徑，并在此基礎提出了加強物理數學思維運用的對策。

[關鍵詞]物理教學 數學思維 教學應用

物理是一門理論和實踐相結合的課程，其中蘊含著大量豐富的概念和定義，在一定程度上加大了學生學習的難度，很多學生在學習物理的過程中，不得其法，難以有效提高物理學習效率。數學思維模式在物理學習中的提出和運用，有效的解決了這一問題，能將復雜的、抽象的理論知識用數學的形式表達出來，如圖形、不等式、替換法等，能夠有效的提高學生的解題思路，培養學生良好的物理學習習慣。

一、樹立正確的的數學思維理念，培養學生數學語言表達能力

數學思維在學生物理學習中發揮著不可替代的作用，數學思維是指運用數學的定義、理論和各種特殊的符號，對物理學知識進行綜合性的表達，從而揭露物理學的本質，方便學生度物理知識的學習和了解，因此加強數學思維在物理教學中的運用，是提高學生物理學習能力的前提和基礎。數學思維模式在物理理論知識學習中的作用主要表達在以下幾個方面：

首先，數學思維能夠簡化物理概念。物理涉及的內容十分廣泛，是對所有物質、能量和時空的科學研究，因而具有一定的抽象性，教師在教學新的物理知識時，會通過各種小實驗讓學生進行觀察和交流，引導學生對某一物理現象歸納，加深學生對物理知識的理解。在教學過程中，教師要有意識的培養學生的數學語言表達能力，將抽象的理論知識用簡潔的數學語言進行闡述，如在學習勻速圓周運動時，可以通過公式列出線速度和周期之間的關系，即線速度（V）=弧長（s）/周期（t），方便學生記憶和理解，同時還能根據其基本公式推動出向心力加速度a和線速度及周期之間的關系，即向心力加速度a=V2/r=（2π/t）2r，利用數學中類比思想，提高學生的物理學習效率。

其次，發揮數學思維圖形結合理念在物理知識中的表達。圖形表達法是數學思維模式的重要組成部分，在物理學習中利用圖象表達法，能夠更加直觀的將物理理論知識呈現在學生面前，加深學生對知識的理解。一方面圖象表達法具有簡潔的特征，如在學習物體運動過程時，涉及到物體運動的軌跡、過程等，為了能夠進一步激發學生的想象力，需要借助各種圖象、直線，將其運動的路線清楚的的展示出來，方便學生學習；另一方便圖象表達法還能夠幫助學生理清物理知識結構框架，提高學習效率，物理知識所要學習的內容十分多，每一知識點方面又分為無數個知識點，將這些知識運用樹狀圖標注出來，幫助學生記憶。

此外，數學思維能夠對物理公式進行推導。在物理學習中，學生很容易遇到各種問題，如知識概念混淆、基礎理論知識記不住，解題能力相對薄弱等，使得學生失去學習的物理的興趣，導致學生學習效率較低，而數學思維中可以通過類比、推理等方式，讓學生學會物理解題思路，如在進行電路學習時，可以依據歐姆定律的基本概念進行深入的學習。

最后，依據物理學習的內容選擇不同的數學思維模式。物理涉及到物質能量轉化、運動軌跡變化及時間和空間的轉變，根據不同的學習內容，需要選擇合適的數學思維模式，如利用不等式求解鏡像問題、利用圖象求解位移問題等，充分發揮數學思維在學生物理學習中的積極作用，從而提高學生的物理學習能力，引導學生樹立科學觀念。

二、利用數學思維培養正確的解題思路，提高學生物理解題效率

物理學習不僅在于讓學生掌握理論知識，更重要的是能讓學生將物理知識靈活的運用到問題的解決中，實現物理學習的價值和意義。隨著新課程改革的不斷深入，要求物理這一門課程要培養學生的觀察和實驗精神，提高學生的科研能力，促進學生的全面發展，為此學生在學習物理的過程中要注意科學的運用數學思維，從數學思維的角度深入研究和探討物理現象，從而提高自身的學習能力。

第一，實現理論與實踐的有效結合。物理是一門實踐性很強的課程，在學習過程中涉及到大量的實驗問題，尤其是在物理習題中，經常需要學生根據給定的的條件，設計實驗過程，從實驗目標、實現理論、實驗過程、實驗結果等方面進行綜合性的考察，這就要求學生回答這一問題時，要結合相關的實踐經驗，進行經驗總結，進而設計出合理的實驗流程，保證實驗結果的準確性。

第二，運用數學符號和公式解答物理題目。物理習題是檢驗學生學習成果和效率的有效方式，通過分析學生的物理習題，可以幫助其找出自身搞學習的薄弱環節，并有針對性的進行訓練，加深和鞏固物理知，同時物理試卷考核的內容比較多，并有時間限制，如何在限定時間內解答出所有的題目，是現階段學生需要關注的重點問題。為此，利用數學符合和公式，能夠簡化學生的答題過程，縮短答題時間，使得學生能夠快速、準確的回答基本問題，為后面的綜合題留下足夠的解題時間。

第三，運用數學思維找出物理問題的關鍵。很多學生在進行物理問題解答時，容易受到不相關條件的影響，脫離正確的解題思路，使得自身的思考陷入混亂轉狀態，甚至可能將簡單的問題復雜化，不僅無法進行正確的解答，還降低了解題效率，不利于學生的學習。對此學生要有意識的運用數學思維找出問題的關鍵，將物理習題的語言表述轉化成直觀的圖象、公式等，避免習題中的語言陷阱，如在進行位移距離求解時，學生可以將不同的行駛距離和方向用直線和箭頭表達出來，簡化問題，從而拓展學生的思路。

三、結論

綜上所述，數學思維在學生物理學習中發揮著重要的作用，培養和加強學生在物理學習中運用數學思維進行有效學習的方法，不僅能夠加強學生對物理知識的理解和記憶，還能夠引導學生樹立正確的物理解題思路，提高學生的物理學習能力。為此在進行物理理論知識和實踐學習的過程中，要充分發揮數學思維的學習作用，將復雜、抽象的物理知識，用簡潔的數學語言表達出來，從根本上掌握物理知識，使得物理知識真正能夠為己所用。