初中物理教學中學生數理能力的培養途徑

毛葉英 安岳縣云峰鄉初級中學

物理的學習通常要運用數學的知識作為基礎,使用數學的解題方法與技巧進行物理的求解.但是,就目前的情況來看,初中生幾乎沒有數理結合的意識,對于在物理的解題中使用數學的思維和方法的能力比較弱.

一、通過對概念的翻譯,讓學生掌握數理語言

由圖形語言、符號語言和文字語言構成了數理語言.通常情況下,物理的定律或是概念,都可以由這三種語言表述出來.比如,對"勻速直線運動"概念的描述,用文字語言來表述,即為"勻速直線運動是最簡單的機械運動,是指運動快慢不變(即速度不變)、沿著直線的運動";用符號語言來表述,即為"s=vt";用圖形語言來表述,即為正比例函數圖像.

若想培養學生的數理能力,那首先就要訓練學生對數理語言的掌握,這是最基礎的也是最關鍵的.

在初中階段的物理學習中,對概念的解析,能夠幫助學生建立數理模型.先讓學生用比較常用的文字語言來對概念進行描述.比如在進行"阿基米德原理"這一實驗的學習時,讓學生進行分組實驗,并對實驗數據進行討論,最終得出結論,由學生進行整理最后文字的形式進行輸出.由于物理的概念都是非常精準并嚴謹的,學生的表述可能會不完整,這個時候教師可以進行適當的幫助,不但可以培養學生的語言轉化意識,也能夠幫助學生加深理解,強化記憶.

二、通過題型特點,構建數理模型

對于物理的學習,主要是知識架構的形成以及對知識的運用兩大過程,通過對概念的解析進而掌握語言的轉化,是對知識架構的訓練.另外一個重要的過程,是如何將所學知識進行運用,在進行物理解題時,結合數學思維進行分析并完成解題.數理能力的培養,最重要的就是構建數學模型.即根據物理學科的概念內容和物理規律以及各個物理量之間的關系進行轉換,把物理思維轉換成數學思維,并且根據實際情況進行具體的分析.所以,在訓練數理能力時,要注重對問題的本質分析,尋找數量關系以及對問題進行歸類是培養數理能力的關鍵.問題歸類,意思是把分析需要解決的問題所考查的知識點,進行知識點的模塊分類,比如是歐姆定律的問題還是電與磁的問題,是浮力問題還是簡單機械的問題等等.對于知識點進行分類,就縮小了解題的范圍,有助于解題.接下來便是尋找數量關系,即題中給的物理量之間有哪些數量上的關系,常見的是幾何條件間的關系,也有某些原理間的關系,或是元件結構的關系等等.無論是進行問題分類還是對數量關系的尋找,最關鍵的還是要認真審題.因此通過對題型進行審題訓練,也是構建數理模型的途徑之一.

三、運用經典例題,引導學生運用數理方法解題

數學的特點是對定量的分析,而在物理中一旦涉及到這方面內容,就離不開數學的方法.初中階段的物理知識相對簡單,但也可以利用簡單的知識點進行情景創造,進而變形為復雜的難題.對于這類問題的解決方法,運用數理方法進行解決,通常會達到事半功倍的效果.接下來用下面的例子來進行說明.

比如,小明在斜向下運動的手扶電梯上,以相對手扶梯不變的速度,從三樓走到四樓,得到手扶梯的臺階數為60,接著從四樓走到三樓,得到手扶梯的臺階數為20,問題:求出從三樓到四樓的手扶梯臺階數.

單從物理學科角度來看,這道題是考察相對運動以及勻速運動的知識點,相對比較簡單,但是題中給的條件只有上樓時的60個臺階,和下樓時的20個臺階,沒有更多的信息,難倒大片學生.對于這類問題,主要運用數理方法以及數理模型的構建.針對題中信息不充足的情況,利用數理模型的構建,先假設一定的物理量,接著再用這些假設的物理量運用數理方法建立方程.

數理模型構建:設小明運動的速度是每秒a個臺階,手扶梯自身運動速度為每秒b個臺階,從三樓到四樓的手扶梯臺階數是N個.因此我們可以得出,小明從四樓到三樓相對于地面的速度為(a+b)/s,到達的時間是t1=N/(a+b),由小明下樓時的條件列出方程Na/(a+b)=20……(1),同理能夠得出,小明上樓時相對地面的速度為(a-b)/s,(小明的速度大于手扶梯的速度,不然不能夠到達四樓,即a>b)上樓的時間t2=N/(a-b),由小明上樓時的條件列出方程Na/(a-b)=60……(2)

數理方法解方程:根據模型列出的方程中含有三個未知數,在初中階段沒有涉及這方面內容,學生還是不會解.這個時候還是要運用數理方法進行解方程,運用等式的基本性質"等式兩邊同時乘或除以一個不為0的整式,等式仍然成立"來進行解題.使兩個方程的等號兩邊同時除以a,使得方程變形為只含有b/a和N兩個未知數的形式,接下來按照解二元一次方程組的方法進行求解,得出N=30.

以上便是運用數學思維以及數學方法求解物理題的過程,充分的體現出數理方法運用的能力在物理學科中的重要性.

結束語:

總體來說,初中生數理能力的培養,需要教師在授課過程中不斷的滲透,通過對概念的解析,幫助學生掌握數理語言,把物理思維轉化成數學思維.通過對題型特點的分析,幫助學生構建數理模型,通過對經典題型的不斷訓練,使學生能夠不斷提升數理能力的運用.在教學中的結合各種方法的配合,使學生能夠更深入的理解整個物理過程.