數學在高中物理學習中的作用研究

吳佳封

【摘 要】物理與數學看似是兩門“獨立”的課程，但實際上兩者之間存在千絲萬縷的聯系，尤其是在高中物理課堂，成績優異的學生往往數學好，成績落后的學生往往數學差，因而探索數學在高中物理學習中的作用顯得尤為重要，對于高中生提升物理學習具有參考意義。本文采用文獻分析法從數學思維和數學方法兩個方面探討了數學在高中物理學習中的作用，得出了數學思維有助于改善高中物理學習思路，數學方法有利于提升高中物理學習效率的結論。

【關鍵詞】數學思維;數學方法;高中物理;作用研究

一、研究背景

數學是物理的“語言”，其經常被認為物理學習的必需品。在高中物理學習過程中，數學知識的作用也顯得尤為突出。有研究發現高中學生的物理成績與數學知識具有密切聯系，例如那些物理成績出色的高中生，他們的數學成績也相當優秀;而那些數學成績比較差的高中生，他們的物理成績也相對落后（陳佳欣，2018）[1]。由此可見，在高中知識學習中，物理學科和數學學科之間聯系密切，也正是因為這個原因，大部分高中物理教師認為高中學生的數學知識薄弱是造成高中學生學習物理知識的障礙。那么數學知識在高中物理學習中到底存在什么作用？這是本文需要回答的主要問題。

二、數學在高中物理學習中的作用

數學在高中物理學習中的作用主要集中體現在思維和方法兩個方面。

1.數學思維有助于改善高中物理學習思路

數學思維主要包括逆向、極限等思維方式，這些思維方式對于高中物理學習起到了重要作用。逆向思維可以通過反向視角解決復雜的高中物理問題。高中物理問題有時候非常簡單，但有時候也非常復雜。假如按照正向思維方式進行解答可能非常麻煩，也極易陷入思想誤區。面對這種情況，那些擁有數學逆向思維的高中生在正向思維解決高中物理難題舉步維艱的情況下，他們可以迅速切換思維方式，從難題的反向著手，運用逆向思維方式完成負責的高中物理難題。而極限思想則可以通過放大或者縮小高中物理的前提約束條件，在極限情況中分析解決高中物理難題。例如在某些情況下要求高中生判斷一些物理現象變化趨勢中存在的極值問題，這可能需要高中生對該物理難題進行極限上的轉化，改變前提約束條件，轉變條件形式，繼而通過計算可以快速判斷出物理現象變化趨勢中的極值。

由此可見，數學思維極大的改善了高中物理學習思路。當然，也需要特別說明，并不是所有的高中物理知識都必須運用以上兩種數學思維方式，具體數據思維方式的選擇需要高中生根據具體物理問題進行運用，但在平時高中物理知識學習中需要注重培養數學思維方式。

2.數學方法有利于提升高中物理學習效率

數學方法種類多樣，而與高中物理學習相關的數學方法可以概括為三類：幾何法、圖像法、微元法（陳宗造，2005）[2]。

（1）幾何法

幾何法可以將高中物理知識中的對稱原理、三角規律、圓周運動、粒子運動等一些較為抽象的知識點轉化為相對直觀而具體的知識點。例如在圓周運動中，高中學生可以通過幾何法勾畫出粒子的運動路徑，根據粒子的運動軌跡可以有效解決物理問題（徐衛兵，2016）[3]。

（2）圖像法

盡管高中物理學習屬于物理科學的基礎階段，但往往也會有一些復雜的數量關系，需要經過復雜的運算才能解決，但在這種情況下，高中學生僅依靠單純的運算出現錯誤或者無法解決在所難免。此時，圖像法可以將復雜的物理量之間的代數關系轉變為簡潔的圖像，這樣高中生可以避免復雜運算而無法解決高中物理難題的現象，例如圖像法在簡諧運動中的應用。

（3）微元法

微元法，顧名思義為“微小單元研究方法”，其具體內涵為針對某一高中物理問題，根據一定的理論基礎，將其分割為多個微小的單元，然后對這些微小單元進行分析，找出答案，最后將已知答案的微小單元加和，還原成整個物理問題。微元法是高中物理知識學習與大學物理知識學習銜接的重要方法。在高中物理學習中掌握微元法可以為未來的物理學習奠定基礎。

綜上所述，數學方法可以幫助高中學生在學習物理過程中提高物理學習效率。

三、結語

物理課程與數學課程看似是兩門“獨立”的課程，但兩者之間存在或深或淺的關系。在高中物理學習階段，通過對學生物理成績分析可以發現，高中物理和高中數據之間的聯系非常明顯，即成績優異的學生往往數學好，成績落后的學生往往數學差。由此可見，在實際生活中，物理課程和數學課程并非是“獨立”的，因而數學在物理學習中具有重要的作用，本文通過研究發現數學思維方式可以為高中生學習物理知識開辟新的思維方法，改善高中物理學習思路;數學方法可以幫助高中生掌握更多的解題方法，將復雜問題簡單化，這樣不僅可以幫助學生節省解題時間，而且可以促進學生對負責物理現象的理解，最終可以幫助高中學生在學習物理過程中提高物理學習效率。因此，在高中物理學習階段不僅要學習物理知識，同時也需要掌握數學知識。

參考文獻：

[1]陳佳欣.高中物理力學學習中數學方法的應用[J].中國高新區，2018（01）：85.

[2]陳宗造.高中物理中數學思想與方法的若干教學實例[J].物理教師，2005（09）：24-28.

[3]徐衛兵.高中物理教學中滲透數學思想方法的教學策略[J].物理教師，2016，37（01）：11-13.

（作者單位：云南省宣威市第三中學）